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基于SolidWorks的摄影机器人虚拟设计与运动分析

发表时间: 2018/2/13 作者: 张博*王南*王泽仁 来源: 互联网
随着影视摄影技术快速发展,中国影视产业发展规模的日益扩大,传统的人工手动摇臂拍摄技术迫切需要进一步发展。将机器人技术与传统拍摄技术相结合,既可以达到拍摄质量要求,还可以提高拍摄效率,应用SolidWorks软件对摄影机器人进行虚拟样机设计,并利用motion模块对机器人进行运动仿真,缩短了设计周期,节约了研发费用,为日后进一步研制提供理论依据。
 

    摄影机器人技术在好莱坞影视拍摄过程中已经大量使用,可以完成一些人工摇臂无法完成的动作。本文针对现实情况及影视拍摄的需要,对摄影机器人的整体构造进行设计和仿真分析。

    虚拟样机技术是近些年发展起来的,借助虚拟仿真技术,形成了一种从上到下的整体开发模式。借用虚拟样机技术,对摄影机器人进行整体建模、动态仿真,对产品经行相关测试,提高产品可行性的实施。

    摄影机器人依照提前规划的运动轨迹进行运动,利用先进机器人技术实现更优秀的拍摄效果。

1 整体设计方案

1.1 基本要求

    经现场调研,影视公司的基本要求是:1)高清影视摄影机在空中活动范围大概为长6 m,宽5 m,高3m 的长方体空间;2)可以实现摄影机水平移动,抬升要求,横向、纵向环绕主体运动,操作简单快捷,满足影视工作者的高难度拍摄要求;3)高清影视摄影机可以实现多自由度运动,满足拍摄特效的要求。

1.2 方案结构

    摄影机器人运动简图方案如图1所示。自由度是机器人的结构决定的,并直接影响到机器人的机动性。A,E,F关节作旋转运动。B,C,D关节作仰俯运动。

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    图l 摄影机器人的运动简图

1.3 三维建模和运动原理

    结合运动简图与相关参数尺寸,利用SolidWorks软件的拉伸、放样、旋转命令进行三维模型建立。蜗轮、蜗杆、齿轮、齿条利用三维工具箱设置相应参数生成,采用自上而下的虚拟装配方法进行组合。两个构件装配时通常采用两个面重合,但是为了更好地使用motion模块,需要使用装配里的高级机械装配中的铰链装配,方便在动态仿真操作中得到更准确的数据。

    摄影机器人的三维模型如图2所示。其运动原理是:机器人机身底座安装在滑动导轨上,依靠齿轮齿条,将来自电机的旋转运动转换为直线运动。A腰转运动部位安装蜗轮蜗杆装置,机器人的腰部与蜗轮连接,电机驱动蜗杆实现腰转运动。B肩转运动依托电机驱动。电机驱动曲柄,借助四连杆机构实现了C肘转运动。电机驱动正交的伞齿轮实现了D仰俯运动。E偏转、F回转利用电机驱动轴线平行的齿轮实现云台转动。

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    图2 摄影机器人的三维模型

 




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责任编辑:郝秋红