基于Unity3D的虚拟维修人体建模与运动仿真方法
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基于Unity3D的虚拟维修人体建模与运动仿真方法
作者：吴旭琤
来源：《科技视界》2019年第11期
Jack 人体仿真及建模软件介绍
人机功效评价解决方案 Jack 人体仿真及建模系统 Jack是一个人体建模与仿真软件解决方案，帮助各行业的组织提高产品设计的工效学因素和改进车间的任务。jack最初是由宾夕法尼亚大学的人类模型和模拟中心(Center for Human Modeling and Simulation at the University of Pennsylvania)开发，目前是西门子PLM旗下的一员。使 用Jack可以： 1、建立一个虚拟的环境 2、创建一个虚拟人 3、定义人体大小和形状 4、把人放在环境中 5、给人指派任务 6、分析人体如何执行任务 从jack获得的信息可以帮助您设计更安全、更符合人体工程学的产品、工作场所和更快的流程和使用更低的成本。 第1步：建立一个虚拟的环境 除了人体建模之外，jack还是是一个功能强大的互动性、 实时视景仿真解决方案。您可以导入CAD数据或从草图
开始建立模型，在周围的环境中移动物体，交互式地改变相机的视图和创建特殊效果，以提高您“现场”的真实性。 导入CAD模型-jack可以导入基于VRML，IGES，立体(STL)的和inventor (iv)文件格式的3D 图形数据。此外，软件提供了减小CAD数据的功能来优化模型，用于实时仿真。OpenGL Optimizer的使用可以在不损害视频保真度的情况下相当程度的减少模型的棱角。 在jack中创建几何图形-jack允许您从草图开始建立模型，用于概念设计。您可以创建简单的几何图形，如立方体、球、圆柱、圆锥和圆环。熟练操作后，您可以合并这些简单的图形成为更加复杂的部件，如机械工具和车辆。jack还提供了一套基本的工具（锤子，钳子，梯子，棘轮，锯，螺丝刀和扳手）。 给您的环境一个真实的外观-jack的视图，纹理映射和照明功能，帮助您赋予您的虚拟环境更有说服力的外观。 在jack中可以很容易地改变视图，通过鼠标按钮可以基于一个参考点，水平或垂直或放大“相机”。此外，您也可以将视图参考点定位到指定的对象上，为某些对象加上相机，如人的眼睛，并建立剖视图。使用纹理映射，基础的图像文件，如云彩、公路、工厂内部或机器的控制面板可用于增加视觉细节场景，而不会增加额外的几何形状。jack的经典照明能力，可以帮助您突出环境中的区域和加强场景的真实感。
机构运动仿真基本知识
机构仿真是PROE的功能模块之一。PROE能做的仿真内容还算比较好，不过用好的兄弟不多。当然真正专做仿真分析的兄弟，估计都用Ansys去了。但是，Ansys研究起来可比PROE麻烦多了。所以，学会PROE的仿真，在很多时候还是有用的。我再发一份学习笔记，并整理一下，当个基础教程吧。希望能对学习 仿真的兄弟有所帮助。 术语 创建机构前，应熟悉下列术语在PROE中的定义：主体(Body) - 一个元件或彼此无相对运动的一组元件，主体内DOF=0。 连接(Connections) - 定义并约束相对运动的主体之间的关系。 自由度(Degrees of Freedom) - 允许的机械系统运动。连接的作用是约束主体之间的相对运动，减少系统可能的总自由度。 拖动(Dragging) - 在屏幕上用鼠标拾取并移动机构。 动态(Dynamics) - 研究机构在受力后的运动。 执行电动机(Force Motor) - 作用于旋转轴或平移轴上(引起运动)的力。 齿轮副连接(Gear Pair Connection) - 应用到两连接轴的速度约束。 基础(Ground) - 不移动的主体。其它主体相对于基础运动。 机构(Joints) - 特定的连接类型（例如销钉机构、滑块机构和球机构）。 运动(Kinematics) - 研究机构的运动，而不考虑移动机构所需的力。 环连接(Loop Connection) - 添加到运动环中的最后一个连接。 运动(Motion) - 主体受电动机或负荷作用时的移动方式。 放置约束(Placement Constraint) - 组件中放置元件并限制该元件在组件中运动 的图元。 回放(Playback) - 记录并重放分析运行的结果。 伺服电动机(Servo Motor) - 定义一个主体相对于另一个主体运动的方式。可在机构或几何图元上放置电动机，并可指定主体间的位置、速度或加速度运动。LCS - 与主体相关的局部坐标系。LCS 是与主体中定义的第一个零件相关的缺 省坐标系。 UCS - 用户坐标系。 WCS - 全局坐标系。组件的全局坐标系，它包括用于组件及该组件内所有主体 的全局坐标系。 运动分析的定义 在满足伺服电动机轮廓和机构连接、凸轮从动机构、槽从动机构或齿轮副连接的要求的情况下，模拟机构的运动。运动分析不考虑受力，它模拟除质量和力之外的运动的所有方面。因此，运动分析不能使用执行电动机，也不必为机构指定质量属性。运动分析忽略模型中的所有动态图元，如弹簧、阻尼器、重力、力/力矩以及执行电动机等，所有动态图元都不影响运动分析结果。
四驱车三维建模及动画仿真
广东工业大学华立学院 本科毕业设计（论文） 玩具四驱车三维建模及动画仿真 系部机电工程学部 专业机械设计制造及其自动化 班级 09机械4班 学号 12010904033 学生姓名邹明珍 指导教师周艳琼 2013年06月
