基于天工CAD的扫雪机器人 三维建模

作者：甘成 2023级机械专业

学校：华中农业大学工学院

一：摘要

【摘要】天工CAD是一款功能强大且易于使用的三维建模软件，主要用于建模、装配和制图。它可以帮助我们更快、更准确地开发复杂的机械系统，如汽车、飞机和其他高性能机械设备等。天工CAD提供了一系列先进的设计工具，包括三维建模、网格化、装配体系结构、自动化工具和可视化功能等。这些工具让我们可以轻松地创建和编辑三维模型，并进行复杂的分析和渲染。此外，天工CAD还支持多种文件格式，可以方便地与其他软件平台进行无缝协作，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，在农业大学求学的我决定利用天工CAD进行一个扫雪机器人的建模。

【关键词】天工CAD 三维建模 扫雪机器人

二、设计灵感

随着科技的进步，人们对于生活品质的要求也越来越高。在寒冷的冬季，积雪堆积成为了很多人头疼的问题。为了解决这一难题，扫雪机器人应运而生。扫雪机器人的设计灵感主要来自于人们对于高效便捷的需求。传统的扫雪方式需要人力和时间，而引入扫雪机器人可以极大地提高效率和节省人力。扫雪机器人不仅可以帮助人们更快速地清理雪地，还可以减少人们在雪中工作时受伤的风险。因此，设计一个功能强大、高效便捷的扫雪机器人成为了很多科技公司和设计师的目标。扫雪机器人的设计灵感还来自于对环境友好的考虑。传统的扫雪方式往往会产生废气和噪音，而扫雪机器人通过电力驱动可以减少对环境的污染，同时也可以减少噪音对居民的干扰。设计师们在设计扫雪机器人时，不仅要考虑其功能和效率，还要考虑如何使其在对环境友好的同时能够更好地为人们服务。在2024年初，武汉迎来大雪，地面覆盖了厚厚的一层雪，给行人造成了不便，而人工清理积雪不仅消耗大而且效率低，作为华中农业大学工学院的一名学生，看到这些场景，决心通过努力地学习，终有一天设计出一款扫雪机器人，来解决地面积雪给人民生活带来的困扰。

三、设计过程

（一）、前期准备

对于扫雪机器人，我在网上找到了很多有关的照片和资料

我了解到，一个扫雪机器人主要包括以下几个部分，分别是：动力装置、扫雪装置、连接装置以及机身部分。

（二）、设计过程

大体的过程是对零件建模、装配和渲染。

1、主体机箱：主体机箱的建模主要运用到了草图绘制、拉伸、出料、倒圆等工具。

2、履带

履带的建模主要运用到阵列的工具，通过整列形成履带的模型。

3、滚轮

滚轮的建模主要运用到除料、圆形阵列和旋转指令，通过旋转形成齿轮，通过阵列除料体来形成滚轮外形。

4、清扫工具

清扫工具的建模主要运用到放样拉伸、阵列、拉伸和除料。使用拉伸、除料和放样拉伸形成大致机体，通过阵列来形成大扫把-清扫工具。

5、机器人头部

机器人头部的建模主要运用到旋转、阵列等指令。通过拉伸、除料、旋转、阵列等相互配合形成机器人的头部。

6、连接工具

连接工具的建模通过一些简单的拉伸和除料完成。

7、尾部挡板

尾部挡板的建模主要通过拉伸指令来完成。

8、装配

装配时要注意各部分零件之间的装配关系，通过使用同心轴、共面、插入来定位零件位置，最后通过移动部件进行细微的调节，以机箱主体为中心依次将各部分零件组装上去，最后形成一个整体。

四、学习体会
在我学习计算机绘图课程的过程中，我获得了许多宝贵的经验和体会。计算机绘图作为一门重要的学科，不仅帮助我提高了专业技能，还让我对三维设计有了更深刻的理解。在这门课程中，我不仅学会了如何运用天工CAD绘图软件进行设计和编辑，还学习了如何通过计算机技术实现创意的表达和展现。首先，通过计算机绘图课程的学习，我掌握了各种绘图软件的基本操作和功能。我学会了如何使用不同的绘图工具，调整颜色和线条，添加图形和文字等。通过反复练习和实践，我也逐渐熟练掌握了这些技能，能够更加灵活地运用在实际设计中。最开始刚接触这类软件时，学习起来十分的困难，跟着视频一步一步地画一些基础的图形，比如五星红旗、苹果、键盘、玫瑰花等，只是一些简单的模型，却需要花费较多的时间来完成，不过经过了一段时间的学习，渐渐熟悉和掌握了天工CAD的操作模式，后面的学习也相对较为轻松，建模的速度也快了起来。当然这也得益于线上线下相结合的教学模式，打破了传统的教学模式，尤其是对于软件的学习而言，在传统的教学方式里，老师在课上操作，学生只能在课堂上认真听讲，稍稍不注意一个知识点可能就被略过了；并且由于是软件操作的原因，光标非常小，知识点讲的也很快，同学们会经常跟不上老师授课的速度，课下想要复习也没有渠道，只能再次借助网课等来查漏补缺；二使用慕课学习则不会有这样的困扰，我们可以随时随地回放教学视频直至真正学会软件的使用，也不会有上课跟不上进度的情况，并且我们每个人还可以根据自己学习能力的不同自主地控制学习进度，再加上，我们采用线上线下同时教学的方式，遇到问题可以随时求助老师，解决我们的问题，帮助我们更好的完成天工CAD的学习。

在有一定的基础以后，我们进行了测绘零件和节课作业的建模，在这些建模过程中无疑遇到了许多问题，不过最终通过学习相关知识，询问同学和老师得以及解决。三人一组共同完成测绘零件的建模，这个过程我深刻意识到了团队合作的重要性；大作业的建模时面对各种困难，积极面对，冷静寻找方法解决。这些对我来说也是一件非常有成就感的事情，渐渐有了一些兴趣。最后也意识到了主动性和兴趣对于大学学习的重要性，只有培养好兴趣，积极地投入才能学的轻松，学的高效。最后，我要向老师表达我的感谢。老师教授的不仅是天工CAD软件的使用方法，更是通过实际操作和练习，让我们了解到计算机绘图在现代工业设计和制造中的应用，并培养了我们的团队合作能力和创新意识。在老师的悉心指导，我顺利完成扫雪机器人模型的建立，同时也对我的大学生活和职业生涯规划产生了积极的影响。在这个过程中也让我学会了遇到困难不放弃，积极面对生活中的挫折，认真观察，学会多思考，多想象，让自己所学的知识与实践联系起来，学以致用。最后再次感谢李老师的谆谆教导！