畢業論文設計：機器人的設計與控制——設計建模部分-資料下載頁

　　

【正文】 （ 1） 首先創建手。單擊 創建 —標準基本體命令面板中的下拉列表框，選中圓錐體選項，創建一個圓錐體模型， 減少多邊形個數 ， 再轉換成可編輯多邊形 ，利用 Select and Nonuniform Scale， Select and Rotate 和 Select and Move 工具將它變形；再創建一個長方體模型，制作出各個指節，最后組合成手，如圖所示； 機器人的設計與控制 —— 設計建模部分 22 （ 2） 制作小臂。新建一個管狀體，轉換為可編輯多邊形，利用 Select and Nonuniform Scale， Select and Rotate 和 Select and Move 工具， 將上部變彎曲，并利用 Select and Nonuniform Scale 工具將上部放大，如圖所示； 機器人的設計與控制 —— 設計建模部分 23 （ 3） 制作上臂。運用同樣的方法創建上臂，如圖所示； （ 4）組合手臂。如圖所示。 3. 制作腿部 。 機器人的腿部由腳趾、腳掌、小腿和大腿組成。 機器人的設計與控制 —— 設計建模部分 24 （ 1） 首先制作腳趾和腳掌兩部分。如圖所示； （ 2）制作小腿。創建一個長方體模型，增加多邊形的個數，轉換為可編輯多邊形，大致拖拉成小腿的大小，再通過擠出命令做出小腿的肌肉輪廓，如圖； 機器人的設計與控制 —— 設計建模部分 25 （ 3）制作大腿。創建一個長方體模型，增加多邊形個數，轉換成可編輯多邊形，刪掉一部分面，再通過微調多邊形上的點將其拖拉成腿的樣子，如圖所示； （ 4）組合腿部。如圖所示。 機器人的設計與控制 —— 設計建模部分 26 4. 組合機器人各部分 。 如圖所示。 （三） 攝像機與燈光的配置 在 3dsmax 中燈光和攝影機是模擬真實世界中等同于它們的場景對象。 3dsmax里的燈光系統完全模擬生活中的各種真實效果。 3dsmax 里的燈光是模擬實際燈光（例如家庭或辦公室的燈、舞臺和電影工作中的照明設備以及太陽本身）的對象。不同種類的燈光對象用不同的方法投射燈光， 模擬真實世界中不同種類的光源。 當 3dsmax 里的場景中沒有 燈光時， 3dsmax 會使用默認的照明著色或渲染場景?？梢蕴砑訜艄馐箞鼍暗耐庥^更逼真。照明增強了場景的清晰度和三維效果。除了獲得常規的照明效果之外，燈光還可以用作投射圖像。一旦創建了一個燈光，那么默認的照明就會被禁用。如果在場景中刪除所有的燈光，則重新啟用默認照明。默認照明包含兩個不可見的燈光：一個燈光位于場景的左上方，而另一個位于場景的右下方。 3dsmax 提供兩種類型的燈光：標準和光度學。所有類型在視口中顯示為燈光對象。它們共享相同的參數，包括陰影生成器。 3dsmax 里的標準燈 光是基于計算機的模擬燈光對象，比如家用或辦公室的燈、舞臺和電影工作時使用的燈光設備和太陽光本身。不同種類的燈光對象可用 機器人的設計與控制 —— 設計建模部分 27 不同的方法投射燈光， 模擬不同種類的光源。與光度學燈光不同，標準燈光不具有基于物理的強度值。 3dsmax 里的光度學燈光使用光度學值可以更精確地定義燈光，就像在真實世界一樣。設置它們的分布、強度、色溫和其他真實世界燈光的特性。也可以導入照明制造商的特定光度學文件以便設計基于商用燈光的照明。 加入攝像機與燈光。單擊 Create—Cameras 命令面板中的 Target 按鈕 ，在 Top視圖中加入攝像機。在 Create—Lights 命令面板中，單擊 Omni 按鈕，在視圖中加入泛光燈，擺在造型的前面，調整燈光位置。如圖所示。 （四） 材質的配置 在 3dsmax 中，每種材質都屬于一種類型 , 標準材質用于設置組件顏色、 光澤度和不透明度等屬性。還可以用標準材質將貼圖應用到各個組件，以便得到各種效果。某些其它材質也有這些特征。部分材質（如多維 /子對象材質或雙面材質）只有用于組合其它材質的控件。 (Advanced Lighting Override) 機器人的設計與控制 —— 設計建模部分 28 主要用于微調材質在 高級照明上的效果，包括光跟蹤和光能傳遞解決方案。