摘要 本次设计是基于solidworks 2010版本来进行四驱车的三维建模和工作状态的动画仿真的,其主要目的是为了开拓广大的玩具市场和满足爱车一族的珍藏喜好,。 本毕业设计主要内容是按真四驱车缩小对四驱车进行仿真设计造型,因考虑成本且实现运动和仿真，本设计简化了其结构而设计的四轮驱动模型车。本设计的材料选用塑料，以便减轻车子的负载和降低成本。把原本的动力源发动机改为电机驱动，通过简单的齿轮传动，改变运动方向和速度，使得轮轴的旋转，从而带动车轮的旋转，让车子运动起来，以达对真四驱车的运动仿真。最后一个部份则是对本次设计中所遇到的问题和解决方案进行的总结。 关键词：solidworks，三维建模，仿真，四驱车
Abstract This design of which main purpose is to develop the toy market and satisfy the collection of motorists preferences, is based on solidworks 2010 version, feeder of the bottled embryo, 3d modeling and stimulation of the status of the animation. The main content of the graduation design is to design simulation modelling according to narrowing the raider buggies. Because of considering cost and realizing the simulation of motions, the design simplifies the structure and designs the four-wheel drive model car. The material selection of this design is plastic , so as to reduce the load and the cost of the car. The motor drive is instead of the source power engine. Through a simple gear transmission, changing the direction and speed of the car, making the rotation of the shaft, so that it can drive the rotation of the wheel, let the car move, and achieve the movement simulation of the true buggies .The last part is summarizing about the problems encountered and the solutions in this design. Keywords: solidworks , 3d modeling , simulation, four-wheel drive
曲柄连杆机构运动学仿真
课程设计任务书
目录 1 绪论 (1) 1.1CATIA V5软件介绍 (1) 1.2ADAMS软件介绍 (1) 1.3S IM D ESIGNER软件介绍 (2) 1.4本次课程设计的主要内容及目的 (2) 2 曲柄连杆机构的建模 (3) 2.1活塞的建模 (3) 2.2活塞销的建模 (5) 2.3连杆的建模 (5) 2.4曲轴的建模 (6) 2.5汽缸体的建模 (8) 3 曲柄连杆机构的装配 (10) 3.1将各部件导入CATIA装配模块并利用约束命令确定位置关系 (10) 4 曲柄连杆机构导入ADAMS (14) 4.1曲柄连杆机构各个零部件之间运动副分析 (14) 4.2曲柄连杆机构各个零部件之间运动副建立 (14) 4.3曲柄连杆机构导入ADAMS (16) 5 曲柄连杆机构的运动学分析 (17) 结束语 (21) 参考文献 (22)
1 绪论 1.1 CATIA V5软件介绍 CATIA V5(Computer-graphics Aided Three-dimensional Interactive Application)是法国Dassault公司于1975年开发的一套完整的3D CAD/CAM/CAE一体化软件。它的内容涵盖了产品概念设计、工业设计、三维建模、分析计算、动态模拟与仿真、工程图的生成、生产加工成产品的全过程，其中还包括了大量的电缆和管道布线、各种模具设计与分析、人机交换等实用模块。CATIA V5不但能保证企业内部设计部门之间的协同设计功能而且还可以提供企业整个集成的设计流程和端对端的解决方案。CATIA V5大量应用于航空航天、汽车及摩托车行业、机械、电子、家电与3C产业、NC加工等领域。 由于其功能的强大而完美，CATIA V5已经成为三维CAD/CAM领域的一面旗帜和争相遵从的标准，特别是在航空航天、汽车及摩托车领域。法国的幻影2000系列战斗机就是使用CATIA V5进行设计的一个典范；波音777客机则使用CATIA V5实现了无图纸设计。另外，CATIA V5还用于制造米其林轮胎、伊莱克斯电冰箱和洗衣机、3M公司的粘合剂等。CATIA V5不仅给用户提供了详细的解决方案，而且具有先进的开发性、集成性及灵活性。 CATIA V5的主要功能有：三维几何图形设计、二维工程蓝图绘制、复杂空间曲面设计与验证、三维计算机辅助加工制造、加工轨迹模拟、机构设计及运动分析、标准零件管理。 1.2 ADAMS软件介绍 ADAMS即机械系统动力学自动分析(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)，该软件是美国MDI公司(Mechanical Dynamics Inc.)开发的虚拟样机分析软件。目前，ADAMS己经被全世界各行各业的数百家主要制造商采用。根据1999年机械系统动态仿真分析软件国际市场份额的统计资料，ADAMS软件销售总额近八千万美元、占据了51%的份额。 ADAMS软件使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库，创建完全参数化的机械系统几何模型，其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格郎日方程方法，建立系统动力学方程，对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析，输出位移、速度、加速度和反作用力曲线。ADAMS软件的仿真可用于预测机械系统的性能、运动范围、
