您已经为悬架的所有组件建立了正确的层次。现在必须指定每个对象可以围绕哪些轴旋转。如果一个对象可以在空间中自由移动,则认为该对象具有 6 自由度。这就意味着它具有 6 种移动方式。它既可以沿 X、Y 和 Z 轴平移,也可以绕 X、Y 和 Z 轴旋转。在实际的机械装置中,例如此悬架,每个对象的自由度必须少于 6,否则它只会分解。因此,必须为每个对象指定运动限制。
在本节中,您将在“层次”面板的“IK”部分上操作。在此处查看“IK”中可用的卷展栏将会有所帮助。
设置:
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从上一课继续,或打开 \tutorials\mech_design 目录中的 mech_03b.max。
如果创建要成为 IK 层次一部分的对象,并希望在对该对象应用 IK 之前设置关节参数,则必须更改对象的位置控制器以使关节限制可用。对于最初打开的场景中的对象,该任务已经完成,但对于新的虚拟对象,该任务还未执行。
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在选择了 UpperArmDummy 的情况下,转到“运动”面板。
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展开“指定控制器”卷展栏。
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在“指定控制器”卷展栏中,高亮显示“位置”轨迹,然后单击“指定控制器”。
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选择“Bezier 位置”控制器。
该控制器使“滑动关节”卷展栏和“转动关节”卷展栏可用于对象。您将在下面的过程中使用这些卷展栏。
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对 LowerArmDummy 重复以上步骤。
指定活动关节轴:
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在“层次”面板上,单击“IK”。在面板的“IK”部分可以进行许多控制。
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选择 WHEEL 对象。
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关闭所有卷展栏以查看全部类别。
在“IK”中有 5 个卷展栏。为了指定活动的轴,将使用两个卷展栏,“滑动关节”和“转动关节”。“转动关节”卷展栏用于控制绕 X、Y 和 Z 轴的旋转,而“滑动关节”卷展栏用于控制沿 X、Y 和 Z 轴的平移。
根据每个对象的父对象的坐标系指定每个对象的运动。因此,在设置活动关节轴之前,应该将参考坐标系设置为“父对象”。
在悬架中有两个运动学链。上部运动学链有以下层次:
UPPER FRAME -> UPPER ARM -> UpperArmDummy -> CARRIER -> WHEEL
层次中每个对象的活动轴如下所示:
UPPER ARM:Y 轴中的转动关节
UpperArmDummy:X、Y、Z 轴中的转动关节
WHEEL:X 轴中的转动关节
其他对象都没有滑动关节或转动关节的活动轴。
在下面步骤中,将为上部运动学链中的每个对象设置活动关节轴。
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在工具栏上,单击“参考坐标系”,然后选择“父对象”。
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在“透视”视口中右键单击以将其激活,然后单击“最大化视口切换”。
设置 UPPER FRAME:
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按 H 键,从列表中选择“UPPER FRAME”。UPPER FRAME 是固定的,不会在动画中移动。
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在“层次”面板 >“IK”>“滑动关节”卷展栏中,确认 X、Y 和 Z 轴的“活动”复选框都已经禁用。
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关闭“滑动关节”卷展栏。
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在“层次”面板 >“IK”>“转动关节”卷展栏中,禁用 X、Y 和 Z 轴的“活动”复选框。
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关闭“转动关节”卷展栏。
设置 UPPER ARM:
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按 H 键,并从列表中选择“UPPER ARM”。UPPER ARM 应该只绕 Y 轴旋转。
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在“层次”面板 >“IK”>“转动关节”卷展栏中,禁用 X 和 Z 轴的“活动”复选框。
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UPPER ARM 不应该沿任何轴的方向自由滑动。默认情况下,“滑动关节”对所有对象的轴都禁用。
设置 CARRIER:
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按 H 键,从列表中选择“CARRIER”。CARRIER 是 UpperArmDummy 的子对象,且应该限制与其相关的所有运动。
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在“层次”面板 >“IK”>“转动关节”卷展栏中,禁用每个轴的“活动”复选框。
设置 WHEEL:
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按 H 键,从列表中选择“WHEEL”。WHEEL 应该只能绕 X 轴自由旋转。
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在“层次”面板 >“IK”>“转动关节”卷展栏中,禁用 Y 和 Z 轴的“活动”复选框。
这样就完成了上部运动学链的活动关节轴的设置。
接下来,设置下部运动学链的活动关节轴。
下部运动学链具有以下层次:
LOWER FRAME -> LOWER ARM -> LowerArmDummy
下部运动学链的关节约束概括如下:
LOWER ARM:位于 Y 轴的转动关节
其他对象都没有滑动关节或转动关节的活动轴。
为下部运动学链设置活动关节轴:
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按 H 键,从列表中选择“LowerArmDummy”。LowerArmDummy 应该与其父对象 LOWER ARM 固定在一起。
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在“层次”面板 >“IK”>“转动关节”卷展栏中,禁用 X、Y 和 Z 轴的“活动”复选框。
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按 H 键,从列表中选择“LOWER ARM”。LOWER ARM 应该只能绕 Y 轴自由旋转。
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在“层次”面板 >“IK”>“转动关节”卷展栏中,禁用 X 和 Z 轴的“活动”复选框。
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按 H 键,从列表中选择“LOWER FRAME”。
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在“层次”面板 >“IK”>“转动关节”卷展栏中,禁用 LOWER FRAME 的所有“活动”复选框。
现在将在两个运动学链之间建立关系。您将设置 LOWER ARM 的动画,并希望上部运动学链跟随。若要完成此任务,需要将 CARRIER 绑定到 LowerArmDummy。
将 CARRIER 绑定到 LowerArmDummy:
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按 H 键,从列表中选择“CARRIER”。
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在“层级”面板 >“IK”>“对象参数”卷展栏 >“绑定到跟随对象”区域中,单击“绑定”。
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在主工具栏上,单击“按名称选择”并从列表中选择“LowerArmDummy”。
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单击“Pin”关闭对话框。
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在“对象参数”卷展栏中,禁用“绑定”。