1 简介

机械运动在物理学中，把一个物体相对于另一个物体位置的变化称作为机械运动，简称运动。机械运动是指一个物体相对于其他物体的位置发生改变,是自然界中最简单,最基本的运动形态.

自然界中一切物体都在运动。我们利用计算机建立的几何模型怎么能静止不动？

在计算机图形学中，我们可以使用矩阵变换来描述物体位置的变化（包括位移、旋转、缩放、镜面等）。在显示每一帧的序列中不断更改物体的位置，就可以实现运动模拟，或者动画。可以用一个时间函数来描述：

      N = f(t, M)

给定一个初始的矩阵M，随着时间t的变化，产生新的矩阵N。至于函数f是匀速直线运动还是曲线运动，完全由你掌控。俗话说的好，牛顿三大定律在手，运动模拟不愁~

2 动画模拟入门

匀速直线运动太简单了，一般图形学的课程都会介绍稍微复杂点的例子：月亮、地球、太阳的运动模拟，涉及到星体的公转和自转，即相对运动、旋转。如何使用矩阵来实现，在《图形学基础：向量与矩阵》和《矩阵应用之运动轨迹模拟》两篇文章中有比较详细的说明。具体的代码可以参考AnyCAD Rapid示例： Graphics_Motion[1]

上面的示例比较“原始”，因为直接设置SceneNode的矩阵。直接操作矩阵你可以随心所欲组合任意的变换，但缺点也很明显：当动画多了以后，动画序列的管理就成问题。比如实现一个六轴机器人关节模拟，代码逻辑写起来就很复杂了。好消息是，AnyCAD Rapid内置了关节运动模拟，请参考示例Simulation_Robot[2]和示例Simulation_Skeleton[3]

AnyCAD Rapid SDK目前提供了两类动画序列管理的方法：刚体动画和关节动画。基于这两个辅助类可以很容易实现连续动画，多段动画前后连着播放。

3 刚体动画

刚体运动（rigid motion）: 对几何物体只作旋转， 平移的运动。

RigidAnimation用于管理刚体运动的动画片段。

RigidAnimationClip是动画片段的基类，具体的动画片段有：

•匀速旋转运动RotateAnimationClip•匀速直线运动MoveAnimationClip•复合运动MatrixAnimationClip

每一段动画片段定义了起始时间和结束时间，在这段时间内需要完成的匀速运动。这里的时间都是相对RigidAnimation开始播放的开始的，单位为秒。若在中间有段时间是静止的，则在两段序列之间空出一段时间即可。

示例代码实现：Simulation_DynamicRay[4]

 

4 关节动画

关节动画主要用于N轴机械臂模拟。RobotArm用于构建机器关节模型，RobotAnimation则用于管理关节运动序列。RobotAnimationClip代表了一段关节运动序列。

RobotAnimationClip控制的是在一段时间内，某个关节的参数的变化区间。如果是转动关节，则表示的是角度参数的运动区间；如果是位移关节，则表示的是距离参数的区间。

Animation与Clip的关系与刚体动画的一致。

示例：代码实现： Simulation_Robot[5]

5 小结

动画模拟是个复杂的课题。本文从简单的匀速运动出发，一览AnyCAD Rapid SDK的动画系统的使用。若对形变动画感兴趣，可以参考往期的文章《一种快速钣金折弯动画模拟实现方法》

若你有复杂的机械运动模拟需求，欢迎与我们联系交流。

生命在于运动，机械在于运动！让我们一起动起来~

References

[1] Graphics_Motion: https://gitee.com/anycad/anycad.rapid.net.sample/blob/master/AnyCAD.WinForms/Graphics/Graphics_Motion.cs
[2] Simulation_Robot: https://gitee.com/anycad/anycad.rapid.net.sample/blob/master/AnyCAD.WinForms/Simulation/Simulation_Robot.cs
[3] Simulation_Skeleton: https://gitee.com/anycad/anycad.rapid.net.sample/blob/master/AnyCAD.WinForms/Simulation/Simulation_Skeleton.cs
[4] Simulation_DynamicRay: https://gitee.com/anycad/anycad.rapid.net.sample/blob/master/AnyCAD.WinForms/Simulation/Simulation_DynamicRay.cs
[5] Simulation_Robot: https://gitee.com/anycad/anycad.rapid.net.sample/blob/master/AnyCAD.WinForms/Simulation/Simulation_Robot.cs

基于.NET的机械运动模拟应用开发的更多相关文章

  1. 基于C#和Asp.NET MVC开发GPS部标监控平台

    基于交通部796标准开发部标监控平台,选择开发语言和技术也是团队要思考的因素,其实这由团队自己擅长的技术来决定,如果擅长C#和Asp.NET, 当然开发效率就高很多.当然了技术选型一定要选用当前主流的 ...

  2. qemu 模拟-arm-mini2440开发板-启动u-boot，kernel和nfs文件系统

    qemu 本文介绍了如何编译u-boot.linux kernel,然后用qemu启动u-boot和linux kernel,达到与开发板上一样的学习效果! 虽然已经买了2440开发板,但是在实际学习 ...