基于Poser的个性化人体模型运动仿真技术研究
第25卷第7期 计算机应用与软件 Vol 125No .72008年7月 Computer App licati ons and Soft w are Jul .2008 基于Poser 的个性化人体模型运动仿真技术研究 李 燕 (武汉科技学院机电工程学院 湖北武汉430073) 收稿日期:2007-07-02。湖北省教育厅2007年科研重点资助项目(D200717002);湖北省数字化纺织装备重点实验资助项目 (DT L200607)。李燕,教授,主研领域:三维数字建模与逆向工程技术。 摘 要 根据服装工业对数字化动态人体模型的需要,提出了一种建立人体动态模型的新方法。该方法针对特定人体的三维扫 描数据,用逆向工程软件Geomagic Studi o 实现个性化的三维人体NURBS 曲面模型的构建,将完成后的人体曲面模型导入Poser 软件,利用人体特征点确定关节位置,建立相应的人体骨骼模型,并将人体表面模型与骨骼模型相匹配,实现人体运动仿真。实验证明,所建立的人体动态模型在外观形状和运动姿态上具有较高的真实性,操作简便,易于掌握。关键词 三维人体扫描 人体曲面模型 人体骨骼模型 Poser O N LOCOMO T I O N E M ULAT I O N TECHNOLO GY O F I ND IV I D UAL I ZED M AN I K I N BASED O N PO SER L i Yan (College of M achine and Electronic,W uhan U niversity of Science and Technology,W uhan 430073,Hubei,China ) Abstract Abstract A ccording t o the de mand of gar ment industry,in this article it br ought for ward a ne w method t o building the dyna m ic manikin .According t o particular scanned 32d hu man body data,the reversing engineering s oft w are “Geomagic Studi o ”was used t o realize the constructi on of individualized 32D NURBS curved manikin,then the accomp lished curved manikin was directed t o the s oft w are Poser .By u 2sing the hu man character points t o define the l ocati on of j oints,the relevant hu man skelet on manikin can be built and matching with hu man surface model,we would actualize hu man body dyna m ic e mulati on .The tested module is highly realistic in shape and dyna m ic status and can be contr olled easily . Keywords 32D hu man body scan Hu man body Curved manikin Hu man body skelet on model Poser 0 引 言 三维人体建模是当前一大研究热点,它在人机系统工程、医学研究、服装C AD 以及虚拟现实等领域有着广阔的应用前景。在人体的几何造型方面,通常采用棒模型、表面模型、体模型和多层次模型等方法,在不同程度上对人体外形特征进行描述。由于这些方法通常利用的是常规测量数据和统计资料,对外形尺寸做了大量简化,因而所建立的人体模型缺乏足够的真实感。随着人体非接触测量技术的发展,可借助全身扫描仪方便地获取特定人体的表面数据,使得用真实人体扫描数据来建立个性化特征人体的表面模型已成为现实,但是,其所建立的仍然是静态人体模型,无法表现人体的动态效果。 由于人体是一种复杂的多关节形体,建立具有真实性的人体动态模型方法仍在探索之中。笔者提出了一种建立人体动态模型的新方法,把人体动态模型分成表面模型和骨骼模型两个层来构建,针对特定人体的三维扫描数据,用逆向工程软件Geo magic Stu 2di o 实现个性化的三维人体NURBS 曲面模型构建,将完成后的人体曲面模型导入Poser 软件,利用人体特征点确定关节位置,可建立相应的人体骨骼运动模型。所构成的人体骨骼模型是一个多关节运动学模型,可用来控制人体的各种姿态动作,将人体表面模型与骨骼模型相匹配后,即可实现人体运动仿真。 系统框架如图1所示 。 图1 实现人体模型运动仿真的系统框架 1 个性化的三维人体曲面模型的构建 基于人体扫描数据的三维人体曲面模型的构建分为两步: 1.1 人体点云数据的获取 本项目采用的是Tel m at 的SY MC AD 非接触式三维人体扫 描仪,在20s 内自动完成整个人体扫描过程,捕捉到人体500000个数据点,测量精度达到0.2cm,所测数据可以I V 文件格式输出,但所输出的I V 文件不能被Geomagic 软件直接读取,利用文本编辑软件打开I V 文件,把文件头和文件尾修改为WRL 文件格式,并保存为WRL 格式的文件就可以被Geomagic 软件读出,
