基于Pro／E和3DSMax的缝纫机原理仿真动画制作研究

缝纫机原理仿真动画对缝纫机主要功能零件模型的几何尺寸准确度要求较高．利用Pro/E对缝纫机零部件进行精确建模和装配,将三维模型导入3DS Max中进行材质渲染和动画制作,完成缝纫机原理仿真动画。充分发挥Pro／E和3DS Max软件各自的优势,解决单独使用3DS Max软件在机构动画制作中零件的尺寸和装配不准确的问题,为机构仿真动画制作提供新思路。     

基于Pro/ENGINEER和3ds Max的缝纫机原理仿真动画制作研究

缝纫机原理仿真动画对缝纫机主要功能零件模型的几何尺寸准确度要求较高,利用Pro/ENGINEER对缝纫机零部件进行精确建模和装配,将三维模型导入3ds?Max中进行材质渲染和动画制作,完成缝纫机原理仿真动画。充分发挥了Pro/ENGINEER和3ds?Max软件各自的优势,解决了单独使用3ds?Max软件在机构动画制作中零件的尺寸和装配不准确的问题,为机构仿真动画制作提供了新思路。     

一种单动力三杆两足移动机构

提出一种新概念移动机构．其机器人特征为具有两个足,能够两足接地实现类似步行的步态．其机构学特性为：是一种开链串联三杆机构;由3个机件和2个转动副组成;具有2个自由度;仅用一个动力机进行驱动,是一种欠驱动机构．进行了步态分析,并通过计算机仿真进行了验证．进行了稳定性分析,并对该两足移动机构的概念进行了拓展．制作了两台样机,实现了期望的移动．     

自动/手动机器人轿杆抬升机构设计

本文结合CCTV机器人大赛活动，对抬轿机器人轿杆平衡机构选型进行分析，确定采用单片机控制滑轮提升机构，并完成机构设计和制作。     

星面探测仿生弹跳机器人设计、仿真及实验

基于袋鼠的跳跃运动机理和齿轮—五杆组合机构,设计了一种用于星面探测的小型间歇式弹跳机器 人．提出了仿袋鼠结构、运动形态及产生非线性弹跳动力的闭链机构的弹跳模型．采用D-H 法建立了机器人运动方 程,并对其跳跃运动步态、仿生运动特性和弹跳效率进行了分析,给出了该机器人设计的整体结构．运用ADAMS 软件对机器人进行动力学建模与全过程运动仿真,验证了该闭链仿生弹跳机构及其运动的有效性,较大幅度提高了 弹跳机构对能量的利用率,其效率可达70%,避免了弹跳机器人提前起跳．最后设计制作了弹跳机器人原理样机, 并进行跳跃试验．试验结果表明：样机试验与仿真结果基本是一致的;1.4 kg 的弹跳机器人跳远度为813 mm,跳高 度为471 mm,从而解决了利用微小电机驱动机器人实现弹跳运动的问题．     

电子机构基于角色的访问控制模型

根据电子机构的基本概念、结构,提出了电子机构基于角色的访问控制模型,并与传统的基于角色的访问控制模型进行比较。采用重写逻辑Maude工具中面向对象的建模方法对该模型进行建模,并将模型应用到医院管理信息系统中。测试结果表明该模型可以作为一个共享的安全模块内核,对于具体的应用域电子机构只需做一些简单的定义和配置就可以运行。     

多模式刚柔结合欠驱动抓取机构的设计、分析与实验测试

结合刚性欠驱动抓取机构与柔顺机构,提出一种多模式刚柔结合欠驱动抓取机构,并对所提出的机构进行分析与实验研究。基于刚体替代法,设计了二指多模式欠驱动抓取机构的刚柔结合方案。运用正运动学分析与载荷平衡方程,对驱动单元进行静力学建模。结合伪刚体模型法、载荷平衡方程与操作对象平衡位置枚举搜索,建立两点抓取与包络抓取模式下抓取力与驱动力矩的关系式。将驱动单元静力学建模与抓取单元静力学建模相结合,可以得到完整的多模式抓取力模型。进一步地,考虑由于接触引起的柔性杆件变形,结合线性插值,对抓取力模型进行修正。基于修正后的抓取力模型,对机构尺寸参数进行优化设计,综合提升机构在两点抓取模式和包络抓取模式下的载荷输出性能。RecurDyn仿真结果显示,在两点抓取模式和包络抓取模式下,修正后完整的抓取力模型与仿真值的最大相对误差为7.62%,并且所提出的优化算法有效提升了机构的两点抓取力与综合包络抓取力。实验结果显示,优化后的抓取机构抓取力有较大的提升,修正后完整的抓取力模型与实验值的最大相对误差为1.87%,验证了抓取力建模、优化设计的有效性。     

