基于SolidWorks-VRML实现虚拟现实的精确建模

   0前言
   
    虚拟现实技术，是指基于自然方式的人机交互系统，通过计算机创建一种虚拟环境，使用户产生身临其境的感觉，并可实现用户与虚拟环境直接进行交互。
   
    机器人技术是具有战略高度的前沿技术，它和生物技术、大型计算机技术、纳米技术一同被认为是未来科技发展的方向。国外机器人领域近几年发展的趋势之一就是:虚拟现实技术在机器人设计与制造中的应用已从仿真、预演发展到用于过程控制。对于虚拟环境中模型的建立，包括以下方面的研究内容:①基于微机的虚拟环境体系结构;②基干几何建模和计算机图形学的建模方法;③基于图像生成方法的建模。
   
    本研究以此为应用背景，利用SolidWorks三维CAD软件，通过虚拟现实标准语言(VRML)建立虚拟环境中的实休模型，描述它们之间的结构关系，快速、真实地显示三维虚拟工业机器人。
   
    1虚拟环境下的建模方法
   
    在虚拟环境中建立三维模型是实现仿真控制的基础。
   
    1.1虚拟现实建模方法
   
    (1)采用VB,C++或VC++, OpenGL图形库等工具开发，则程序复杂，工作量很大，造型不方便，且图形效果不够逼真，效果不是很理想。
   
    (2)采用虚拟现实软件(如:WTK,VRML)等工具开发，对于复杂三维图形的编程实现是很困难和费时的，而且达不到理想的效果。
   
    (3)采用"一些商用建模软件十VRML"的建模方法。① 3DMAX + VRML;3DMAX能够导出保持部件间的各种关系的VRML文件。但3DMAX适合对虚拟环境进行三维建模(如校园、室内环境等)，它在构造与修改机械产品的几何特征时操作上显得不够方便与快捷;② Pro/E +VRML;采用Pro/E+VRML方法来实现对虚拟设备的快速建模。Pro/E只支持VRML 1. 0的版本方式.而且所导出的文件丢失了原模型各部件间的各种关系等重要信息;③ SolidWorks+VRML; SolidWorks 2006版软件对VRML 2.0(ISO/IEC147722I；1997，通常称为VRML97)具有良好的支持作用，可以将建立好的零件模型直接导出为保持部件间的各种关系的VRML文件。本研究采用这种方法实现工业机器人在虚拟环境中的精确建模。
   
    1.2  SolidWorks-VRML的建模方法
   
    通过运用SolidWorks软件，采用符合国际标准的虚拟现实建模语言VRML为中间桥梁，经过一系列的变换、修改、输人、输出，形成.wrl格式的文件，大大减少了虚拟建模的工作量，提高了工作效率。下面简单介绍所用到的软件和语言。
   
    1.2.1   SolidWorks软件简介
   
    SolidWorks是世界上第1套基于Windows系统开发的三维机械设计CAD软件，它具有在机械产品设计中别具一格的特点和优势，即可采用参数化的二维模型快速生成同一类型、不同规格的系列产品，在建立机械产品的模型时显得格外的方便、快捷，尤其是SolidWorks2006版对VRML2.0提供良好的支持。
   
    1.2.2虚拟现实建模语言
   
    虚拟现实建模语言(VRML)是一种与操作平台无关的、基于3D Web的、描述可交互三维世界和对象的语言，它通过创建一个虚拟场景以达到现实中的效果。
   
    由VRML创建的虚拟现实场景是模拟现实中的三维产品造型，具有面向对象的层次性、多感知性，虚拟世界的交互性、实时性和支持网络浏览等特点，而且由于VRML文件可以像HTML文档一样上传/下载，并可启动VRML浏览器来观看文档所描述的三维模型，很好地解决了信息交流与共享的问题。