行星齿轮的三维建模与运动仿真
北京工业大学耿丹学院 毕业设计(论文) 基于Solidwork的行星齿轮的三维建模与运动仿真 所在学院 专业 班级 姓名 学号 指导老师 年月日
摘要 行星齿轮减速器是一种至少有一个齿轮的几何轴线绕着固定位置转动圆周运动的传动，变速器通常和若干行星轮和传递载荷的作用，为了使功率分流。渐开线行星齿轮传动具有以下优点：传动比大，结构紧凑，体积小、质量小，效率高，噪音低，运转平稳，因此被广泛应用于冶金，工程机械，起重，运输，航空，机床，电气机械及国防工业等部门，作为减速、变速或增速的齿轮传动装置 NGW型行星齿轮传动机构的传动原理：当高速轴由电机驱动，带动太阳轮，然后带动行星轮转动，内齿圈固定，然后带动行星架输出运动的，在行星架上的行星轮既自转和公转，具有相同的结构。二级，三级或多级传输。NGW型行星齿轮传动机构主要由太阳齿轮，行星齿轮，内齿圈，行星架，命名为基本成分后，也被称为zk-h型行星齿轮传动机构。 本设计是基于行星齿轮结构设计的特点，和SolidWorks三维建模和运动仿真。行星齿轮和各种类型的特性的比较，确定方案；其次根据输入功率，相应的输出转速，传动比的传动设计、总体结构设计；三维建模并最终完成了SolidWorks，和模型的装配，并完成了传动部分的运动仿真和运动分析。 关键词：行星齿轮减速器、运动仿真、装配、三维建模
Abstract Planetary gear reducer is driving a at least one gear geometric axis rotated around a circular motion of fixed position, the transmission is usually and planetary gear and transfer load, in order to make the power split. Involute planetary gear transmission has the following advantages: large transmission ratio, compact structure, small volume, small mass, high efficiency, low noise, smooth operation, so it is widely used in metallurgy, engineering machinery, lifting, transportation, aviation, machine tools, electrical machinery and defense industry and other departments, as gear reducer, gear or the growth The transmission principle of NGW type planetary gear transmission mechanism: when the high-speed shaft driven by a motor, to drive the sun gear, and the planet wheel is driven to rotate, the inner gear ring is fixed, and then drives the planetary frame outputting motion, on the planet carrier planet wheel both rotation and revolution, has the same structure. The two level, three level or multilevel transmission. The NGW type planetary gear transmission mechanism mainly consists of a sun gear, planet gear, inner gear ring, a planetary frame, named after the basic components, also known as the ZK-H type planetary gear transmission mechanism. This design is the design of planetary gear structure based on SolidWorks, and 3D modeling and motion simulation. Comparison of characteristics of planetary gears, and various types of determination scheme; secondly according to the input power, the output speed of the overall design, transmission design, ratio; 3D modeling and finished SolidWorks, assembly and model, and the motion simulation and motion analysis of the transmission part. Keywords: planetary gear reducer, assembly, motion simulation, 3D modeling