計算高級照明時并不需要光能傳遞覆蓋設置，但使用它可以增強效果。 2．混合 (Blend) 將兩種其它材質混合在一起?？梢允褂谜谡只蚰撤N簡單的量控制。 3．合成 (Composite) 混合多達 10 種材質。 4．雙面 (DoubleSided) 包含兩種材質，一種材質用于對象的前面，另一種用于對象的背面。 5．卡通 (Ink 39。n Paint) 使用平面著色和“繪制的”邊框生成卡通效果。 6． Lightscape 支持導入數據以及從 Lightscape 產品導出數據。 7． 無光 /投影 (Matte/Shadow) 顯示環境，但接收陰影。這是一種特殊用途材質。效果類似于在電影攝制中使用隱藏。 (Morpher) 可用于使用變形器修改器在材質之間變形。 /子對象 (Multi/SubObject) 可用于將多個子材質應用到單個對象的子對象。 (Raytrace) 支持和標準材質同種類型的漫反射貼圖，同時還提供完全光線跟蹤反射和折射，以及其它效果（如熒光）。 (Shell) 包含的材質已渲染到 紋理，以及紋理所基于的原始材質。 (Shellac) 通過將“蟲漆”材質應用到另一種材質，將兩種材質混合起來。 /底 (Top/Bottom) 包含兩種材質，一種用于向上的面，另一種用于向下的面。 機器人的設計與控制 —— 設計建模部分 29 調整視圖，賦予材質。選中不同部分。單擊名字旁邊的顏色塊在彈出的 Object Color 對話框中選擇不同的顏色。選中一個視圖，在鍵盤上按 C鍵進入攝像機視圖。利用 Dolly Camera， Orbit Camera 和 Truck Camera 等視圖工具，調整視圖。如圖所示。 （五） 背景及渲染 在 3dsmax 中渲染將色彩以及材質、物體陰影、照明效果等等加入到幾何體的屬性中，從而可以使用所設置的燈光、所應用的材質及環境設置（如背景和大氣）為場景的幾何體著色。使用“渲染場景”對話框以創建渲染并將其保存文件到電腦中，同時渲染效果也直接顯示在屏幕的渲染幀窗口中。 3ds Max 不可以將任何顏色空間信息附加到渲染輸出上。如有必要，可以在圖像編輯程序（如 Adobe Photoshop）中，將一個像 sRGB 這樣的顏色空間應用到輸出圖像上。 在 3dsmax 中渲染的功能包括一下幾個 環節： （ Render） 機器人的設計與控制 —— 設計建模部分 30 用于渲染的主命令位于主工具欄上。調用這些命令的另一種方法是使用默認的“渲染”菜單，該菜單包含與渲染相關的其他命令。 渲染場景 /快速渲染（產品級） /快速渲染 (ActiveShade) ActiveShade 提供預覽渲染，可幫助您查看場景中更改照明或材質的效果。調整燈光和材質時， ActiveShade 窗口交互地更新渲染效果。 （ Make Preview） 預覽是一種 AVI 文件，可幫助您預覽場景中的動畫。 預覽使用照明但不使用材質，因此它在渲染時比完全渲染動畫快得多。預覽命令位于“動畫（ Animation）”菜單上 ,主要分為：生成預覽（ Make Preview）、查看預覽（ View Preview）、重命名預覽（ Rename Preview） (Net Render) 網絡渲染是大量處理渲染任務或作業的方式。為了利用網絡渲染，必須安裝Autodesk Backburner,因為 Backburner 軟件負責協調如何處理 3dsmax 的三維渲染作業渲染器指定分配。 （ Effects） 使用“渲染效果（ Effects）”，通過添加后期生成效果查看渲染結果，而不必去再渲染場景。通過“環境和效果（ Environment and Effects）”對話框上的“效果（ Effects）”面板，可以在最終渲染圖像或動畫之前添加各種效果以及進行查看。 （ Environment） 用于設置三維環境中的大氣效果和背景效果 ,使用環境功能可以執行以下操作：設置背景顏色和設置背景顏色動畫 ,在渲染場景（屏幕環境）的背景中使用圖像，或者使用紋理貼圖作為球形環境、柱形環境或收縮包裹環境 ,設置環境光和設置環境光動畫 ,在場景中使用大氣插件（例如體積光） ,最后是將曝光控制應用于渲染。 