三维运动仿真国内外研究现状

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随着三维CAD软件技术的日益成熟，市场的日益扩大，制造企业普遍认识到应用三维CAD软件是传统产业技术改造的必由之路。目前市场上主流的三维CAD软件如：UG(EDS公司)、Pro/E(PTC公司)、CATIA（IBM/Dassault公司）、SolidWorks等，其功能涵盖了三维造型、装配、分析仿真、虚拟制造和产品数据管理等方面，形成了三维CAD技术的高端应用市场，国内外的汽车、航天航空、造船和机床等行业均已全面采用上述三维CAD软件进行产品的设计和制造，国内如：西飞、航天三院、上汽、长安汽车、昆明机床厂、哈尔滨汽轮机厂、广西玉柴股份有限公司等也都采用了上述软件辅助设计生产。49757

计算机仿真技术是一项涉及多个学科领域的前沿技术，发达国家于20世纪80年代提出了相关概念，这项技术在过去的10年里获得了迅速发展并达到实用阶段。和一些先进国家相比，我国在这个领域还有一定差距，但已经引起了国家有关部门和科学家们的重视，九五规划、国家自然科学基金、国家高技术产业规划都把虚拟现实技术VR列入了研究项目。国内一些高校和研究部门在紧跟国际先进技术的同时，也积极投入到了这一领域当中，并且取得了一定的研究成果。

哈尔滨工业大学机械系在机构的三维运动仿真方面进行了不少研究，他们使用OpenGL开发的机构三维仿真软件成功地模拟出了一些常用机构的运动状态，并在此基础上加入了一些计算机辅助设计和分析的功能。该校计算机系成功地摹拟出了人的脸部动作，如表情的合成和唇动的合成。

浙江大学CAD&CG国家重点实验室开发出了一套桌面虚拟建筑环境实时漫游系统，实现了立体视觉论文网，同时提供的交互工具使系统的真实感达到了较高的水平。

北京航空航天大学计算机系着重研究了虚拟环境中物体物理特性的表示和处理，在虚拟现实的视觉接口方面开发出了部分软硬件，提供了用于飞行员训练的虚拟现实系统。

西安理工大学机械与精密仪器学院在基于Solid Works的二次开发方面也做了不少工作，开发了连杆机构和弧面分度凸轮的运动仿真软件。

综合国内外的研究现状，为了实现构件的造型和运动仿真，采用的方法归纳起来可分为三类：

(1)开发专业的运动软件，这种方法可以进行多种机构的运动仿真和运动学、动力学分析。这种方法的开发工作量大，开发周期长，开发的费用也很高，主要由专业的软件开发商来完成，具有代表性的软件有ADAMS。

(2)利用具有真实感的应用软件进行三维实体造型和运动仿真，通常使用的软件是OpenGL和3DS, OpenGL是Open Graphics Lib的缩写，它独立于硬件，独立于操作系统，包含有100多个图形函数，开发者可以通过这些函数建立三维模型。由于OpenGL包含的图形函数的数量和功能有限，目前尚不适合构造比较复杂的机械零件，应用于运动仿真领域的也仅限于简单机构;3DS是目前世界上应用最广泛的三维建模，动画，渲染软件，被广泛地应用于电视及娱乐业中，该软件功能强大，使用方便，但是造型结束后实体的形状和尺寸都不能被实时或交互更改，如果用于运动仿真就显得柔性不足。

(3)针对成熟软件的二次开发方法。这些成熟的软件包括AutoCAD(二维)、UG, Pro/E, Solid Works(三维)等，其中AutoCAD二次开发多用于平面图形，很少应用与三维实体造型，其余几种软件本身就是工程软件，对机械零件的造型能力很强，其二次开发的接口也比较成熟，开发具有很大的灵活性，二次开发的产品很多己经进入工程使用阶段。