基于天工CAD机器人瓦力的建模

作者：金浩宇 宋文  23级机械专业

学校：华中农业大学 工学院

【摘要】

天工CAD是由上海新迪数字技术有限公司开发的一款国产三维CAD软件。该软件提供了参数化建模、工程参考设计器、电气布线设计、管线设计、逆向工程、智能批量处理、动画与**、运动仿真等功能，能够满足工业产品设计的多样化需求。并且天工CAD的用户界面友好，功能布局合理，使得软件学习曲线平缓，易于上手。身为机械专业的学生，天工CAD的使用更好地方便了我们的学习和生活。经过一个学期计算机绘图学习后，在华中农业大学求学的我决定利用天工CAD进行一个小型机器人“瓦力”的建模。

【关键词】 天工CAD 三维建模 机器人

二、设计灵感

机器人是具有一定程度的自主能力，能够执行一系列复杂任务的机械设备。这些任务可以是工业生产中的组装、**、搬运等，也可以是服务行业中的清洁、接待、咨询等。机器人的自主能力体现在它们可以通过编程或学习来执行任务，而不需要人类的直接干预。机器人技术的发展受到了计算机科学、人工智能、机械工程和电子工程等多个领域的影响。随着技术的进步，机器人的应用范围也越来越广，从工业生产到医疗、农业、服务业等各个领域都有机器人的身影。而本次建模的机器人正是来自于《玩具总动员》中的机器人“瓦力”。电影中的瓦力是一个设计用于清理地球上垃圾的机器人，他在一个被人类废弃的、垃圾堆积如山的地球上独自工作。瓦力拥有高度的人工智能，能够自主思考和感受情感。他对环境有着深刻的认识，并对人类遗留下来的垃圾文化产生了浓厚的兴趣。在和室友宋文一同看完这部电影后，我俩萌生出了三维建模机器人瓦力的想法。

三、设计过程

（一）、前期准备

对于机器人瓦力，我在网上找到了很多有关的照片和资料

我了解到，机器人瓦力要包括以下几个部分，分别是：它的轮子、脖子、头部、手臂、手掌以及身体。

（二）、设计过程

大体的过程是对零件建模、装配和渲染。

1. 轮子部分（金浩宇）

轮子部分的建模主要用到了旋转以及拉伸，轮子上履带是用阵列的方法做出来的。

2、脖子（宋文）

关于脖子部分的建模则使用了简单的草图绘制和拉伸

3、手臂部分（宋文）

手臂部分这个零件基本上都是用标准件装配而成，通过导出零件库里的模型，使用拉伸、旋转、镜像等方式建模。

4.头部（金浩宇）

使用凸台拉伸，薄壁特征等将头部建模成不规则的形状，并通过拉伸完成建模，并且要注意左右的连接。

5、手掌（金浩宇）

这两个零件的建模过程主要用到了拉伸凸台、拉伸切除、以及镜像实体等，在完成后可以给零件进行渲染上色处理。

6、身体（宋文）

身体的建模主要用到了拉伸凸台、拉伸切除形成身体的一部分，通过拉伸切除、拉伸凸台等增加细节，使机器人外形凹凸有致，在身体部分打一些孔，以便于完成后续的装配。并且在机器人外壳上打上了它的名字“瓦力”。

7、装配（金浩宇）

装配图是一种重要的机械图纸，用于表达机器或部件的工作原理、运动方式、零件间的连接及其装配关系。装配时要注意先将机翼部分需要的零件进行简单的装配和渲染，之后将机身的部分装配起来，可以使用宽度配合、同轴心配合等方式使装配体完全定义，之后将两者再次装配起来；并为装配体添加背景，完成设计和建模。

配上一个背景

四、学习体会

自从我踏入机械专业的领域，CAD软件成为了我学习、实践的重要工具。在我国，天工CAD作为一款优秀的国产CAD软件，凭借其强大的功能和易用性，受到了许多机械设计师的青睐。在学习天工CAD的过程中，我收获颇丰。在计算机绘图课程中，我学到了3D建模技术和相关软件的使用方法。这些软件在现代工业设计和制造中有重要应用。通过慕课教学的方式，我能够自主控制学习进度，随时回放教学视频，解决了传统教学中跟不上进度的问题。

首先，我要感谢我的老师，他们用丰富的知识和经验，为我打开了天工CAD的大门。他们是我学习路上的引路人，为我指明了方向，让我知道了从哪里开始，要走向何方。刚开始 我就被天工CAD友好的用户界面所吸引。软件的设计简洁直观，功能模块清晰明了，使得初学者能够快速上手。在学习过程中，我逐渐熟悉了各个工具栏和菜单，这让我在绘图时能够更加高效地找到所需工具。天工CAD的绘图工具让我印象深刻。无论是绘制基本的几何图形，还是进行复杂的图形编辑，软件都提供了丰富的命令和选项。通过实践，我学会了如何运用这些工具来提高绘图的精确度和效率。例如，利用修剪、延伸、打断等命令，我可以轻松地修改图形，实现我的设计意图。

在学习天工CAD的过程中，我也深入了解了其参数化设计的能力。通过建立参数化模型，我能够快速地生成和修改设计。这种灵活性对于机械设计至关重要，因为它允许我在设计过程中根据需要进行调整，而不必从头开始。天工CAD的工程图功能让我能够将三维模型转换为二维工程图，这对于生产的沟通和制造过程至关重要。我掌握了如何对工程图进行尺寸标注、公差标注，并确保图纸的准确性和完整性。

在学习过程中，遇到问题时，老师的指导和解答就像是一场及时雨，滋润着我们干涸的心田。他们用他们的智慧和经验，帮助我们解决问题，避免影响学习进度。老师还会组织一些讨论和交流活动，让我们与其他同学分享学习心得和经验。这些活动就像是一个知识的盛宴，让我们在交流中学习，在学习中成长。通过这些活动，我们可以了解到更多的绘图技巧和设计思路，从而拓宽自己的视野，提高自己的设计水平。

课程要求我们自主建立一个大模型作为结业作业。我成功用天工CAD建立了一个瓦力机器人。在建模过程中，我遇到了许多困难，但在老师的指导下逐步克服，最终顺利完成。这不仅让我有很大的成就感，也让我深刻认识到计算机绘图在工业设计中的重要性。

最后，我对老师表示感谢，他不仅教授了软件的使用方法，还通过实际案例和练习培养了我们的团队合作能力和创新意识，这对我的未来职业规划产生了积极影响。