加入背景，渲染。執行 Rendering—Environment 命令，在彈出的對話框單擊Background 項中的 Color 色塊，在彈出的 Color Select： Background Color 對話框中選擇一適當的顏色。選中效果圖的視圖，進行快速渲染。如圖所示。 機器人的設計與控制 —— 設計建模部分 31 （六） 文件格式的轉化 單擊 File，選中 Export 按鈕。在彈出的對話框中保存類型選擇為 *.c3d。文件就轉化為能在 cult 3d 中運行的文件 類型。如圖所示。 這樣機器人在 3ds max 中的建模工作就基本完成了。 機器人的設計與控制 —— 設計建模部分 32 第四章 機器人在 Cult 3D中的交互設計 使用 3ds max 軟件實現機器人的建模后，接下來就是運用 cult 3d 來完成機器人的交互設計。 一、 Cult 3D簡介 Cult3D 開發軟件可以讓你在建立好的模型上增加互動效果。 Cult3D 是一種嶄新 3D 網技術，它讓你把圖象質量高和速度快的交互的實時的物體送到所有的因特網用戶手上。通過 Cult3D，你僅需創造你的產品的壓縮 3D 模型，并且很容易把交互功能，動畫和聲音加到模型上。 你可以在模型的基礎上增加動畫、聲音、連接、ＪＡＶＡ代碼、可點擊的區域和可控制的移動。使用 Cult3D 輸出插件，你可以輸出一種［ *.c3d］文件，該文件被 Cult3D 開發軟件打開，經過一些編輯和處理，最終生成一個 Cult3D 工程文件［ *.c3p］（包括工程信息和聲音，ＪＡＶＡ燈代碼等參考信息），當然，你還得保存［ *.c3d］的源文件。 一旦你完成并滿意你作品，你就可以把它輸出到一個能被 Cult3D 動畫播放插件演示的［ *.co］文件，想獲取更多相關信息，請參閱 “使用 Cult3D 開發 ”一節所有的交互 (interactions)和行為 (actions)都以事件的形式呈現出來，一個事件可能是一次按鍵、一個定時觸發、一次鼠標單擊等等。可直接由事件 (Event)驅動的行為 (action)有：移動、旋轉、播放聲音、放映動畫和 URL 連接等等。你甚至可以編寫ＪＡＶＡ代碼以實現更多更復雜的動畫。 該技術可以做到檔案小、 3D 真實互動、跨平臺運用，只要用鼠標在 3D 物件上直接拖動，可以移動、旋轉、放大縮小，還可以在 Cult3D 物件中加入音效和操作指引。 Cult3D 對硬件要求相對較低，即使是低配置的桌面或筆記本電腦用戶也能流暢瀏覽 Cult3D 作 品。 Cult3D 的文件量非常小 (20K200K)，卻有優秀的三維質感表現。對于一般的瀏覽器只需安裝一個插件，即可瀏覽。和 Viewpoint 相比， Cult3d 在表觀和交互上和 Viewpoint 相似，但 Cult3D 的內核是基于 JAVA，它甚至可以嵌入 JAVA類，利用 JAVA 來增強交互和擴展， Cult3D 的開發環境比 Viewpoint 人性化和條理化，開發效率也要高得多。 機器人的設計與控制 —— 設計建模部分 33 二、機器人交互動作設計 所有的交互 (interactions)和行為 (actions)都以事件的形式呈現出來，一個事件可能是一次 按鍵、一個定時觸發、一次鼠標單擊等等。可直接由事件 (Event)驅動的行為 (action)有：移動、旋轉、播放聲音、放映動畫和 URL 連接等等。 如圖所示： 機器人的設計與控制 —— 設計建模部分 34 三、機器人在 Cult 3D中的預覽 機器人的交互設計中簡單的交互設計在 cult 3d 中就能實現，而一些復雜的的高級交互則通過 Java 程序來實現。本人使用 Java 程序實現了機器人移動等的部分復雜交互設計，在下一章中會有詳細的介紹。 機器人的設計與控制 —— 設計建模部分 35 第五章 Java在 Cult 3D中的運用 Java 在 cult3d 中有著廣泛的應用，通過 Java 程 序可以實現機器人交互設計中的高層次復雜動作。 一、 Java語言簡介 Java 是一種簡單的，