人体的运动系统
人体的运动系统 一、教学要求： 1、使学生知道运动系统由骨、骨骼肌、骨连结组成，了解人体的各种动作都是由肌肉 牵动骨骼完成，骨骼还具有支撑身体、保护内脏的功能。 2、使学生懂得什么是骨折，简单了解骨折后的应急办法。 3、传授给学生运动保健的知识，教育学生养成良好的行为习惯，改掉挑食、偏食的毛 病。 二、教学重点与难点： 教学重点：教给学生保健方法。 教学难点：指导学生学会一些应急方法（如骨折、脱臼后的注意事项）。 三、课前准备： 人体骨骼模型或挂图，人体肌肉挂图，夹板、绷带等。 四、教学时间： 一课时 五：教学过程： 1、由日常平时会做哪些运动？ （学生回答） 师：刚才大家说的运动，是我们身体的运动系统在发挥作用。 2、介绍运动系统及其作用 ①介绍运动系统的组成。 师：你们知道人的运动系统包括哪些部分吗？ 生：包括骨、骨骼肌和骨连结。 师：（出示人体骨骼模型或挂图，人体肌肉挂图）对！人的运动系统由骨、骨骼肌和骨连结组成。（指示图上的关节处）运动系统中的骨连结主要是关节。（请学生分别触摸各自的肘关节、膝关节及其周围的肌肉、骨） ②说明运动系统的作用。 师：吃饭、走路、弯腰时，各有哪些骨、肌肉、关节在运动？ （学生回答） 师；人的各种动作都是由肌肉牵动而完成的。 ③解说骨骼的支撑、保护作用。 师：运动系统的作用不只是运动，比如说，人的骨骼把整个人的身体各部分都支撑、悬挂起来，如果没有骨骼会怎样？骨骼还有什么作用？ （学生思考、回答。教师确认骨骼有支撑作用） 师：人脑外部包裹着头骨，这时的骨骼又起了什么作用？ 生：有保护大脑的作用。 师：综合来看，人的运动系统除了能使人运动外，还有着支撑身体和保护内脏器官的作用，因此我们必须注重运动系统的保健。 3、引导学生了解 ①教育学生注重运动系统的保健。 师：你们见过驼背、斜肩、罗圈腿、鸡胸的人吗？他们是怎样的？你觉得这样对他们的身体、行动有利吗？ （学生回答） 师：你们知道他们为什么会变成这样的吗？
UG运动仿真教程
运动仿真 本章主要内容： z运动仿真的工作界面 z运动模型管理 z连杆特性和运动副 z机构载荷 z运动分析 9.1 运动仿真的工作界面 本章主要介绍UG/CAE模块中运动仿真的功能。运动仿真是UG/CAE（Computer Aided Engineering）模块中的主要部分，它能对任何二维或三维机构进行复杂的运动学分析、动力分析和设计仿真。通过UG/Modeling的功能建立一个三维实体模型，利用UG/Motion的功能给三维实体模型的各个部件赋予一定的运动学特性，再在各个部件之间设立一定的连接关系既可建立一个运动仿真模型。UG/Motion的功能可以对运动机构进行大量的装配分析工作、运动合理性分析工作，诸如干涉检查、轨迹包络等，得到大量运动机构的运动参数。通过对这个运动仿真模型进行运动学或动力学运动分析就可以验证该运动机构设计的合理性，并且可以利用图形输出各个部件的位移、坐标、加速度、速度和力的变化情况，对运动机构进行优化。 运动仿真功能的实现步骤为： 1．建立一个运动分析场景； 2．进行运动模型的构建，包括设置每个零件的连杆特性，设置两个连杆间的运动副和添加机构载荷； 3．进行运动参数的设置，提交运动仿真模型数据，同时进行运动仿真动画的输出和运动过程的控制； 4．运动分析结果的数据输出和表格、变化曲线输出，人为的进行机构运动特性的分析。 9.1.1 打开运动仿真主界面 在进行运动仿真之前，先要打开UG/Motion（运动仿真）的主界面。在UG的主界面中选择菜单命令【Application】→【Motion】,如图9-1所示。
图9-1 打开UG/Motion操作界面 选择该菜单命令后，系统将会自动打开UG/Motion的主界面，同时弹出运动仿真的工具栏。 9.1.2 运动仿真工作界面介绍 点击Application/Motion后UG界面将作一定的变化，系统将会自动的打开UG/Motion 的主界面。该界面分为三个部分：运动仿真工具栏部分、运动场景导航窗口和绘图区，如图9-2所示。 图9-2 UG/Motion 主界面 运动仿真工具栏部分主要是UG/Motion各项功能的快捷按钮，运动场景导航窗口部分主要是显示当前操作下处于工作状态的各个运动场景的信息。运动仿真工具栏区又分为四个模块：连杆特性和运动副模块、载荷模块、运动分析模块以及运动模型管理模块，如图9-3所示。
三维建模与三维动画的仿真技术研究
