Bigdog机器狗运动规律建模与3D仿真(5)
体都要建模。通常使用的软件有3DSMax、AutoCAD、Maya等。建模常见方式有：多边
形建模——把复杂的模型用一个个小三角面或四边形组接在一起表示(放大后不光
滑)；样条曲线建模——用几条样条曲线共同定义一个光滑的曲面，特性是平滑过渡
性，不会产生陡边或皱纹；
（2）材质贴图，材质即材料的质地，就是把模型赋予生动的表面特性，具体体
现在物体的颜色、透明度、反光度、反光强度、自发光及粗糙程度等特性上。贴图是
指把二文图片通过软件的计算贴到三文模型上，形成表面细节和结构；
（3）灯光，目的是最大限度地模拟自然界的光线类型和人工光线类型；
（4）摄影机控制，依照摄影原理在三文动画软件中使用摄影机工具，实现分镜
头剧本设计的镜头效果。摄影机功能只有情节需要才使用，不是任何时候都使用。摄
像机的位置变化也能使画面产生动态效果；
（4）动画，根据分镜头剧本与动作设计，运用已设计的造型在三文动画制作软
件中制作出一个个动画片段；
（5）渲染，是指根据场景的设置、赋予物体的材质和贴图、灯光等，由程序绘
出一幅完整的画面或一段动画。
机器人的三文动画演示对于轨迹规划、运动学分析和控制等多方面的研究具有很
重要的作用,它可以提供具体生动的画面,使研究人员对机器人运动环境、运动轨迹等
有真切的感受,从而能及时发现设计中可能存在的问题并加以改进。
1．3国内外多足机器人的发展与研究概况[1][10][11][12]
多足机器人因应用前景良好、实用价值较高，一直是国内外学者研究的热点，而
步态规划及控制作为研究多足步行机器人的关键技术之一也备受关注。多足步行机器
人的步态生成及控制是多足机器人研究的重点。随着多足机器人技术的不断发展，步
行机构和控制方法得到不断的创新和发展，步态规划及控制技术也得到了较大发展。
多足步行机器人的概念最早可追溯到中国古代三国时的“木牛流马”，国外有据
可查的记载是1893年由Rygg设计的“机械马”。而Muybridge在1899年用连续摄影
的方法研究动物的行走步态，则是人们研究机器人步态的开端[10]。
二十世纪优尔十年代，机器人进入了以机械和液压控制实现运动的发展阶段。美国
的Shigley(1960)和Baldwin(1966)都是用了凸轮连杆机构设计了机动的步行车，步
行车效率低而且对地面的适应性也差[11]
。比较典型的是美国的Mosher于1968年设计
的“WalkingTruck”步行车的四条腿是由液压伺服马达系统驱动，安装在驾驶员手
臂和脚上的位置传感器完成位置检测功能[10]
。虽然整机操作比较费力，但实现了步行
及爬越障碍的功能，被视为是现代步行机发展史上的一个里程碑。但从步态规划及控
制的角度来说，这种要人跟随操纵的步行机并没有体现步行机器人的实质性意义，只