机构虚拟设计平台的研究与开发

以胶印机的机构设计为背景,提出了一个集成化的机构虚拟设计平台的体系结构,介绍了基于功能分解的机构概念设计,描述了构造装配模板实现概念模型与装配结构模型间的映射,并阐述了机构设计中的分析与评价等问题。     

基于差动机构的五连杆式人机合作机器人的动力学分析

介绍了一种基于差动机构的新型CVT连续变速传动机构, 通过CVT之间的不同耦合方法,构成了并联式和串联式人机合作机器人.分析了基于差动机构的人机合作机器人的工作原理,建立了差动机构的动力学模型.以五连杆式人机合作机器人为研究对象,分别建立了串联式和并联式人机合作机器人的动力学模型.􀁱 􀁽     

电子机构的信息流控制研究

电子机构是解决自治主体间业务可信协同的一种开发框架,但其缺乏对信息流进行灵活控制的安全机制,可能会造成对机密信息的威胁。为此,在扩充电子机构语义的前提下,设计一种动态检测信息传递的安全模型。该模型根据强制访问控制的特点,依照级别标签来控制信息“不向下写”,对传输数据的安全级别进行单独赋值,确保电子机构中所有授权通信路径的安全。将该安全模型引入电子机构可有效防止信息的非授权泄露,提高机构的信息流安全性。     

卡通动画雨模型

给出了一个能自动生成卡通风格的小雨和大雨效果的计算机模型.首先介绍如何从手工绘制的卡通雨动画序列中分析并提取雨滴降落轨迹的静态结构与动态结构,以此为基础生成它们的骨架模型.在小雨模型中,只采用单层骨架,在大雨模型中,则采用多层雨滴以表示降雨的深度感,并添加溅落到地面的雨滴,以进一步强调效果.由于在模型中采用了随机分量控制,因而在生成的下雨效果中避免了在手工绘制动画里重复使用周期序列画面带来的机械感.在手工绘制动画中若想改变下雨轨迹的方向和速度,以烘托动画气氛,则需要分别绘制不同的下雨动画序列,工作量很大.采用该模型只需通过控制少量几个参数便可以十分容易地改变下雨的方向与速度.该模型不仅能再现传统二维卡通下雨的效果,而且能在三维空间生成卡通风格的下雨动画.     

有限状态机在动画角色行为中的建模应用

角色行为设计是动画设计的重要环节,也是动画设计的难点。文中提出使用有限状态机来指导动画的角色行为设计,并对有限状态机在动画中的角色行为设计应用作了比较全面的论述。阐述了有限状态机的数学模型,介绍了利用有限状态机建立动画角色行为模型的基本原理。以键盘打字动画中的角色行为设计为例详细介绍了有限状态机建模方法的应用。结果表明,通过使用有限状态机的方法来对动画角色行为建模,能够有效处理复杂的动画角色行为模型,并简化动画的设计。     

Semi-automatic cartoon generation by motion planning

To reduce tedious work in cartoon animation, some computer-assisted systems including automatic Inbetweening and cartoon reusing systems have been proposed. In existing automatic Inbetweening systems, accurate correspondence construction, which is a prerequisite for Inbetweening, cannot be achieved. For cartoon reusing systems, the lack of efficient similarity estimation method and reusing mechanism makes it impractical for the users. The semi-supervised graph-based cartoon reusing approach proposed in this paper aims at generating smooth cartoons from the existing data. In this approach, the similarity between cartoon frames can be accurately evaluated by calculating the distance based on local shape context, which is expected to be rotation and scaling invariant. By the semi-supervised algorithm, given an initial frame, the most similar cartoon frames in the cartoon library are selected as candidates of the next frame. The smooth cartoons can be generated by carrying out the algorithm repeatedly to select new cartoon frames after the cartoonists specifying the motion path in a background image. Experimental results of the candidate frame selection in our cartoon dataset suggest the effectiveness of the proposed local shape context for similarity evaluation. The other experiments show the excellent performance on cartoon generation of our approach.     

Three-dimensional cartoon facial animation based on art rules

Three-dimensional (3D) cartoon facial animation is one step further than the challenging 3D caricaturing which generates 3D still caricatures only. In this paper, a 3D cartoon facial animation system is developed for a subject given only a single frontal face image of a neutral expression. The system is composed of three steps consisting of 3D cartoon face exaggeration, texture processing, and 3D cartoon facial animation. By following caricaturing rules of artists, instead of mathematical formulations, 3D cartoon face exaggeration is accomplished at both global and local levels. As a result, the final exaggeration is capable of depicting the characteristics of an input face while achieving artistic deformations. In the texture processing step, texture coordinates of the vertices of the cartoon face model are obtained by mapping the parameterized grid of the standard face model to a cartoon face template and aligning the input face to the face template. Finally, 3D cartoon facial animation is implemented in the MPEG-4 animation framework. In order to avoid time-consuming construction of a face animation table, we propose to utilize the tables of existing models through model mapping. Experimental results demonstrate the effectiveness and efficiency of our proposed system.     