摘要：随着科学技术的不断进步，在很多工程建筑和很多的媒体技术中，三维建模和三维动画的仿真技术被人们广泛运用，本文就三维建模和三维动画仿真技术的概念特点等进行分别介绍，集体研究。 关键词：三维建模；三维动画；仿真技术 中图分类号：j218.7 文献标识码：ａ文章编号：1005-5312（2012）17-0043-01 一、关于三维建模 （一）三维模型 所谓的三维模型就是一个物体用三维的多边形表示出来，然后用计算机或者其他的设备用视频的形式进行显示。现实的物体可以使在现实世界里存在的实际物体，也可以是设计者虚构出的，总之就是不管是有的没得，只要是能想出来的都能用三维模型表示出来。 （二）三维建模的应用范围 三维建模在现在这个科技发展迅猛的时代已经被运用在各个领域，其中在视频游戏中，三维建模是作为计算机和视频游戏中的资源被运用，而在医疗行业中，三维建模被使用于器官的制作模型等，在电影电视行业中，他们被用于特技手段和活动的人物制作，在建筑业中，三维建模用来展示所要表达的建筑物和地貌风景等。 （三）三维建模的方法 1、软件建模 现在市场上有很多比较先进的建模软件，比如3dmax、maya、autocad等等，这些软件的共性是用一些较基本的几何体，如长方体、正方体、立方体和球体等，构建一系列的平移、旋转、拉伸和一些较复杂的几何场景来实现的。能够用团建来进行三维建模的主要是屋里建模、几何建模和行为建模等等，而其中尤几何建模的创建和描述是三维建模之间的重点。 2、仪器设备测量建模 三维建模中重要的工具就是三维扫描仪，又被叫做三维数字化仪。这种仪器能够将现实世界中的彩色努力提的信息快速的转换成计算机能够识别和处理的数字信号，并且能够为三维建模实现数字化提供了有效的方法。 3、图像或者视频建模 在现在的计算机图形学的研究领域，用图像或者是视频来进行三维建模是很多学者比较感兴趣的，这种方法同那些比较传统的建模方法相比，具有很多特别的优势，比如，用图像或者视频创建的模型会比别的方法更加真实和自然，并且，运用这种方法创建模型会变得更方便，速度也会大大提升。质量和速度的提高，是图像或视频建模最大的特色。 二、关于三维动画的仿真技术 （一）动画 借用人的视觉暂留原理，一系列的静态图像播出之后，会在人的视网膜上留下动态的效果，而利用计算机设计的动画效果，就是用计算机中比较高效的图像处理的功能，用一连串的关键帧来对物体的关键时刻进行描述，准确的几率物体关键时刻的位置结构和其他的参数，并且自动的形成中间的图像，然后创建出一幅流畅的画面。 （二）三维动画的的仿真应用 三维动画的仿真技术能够将真实的物体模拟成一个虚拟的动画，但是这个动画会产生一定的价值。三维动画的真实和精确，可操作性，三维动画在教育、军事、建筑和医学、娱乐等领域都有很大的发展性。 在影视制作方面，三维动画能够制作出比较有创意的特效和3d动画，还能够制作出精良的后期效果和特效动画，应用这项技术，吸引了越来越多人的眼球，得到很多客户的青睐，剧中的爆炸，烟雾，下雨和光效还有撞车，变形和很绚丽的片头片尾等等的出现，都得益于
三维建模及运动仿真
三维建模及运动仿真 Pro/Engineer 软件集产品的三维造型设计、加工、分析、仿真及绘图等功能于一体，是一套使用方便、参数化造型精确的软件，其强大的造型功能及仿真分析功能受到众多工程人员的青睐。本节将采用Pro/E 软件，完成少齿数齿轮传动机构中所有零件的参数化建模，并对少齿数齿轮减速器进行虚拟装配，在此基础上，对传动机构进行运动仿真。 3.1 齿轮的参数化建模 3.1.1 零件分析 齿轮建模的操作步骤如下： (1)添加齿轮设计参数 (2)添加齿轮关系式 (3)创建齿轮的齿廓曲线 (4)创建螺旋线方程 (5)实体生成： 1)创建螺旋线线方程 2)）拉伸 3)）阵列 3.1.2 绘制齿轮 (1)新建文件： 启动PROE Wildfire4.0，单击工具栏新建工具，或单击菜单“文件/新建”。出现如图3.1所示对话框。选择系统默认“零件”，子类型“实体”方式，“名称”栏中输入“canshuhuachilun ”，同时注意关闭“使用缺省模板”。选择公制模板mmns-part-solid ，如图3.2所示，然后单击“确定”。 (2)创建齿轮程序。 选择菜单栏“工具/程序”命令，出现如图3.3所示对话框。单击“编辑设计”， 依次添加齿轮设计参数及初始值，添加完毕单击“确定”。选择工具菜单“工具/程序”命令，出现如图3.4信息窗口，在其中输入程序如下： Y0=(1/4)*PI*MT+XT*MT*TAN(α t) Xc=(HANX+CNX-XN)*MN-ρ
Yc=(1/4)*PI*MT+HANX*MN*TAN(αt)+ρ*COS(αt) (3)添加齿轮四个圆的关系式。 1)选择“插入/模型基准/ 草绘”特征工具，或单击工具栏 草绘命令，出现如图3.5所示对话框。单击“草绘”确认，进入二维草绘模式如图3.6所示。
Human CAD人体运动仿真软件
Human CAD人体运动仿真软件 Human CAD人体运动仿真软件简介 HumanCAD人体运动仿真软件是加拿大NexGen公司产品，迄今已有20年的专业研发技能和经验，其基础构架是NexGen公司开发人员从1990年就开始研发的ManneQuin仿真软件。 HumanCAD人体运动仿真软件主要用于人体体力作业的动态、静态模拟和分析。它拥有多个作业工具和环境组件模块。场景逼真、实用，可以对运动和作业过程中的躯干、四肢、手腕等部位的空间位置、姿势、舒适度、作业负荷、作业效率等数据进行采集和分析，在世界范围的研究领域被广泛使用。 Human CAD人体运动仿真软件主要模块 HumanCAD V1.2主程序：实现主要的编程功能，包括导入/输出人体和实物模型、构造编程环境等。 HumanCAD ErgoTools：扩展人体模型相关的数据库，使分析功能更强大。HumanCAD CADExchange：用于扩展软件可识别的三维模块类型，使软件兼容性更强。 使用指导书及相关资料针对教育/科研用户，指导其高效展开科研。 产品许可号：正版授权许可。 Human CAD人体运动仿真软件输出功能 可及度分析 视野分析 抬举力量分析 作业姿势评估 舒适度分析 基于用户设定的其他人体作业数据 HumanCAD人体运动仿真软件功能特点 可根据用户需求，自动生成三维人体模型。 可设置人体模型的尺寸、姿势、动作。 设计、生成产品模型，并设定其各种物理参数。 与各类相关三维建模软件都有良好接口，可实现用户自定义模型的导入与输出。具备强大的数据分析功能，可以分析人在作业过程中的姿势、舒适度、做功等数据。
基于三维人体运动仿真与视频分析的计算机辅助运动系统...