  3. qemu 模拟-arm-mini2440开发板-启动u-boot，kernel和nfs文件系统【转】

    转自:http://www.cnblogs.com/riskyer/p/3366001.html qemu 本文介绍了如何编译u-boot.linux kernel,然后用qemu启动u-boot和l ...

  4. 【记录】尝试用QEMU模拟ARM开发板去加载并运行Uboot，kernel，rootfs【转】

    转自:https://www.crifan.com/try_use_qemu_emulate_arm_board_to_load_and_run_uboot_kernel_rootfs/ [背景] 手 ...

  5. 基于C#和Asp.NET MVC开发GPS部标视频监控平台

    基于C#和Asp.NET MVC开发GPS部标监控平台 目前整理了基于.NET技术的部标平台开发文章,可以参考: 1.部标Jt808协议模拟终端的设计和开发 2.C#版的808GPS服务器开发-> ...

  6. 转: 基于netty+ protobuf +spring + hibernate + jgroups开发的游戏服务端

    from: http://ybak.iteye.com/blog/1853335 基于netty+ protobuf +spring + hibernate + jgroups开发的游戏服务端 游戏服 ...

  7. cWeb开发框架，基于asp.net的cWeb应用开发平台介绍（二）

    cWeb是基于微软的.Net Framework 4框架,数据库是sql server 2008 r2. cWeb开发框架下载,点击这里去下载. cWeb开发框架借鉴三层架构理论分为三层,分别是:cD ...

  8. cWeb开发框架，基于asp.net的cWeb应用开发平台介绍（一）

    cWeb开发框架是基于asp.net的B/S应用开发平台,采用三层架构理论,应用简单.代码简洁.运行快速. cWeb是bubufx提供,是分享资源,无任何版权限制,bubufx继续传承互联网精神,可随 ...

  9. 基于Netty的私有协议栈的开发

    基于Netty的私有协议栈的开发 书是人类进步的阶梯,每读一本书都使自己得以提升,以前看书都是看了就看了,当时感觉受益匪浅,时间一长就又还回到书本了!所以说,好记性不如烂笔头,以后每次看完一本书都写一 ...

  10. 基于微软平台IIS/ASP.NET开发的大型网站有哪些呢?

    首先说明一下,本文绝不是要说Microsoft平台多么好,多么牛.只是要提醒一些LAMP/JAVA平台下的同志们,微软平台不至于像你们说的,和想象的那么不堪!只是你们自己不知道而已.同时,也希望广大M ...

随机推荐

  1. Leaflet 地图偏移 地图纠偏

    (地图瓦片纠偏最好的方法在这:https://www.cnblogs.com/s0611163/p/15606460.html) 地图区域是一个市,偏移量可以近似认为是固定不变的,通过修改Leafle ...

  2. nvm:npm的包管理器

    NVM: npm的包管理器 其实许久前就像写这个模块了,只是之前使用后又搁置了,今天下项目时node版本不一致,才想起记录 nvm下载地址: Releases · coreybutler/nvm-wi ...

  3. 入门篇-其之十一-流程控制之break和continue关键字

    本文中使用到的工具是Intellij IDEA和JDK 8,需要安装两款工具的请查看这两篇教程:点我查看安装JDK8/11/17教程.点我查看安装Intellij IDEA教程. 一.循环的嵌套 和前 ...

  4. Django 对实体的增删改查样例

    class UserInfo(models.Model): """ 人员信息 """ user_id = models.CharField( ...

  5. java获取部门树的方法实例

    开发中如何获取一个树结构是非常常见的需求,本示例演示一下该功能如何实现. 1.数据准备(mysql) CREATE TABLE `dept` ( `dept_id` int NOT NULL AUTO ...

  6. [TSG@Site开发日志3]从C#到Qt，再从Qt到C# 和 Qt的组合开发，浅谈在采集端工控设备开发中不同技术之间选型的利与弊

    [TSG开发日志3]从C#到Qt,再从Qt到C#,浅谈不同技术之间选型的利与弊 当前在South公司的开发历经了几个时代,第一个时代是用C#进行的开发,第二个时代是从C#向Qt逐渐转型,第三个时代是我 ...

  7. C# 通过ServiceStack 操作Redis——Hash类型的使用及示例

    接着上一篇,下面转到hash类型的代码使用 Hash:结构 key-key-value,通过索引快速定位到指定元素的,可直接修改某个字段 /// <summary> /// Hash:类似 ...

  8. java项目实践-jsp-filter-监听器-day19

    目录 1. jsp 2. 过滤器 3. listener 监听器 1. jsp servle逻辑处理方便 html页面表现麻烦 jsp 页面表现方便 但是逻辑处理麻烦 JSP 是一种页面技术 JSP本 ...

  9. Redis 常用五种数据类型编码

    转载请注明出处: 目录 Redis 的五种数据结构 Redis 数据结构的内部编码 1.String 1.1 常用命令 1.2 内部编码 1.3 典型使用场景 2. Hash 2.1 常用命令及时间复 ...

  10. 媒体查询常用 - 移动端和PC端尺寸

    /* 移动端 */ @media all and (max-width: 768px) { } /* PC端 */ @media all and (min-width: 769px) { }