unity3d 模拟电脑实现_基于Unity3D的机器人仿真实验系统

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基于

Unity3D

的机器人仿真实验系统

作者：庄严

卢阿丽

杨庆

来源：《电子技术与软件工程》

2018

年第

03

期

摘

要

针对日益增长的机器人技术教学培训需求，研究并设计了一款机器人仿真实验系

统。系统软件以

FANUC M-iA

系列工业机器人原型为依据，使用

SolidWorks

和

3ds Max

进行

建模，并将模型导入

Unity3D

，编程实现对机器人的操控，软件效果逼真，可实时交互，为同

类虚拟现实实验系统的开发设计提供了经验和参考。

【关键词】

Unity3D

机器人

虚拟现实

实验是机器人技术教学中的重要环节，目前的授课，大多数是以理论讲解结合视频动画方

式进行，缺少实际操作。而真实的工业机器人类型较多、价格昂贵，对实验环境要求严格，批

量采购和建设存在一定的困难。随着虚拟现实(

Virtual Reality

，简称

VR

)技术的不断进步，

虚拟实验室已得到了广泛的认可和应用。其主要思路是通过

VR

技术，对实验设备和环境的仿

真模拟，让实验者具有亲临工作现场进行实际操作的感受。

1

系统总体分析与三维建模

根据实际教学情况，虚拟实验系统的建立主要包括：实验室、机器人的仿真和示教器模拟

三个部分。实验室仿真包含实验室建模和场景漫游设计；机器人仿真包含零部件的建模组合以

及运动虚拟化；示教器模拟包括操作界面的制作和控制实现等。系统的开发流程分为两个阶

段：建模和运动仿真。建模阶段：首先对教学单位进行调研，详细分析用户需求，收集实验室

和机器人的数据和素材，然后使用建模工具进行各部件建模及场景搭建；系统仿真阶段：将制

作完成的模型整体导入

Unity3D

开发环境，设计用户界面，编写脚本实现对机器人控制，最终

进行封装并发布。

VR

系统要求对实体与环境的模拟实时逼真。早期的三维模型多数是对物体形态的简化和

抽象，随着建模工具的不断升级进步，用户越来越注重视觉效果，实物精度和逼真程度也成为

建模工作的重要指标。本实验系统所需模型包括实验室内部实景和机器人实体，经实践和分

析，选择了

3ds Max

和

SolidWorks

作为建模工具。

3ds Max

功能强大，控制选项丰富，但对于

机械零件建模存在不足。首先，对于形状较规则的零件，绘制截面时，点的精准定位困难，过

程相当繁琐；其次，不规则零件建模时，分几个部分利用不同的方法建模后再进行组合，不利

于修改，并且表面圆滑处理会造成模型面数增多，文件体积增大。使用

SolidWorks

三维制图

软件进行机械零件建模十分方便，模型尺寸都可用工具标注，在更改时只需改变尺寸，无需重

建。对于标准部件，可先根据变量参数驱动三维结构直接得到模型，如需新建，只要更改变量

重建即可，建模效率极高。虽然

SolidWorks

建模数据精度高，但对物体的表面渲染功能欠

缺，逼真度不够。