基于三维人体运动仿真与视频分析的计算机辅助运动系统及示范应用 （一）科技奥运技术、产品、服务的名称及所属单位 1、项目名称：基于三维人体运动仿真与视频分析的计算机辅助运动系统及示范应用 2、所属单位：中国科学院计算技术研究所 （二）科技奥运技术、产品、服务在奥运筹备建设中的应用情况、专利保护情况、技术水平情况等 在国家运动队备战2004年雅典奥运会的过程中，我们积极试用阶段研究成果，为国家跳水队、蹦床队备战奥运的集训提供高科技服务。在雅典奥运会上，我国跳水队取得六枚金牌的好成绩。我国原有的弱势项目蹦床在雅典奥运会也获得一枚铜牌，实现了奖牌零的突破。另外，中国该队在2005年举办的第二十四届世界蹦床锦标赛团体比赛中，夺得男、女蹦床团体和男子单跳团体三项世界冠军，实现中国蹦床在世界三大赛上的历史性突破，目前已经跃升为世界强队。 该项成果的应用已完全获得国家体育总局的肯定与认可，被认为是“一项开创性研究工作”，“能够有效提高运动训练的科学性和效率，对快速提高运动成绩有很大帮助”，并被授予第二十届奥运会科研攻关与科技服务一等奖，并有近40套软件系统无偿装备到各个运动项目的国家队，为多个运动项目国家队备战08年奥运会进行辅助训练。 1、应用情况： 实施本项目所产生的成果是“面向体育训练的三维人体运动模拟与视频分析系统”，该系统包含三维人体运动仿真与视频分析两个子系统，其应用情况如下。 1）、在国家运动队备战2004年雅典奥运会的过程中，我们积极试用阶段研究成果，为国家跳水队、蹦床队备战奥运的集训提供高科技服务。研发的系统成为他们的重要训练科技装备，并为这些运动队在雅典奥运会取得这些优异成绩，做出了重要的贡献。 2）、由于系统在备战2004年雅典奥运会的过程中所取得的优异成绩，系统部分成果已开始在射击、田径、跳水、击剑、举重、体操等多个运动项目国家队备战08年奥运会训练中全面推广使用。
机构运动学仿真
机构运动学仿真 1 机构三维模型的导入 将在solidworks中或其他三维建模软件中装配好的机构装配体以parasolid 格式保存，打开ADAMS，显示如下界面： 选择Create a new model，点击OK，建立一个新的模型，在Model name选项可命名该机构的名称，ADAMS不支持中文，亦不支持中文路径，因此导入、保存文件时文件夹及机构的命名均应以英文表示。 在ADAMS界面做上角File选项，单击Import选项，显示如下对话框： 在File Type栏选择文件格式为Parasolid，在File To Read右侧空白栏，单击鼠标右键，选择Browse查找parasolid文件，在此应注意，文件所存的文件夹必
须是英文命名，不能存于桌面。图示如下： 在Model Name栏，可自己命名，亦可右键Pick，然后点击ADAMS界面左上角的名字。完成后，点击OK，模型即成功导入。 ADAMS左侧主工具箱最下面的Render可实现模型的虚实转换，具体操作一下便知，还有图标Icons和网格Grid，在此不再赘述。 2 机构运动学模型的建立 2.1 设置零件材料和重命名 机构三维模型导入后，首先应设置各个零件的材料属性，若不设置，系统会默认一个值，但大部分时候运行时会出现错误，因此在此建议先设定材料属性，具体操作如下： 点击左上角的Edit，选择Modify，出现如下所示对话框：
双击模型的名字Model_1，列表会出现各个零件的名字，左键单击选择零件，点击OK，弹出对话框： Body栏显示的是模型的名字，在Category栏可选择模型的名字和位置、质量属性，初始速度和位置等几个选项，最常用的是更改零件的名字和更改零件的材料。零件质量属性的修改有三种方式，图示为User Input（用户自输入），用于ADAMS的材料库无法准确描述所用材料时，常用的是 在Material Type栏，右键单击，选择Browse，在弹出的材料库中选择所需要的材料。 另外，亦可直接右键单击零件，在弹出的菜单中选择Modify修改材料属性和Rename修改零件名字，在零件较多时，需对各个零件命名以便于区分。否则，单靠系统默认的命名将难于区分，易产生错误。
双横臂悬架的运动学建模与仿真
第2期(总第147期) 2008年4月 机械工程与自动化 M ECHAN I CAL EN G I N EER I N G & AU TOM A T I ON N o12 A p r1 文章编号:167226413(2008)022******* 双横臂悬架的运动学建模与仿真 兰春亮,杨世文 (中北大学,山西 太原 030051) 摘要:采用虚拟样机技术,借助于ADAM S软件这个操作平台,针对某商务车前悬架建立了多体动力学模型,并对其进行运动学仿真分析,从中获得了随车轮上下跳动的悬架车轮定位参数的变化规律,这为汽车悬架系统开发提供了一种有效的手段。 关键词:双横臂独立悬架;建模;仿真;ADAM S 中图分类号:T P39119∶U463133+5 文献标识码:A 收稿日期:2007209213;修回日期:2007211209 作者简介:兰春亮(19792),男,山西岚县人,助理工程师,硕士研究生,主要研究方向:车辆悬挂系统动力学。