基于形状匹配的卡通运动捕捉

提出一种对传统的卡通动画进行运动捕捉的方法．不同于以前基于骨架模型或者关键形状表示的方法,用整体仿射运动和局部非仿射变形的组合来表示卡通人物的运动,用卡通人物的轮廓表示它的形状;然后直接对相邻的关键帧进行形状匹配,将恢复的运动参数映射到一个目标人物上,使其具有与原来人物相同的运动方式．文中不使用先验模型,通过形状匹配来获取和映射卡通人物的运动,并通过实验验证了该方法的可行性．     

计算机生成3维卡通烟尘动画

为了能够表现不同透视和视点下的3维卡通烟尘动画,给出了一个计算机自动生成3维卡通烟尘动画的模型.该模型首先对手工绘制的卡通烟尘进行分类,然后通过构建它们的骨架来定义出各种类型卡通烟尘的静态结构构与动态结构,最后在骨架的基础上,通过简单的模型绘制出卡通烟尘的形态.该模型的特点是把骨架定义在3维空间上,这不仅仅可以表现不同透视和视点下的各种卡通烟尘效果,而且避免了手工绘制相应动画效果时的重复劳动.     

3DS MAX模拟卤代烷烃β-消除反应机理(E1、E2)

介绍用3DS MAX 3．0软件模拟卤代烷烃分子的原子结构模型以及用此三维空间原子结构模型动画展示有机化学反应E1、E2的反应机理。设计了反应机理的中间递变过程、原子模型的递变过程和整个分子结构的立体递变过程。     

Performance‐driven animation of hand‐drawn cartoon faces

We present a novel performance‐driven approach to animating cartoon faces starting from pure 2D drawings. A 3D approximate facial model automatically built from front and side view master frames of character drawings is introduced to enable the animated cartoon faces to be viewed from angles different from that in the input video. The expressive mappings are built by artificial neural network (ANN) trained from the examples of the real face in the video and the cartoon facial drawings in the facial expression graph for a specific character. The learned mapping model makes the resultant facial animation to properly get the desired expressiveness, instead of a mere reproduction of the facial actions in the input video sequence. Furthermore, the lit sphere, capturing the lighting in the painting artwork of faces, is utilized to color the cartoon faces in terms of the 3D approximate facial model, reinforcing the hand‐drawn appearance of the resulting facial animation. We made a series of comparative experiments to test the effectiveness of our method by recreating the facial expression in the commercial animation. The comparison results clearly demonstrate the superiority of our method not only in generating high quality cartoon‐style facial expressions, but also in speeding up the animation production of cartoon faces. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于知识元模型的跨模态聊天卡通表情图像合成

传统的聊天卡通表情图像生成技术主要基于预定义的聊天卡通表情图像库,通过用户的语义描 述,进行“语义-视觉”跨模态检索,匹配合适的表情图像。但是,预定义表情图像库样本数量有限且是固定 形式的,在实际的聊天场景中常常出现表情图像的错误匹配或无合适匹配。针对此问题,聚焦于合成新的聊天 卡通表情图像而非检索,设计了一种基于知识元模型的跨模态聊天卡通表情图像合成方法,根据用户的语义描 述,即时合成对应的聊天卡通表情图像。通过表情知识元模型建立聊天卡通表情图像的内在语义逻辑关系,增 强聊天卡通表情图像合成的语义一致性。通过多生成器模型,从每个元知识点合成对应的局部图像,再经过联 合生成器整合为完整的卡通表情图像,极大地减少了训练样本需求。在公开的聊天卡通表情图像合成数据集的 测试中,该方法在语义一致性上取得了更好的结果,同时在图像质量上与现有的方法具有可比性。     

一种新的基于稀疏分解的图像放大方法

提出了一对新的冗余离散小波变换(RDWT)和波原子变换(WAT)字典,并将其应用于图像稀疏形态成分分解以获得图像的卡通与纹理成分.并针对卡通和纹理所具有的不同形态学特征,对卡通成分采用具有曲率运动、边缘冲击特性和平滑去噪性能的非线性self-snake模型来放大;对纹理成分采用双三次插值方法来放大,最后通过叠加就可获得放大图像.实验结果表明,这种基于新字典对的稀疏形态成分分解的图像放大方法相比于传统的基于整幅图像的放大方法能够有效地保护小曲率和大梯度,强化图像边缘,保证纹理细节清晰完整.