弹簧一端与车身用固定副连接,另一端与上摆臂固结在一起(固接点为C 点,并垂直于纸面),在中间断开并在断开处加一转动副,在转动副上加一扭簧,输入扭杆弹簧的刚度和预载荷即可达到扭杆弹簧的效果。上摆臂由于与扭杆弹簧连接在一起,其扭杆轴向的自由度已限制,所以若上摆臂与车身连接处再用转动副连接则会产生过约束,为了不出现过约束,采用轴套取代转动副。下摆臂与车身连接处采用转动副,减振器上端与车身相连,下端与下摆臂相连。该车前悬架减振器是双向液力式减振器,在A DA M S V ie w 中编制减振器速度—阻尼力特性样条曲线,修改阻尼栏为S p line (自变量是速度,函数为阻尼力),按减振器的阻尼力特性建立相应的S p line ,即可表示减振器非线性特性,再选择该曲线,完成减振器的建模。一般对前悬架而言评价其操纵稳定性和平顺性,主要特性参数见表l 。 表1 主要特征参数 特性参数名称数值参考范围前轮外倾角(o )0～0.5主销后倾角( o )2.5～3.5 主销内倾角(o )15.75前轮前束量(mm ) -3～3扭杆刚度 42.24 2 仿真分析 悬架的运动学特性首先反映在车轮上下跳动时其定位参数的变化趋势上,车轮定位参数( 前轮外倾角、前轮前束量、 主销内倾角及主销后倾角)的值对汽车的使用性能,特别是操作稳定性影响很大。在ADAM S 软件里建立悬架模型后,将悬架模型与测试平台装配,然后根据前轮上下最大跳动量设置激振台架上下激振位移的最大值。运动激振方程为:F =40sin (360d ×ti m e )(此为软件中的定义表达式设置,d 为旋转角度,ti m e 为时间),使车轮上下跳动,计算可得车轮定位参数。经仿真分析得到运动结果,见图2～图5。 图2 车轮外倾角变化曲线 由以上各性能曲线可以看出,在车轮跳动量为±40mm 的行程内:前轮外倾角变化范围为0103o ～0160o ;前轮前束量变化范围为-014mm ～3125mm ;主销内倾角变化范围为15166o ～1612o ;主销后倾角变化范围为21982o ～3132o 。 从仿真分析得到的数据来看,各项性能参数均较为合理,其变化趋势基本符合理论要求,悬架性能较好,能保证汽车具有较好的操纵稳定性和平顺性。 图3主销后倾角变化曲线 图4 主销内倾角变化曲线 图5前束量变化曲线 3 结束语 利用机械系统仿真软件ADAM S ,建立了某商务 车双横臂独立前悬架模型,并进行了运动学仿真,运动直观,仿真效果良好,提高了设计精度和设计效率,为同类机构的设计提供了一种高效快捷的方法,为进一步制造物理样机奠定了基础。 参考文献: [1] 余志生.汽车理论[M ].北京:机械工业出版社,2002. [2] 金叙龙,郭万富.双横臂独立悬架的运动特性分析[J ].汽 车技术,2001(4):11215. [3] 张洪欣.汽车设计[M ].北京:机械工业出版社,1988. (英文摘要转第80页) ? 77? 2008年第2期 兰春亮,等:双横臂悬架的运动学建模与仿真
三维人体动态计算机模拟及仿真系统
三维人体动态计算机模拟及仿真系统 (一) LifeMOD生物力学数字仿真软件 1. 简介 LifeMOD 生物力学数字仿真软件是在 MSC.ADAMS 基础上,进行二次开发，用以研究人体生物力学特征的数字仿真软件，是当今最先进、最完整的人体仿真软件。LifeMOD 生物力学数字仿真软件可用于建立任何生物系统的生物力学模型。这种仿真技术可使研究人员建立各种各样的人体生物力学模型，模拟和仿真人体的运动，并深入地了解人体动作背后的力学特性以及动作技能控制规律。鉴于LifeMOD 生物力学数字仿真软件的强大功能，它成功地应用于生物力学、工程学、康复医学等多个领域。 2. 厂商 美国BRG(Biomechanics Research Group)公司具有超过20年的与世界顶级研究机构和商业机构的成功合作历史，包括体育器材生产商、整形外科、人体损伤研究机构、高校和研究院所、政府机构、医疗器械生产商以及空间技术研究机构，在生物力学、工程学、康复医学等许多行业中有卓越的名誉。 3. 型号 LifeMOD 2008.0.0 4. 功能 LifeMOD 生物力学数字仿真软件的功能强大、先进而且普遍适用。 LifeMOD 生物力学数字仿真软件可用于建立任何生物系统的生物力学模型。这种仿真技术可使研究人员建立各种各样的人体生物力学模型；这些模型既能够再现现实的人体运动，也能够按照研究者的意愿预测非现实的人体运动；通过人体动作的模拟和仿真，计算出人体在运动过程中的运动学和动力学数据，从而使研究者能够深入地了解人体动作背后的力学特性以及动作技能控制规律。 在体育领域，利用LifeMOD的个性化建模和强大的计算能力，不但可以将运动员的比赛和训练情况进行再现并分析运动学、动力学特征，而且能够根据运动员各自的生理特征来进行不同情况的仿真，进行优化分析，进而达到优化运动员技术的目的，从而指导和帮助运动训练。 5. 软件特性 LifeMOD 生物力学数字仿真软件是创建成熟、可信的人体模型的工具。它具有以下特性： ● 快速生成人体模型。能在不到一分钟的时间里完成人体模型的创建。● 完整的骨骼/皮肤/肌肉模型。具有骨骼、皮肤、肌肉的人体模型与受试 对象是成比例的。 ● 可根据研究需要，建立不同精度的人体模型。（简单的是19环节18关