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本书主要介绍使用UG NX进行机器人建模和运动仿真的方法，内容涉及机器人领域的发展情况、三维建模的基础知识和UG NX的使用方法。书中完整介绍了5个利用UG NX进行建模和运动仿真的机器人实例，包括6自由度窄足式双足机器人、6自由度交叉足式双足机器人、蜘蛛型机器人、多自由度人形机器人和车载人形机器人。读者可以在熟悉UG NX操作的同时体会机器人的设计思路，为DIY机器人打下基础。本书适合对机器人设计感兴趣或参加机器人比赛的人员阅读，也可作为高等院校相关专业和职业培训的实验用书。

一、入门篇?绘制前准备
第1章  绪    论 
1.1　机器人的概念	3
1.1.1　机器人是什么	3
1.1.2  机器人的组成	4
1.1.3　机器人的分类	5
1.2　机器人的发展趋势	8
1.2.1　智能机器人	8
1.2.2　工业机器人	9
1.3　机器人比赛	10
1.3.1　国际机器人比赛简介	10
1.3.2　国内机器人比赛简介	11
1.3.3　机器人比赛的发展特点	14 
第2章  三维建模基础 
2.1　UG NX软件入门	15
2.1.1　UG NX功能介绍	16
2.1.2　建模常用命令和基本操作介绍	17
2.2　基础知识	23
2.2.1　尺寸链	23
2.2.2　装配约束	27
2.2.3　运动副	27
2.3　UG NX基本操作	28
2.3.1　利用草图曲线绘制几何体	28
2.3.2　利用空间曲线绘制空间模型	31
二、进阶篇?实体实例
第3章  实体建模 
3.1  浪漫之塔	37
3.1.1  绘制塔基	37
3.1.2  绘制塔身	42
3.1.3  绘制塔顶	45
3.1.4  渲染实体浪漫之塔	46
3.1.5  文件导出	46
3.2  可爱娃娃	48
3.2.1  绘制身躯	48
3.2.2  绘制头部	49
3.2.3  渲染实体娃娃	51
3.2.4  文件导出	51
3.3  军中枪魂	52
3.3.1  绘制枪柄	52
3.3.2  绘制枪身	54
3.3.3  绘制枪膛	63
3.3.4  渲染实体军中枪魂	67
3.3.5  文件导出	68
三、精通篇?综合实例
第4章  6自由度窄足式双足机器人 
4.1  零部件绘制	71
4.1.1  舵机	71
4.1.2  轴承	76
4.1.3  舵盘	76
4.1.4  多功能支架	77
4.1.5  一字形部件	80
4.1.6  长U形部件	81
4.1.7  短U形部件	82
4.1.8　L形部件	83
4.1.9　U形支架	83
4.1.10  窄足脚板	85
4.1.11  螺栓和螺母	86
4.2  各部位装配	87
4.2.1  髋关节装配	87
4.2.2  膝关节装配	97
4.2.3  踝关节装配	104
4.3  运动仿真	108
4.3.1  创建连杆	108
4.3.2  创建运动副	110
4.3.3  加载驱动	112
4.3.4  创建解算方案	113
4.3.5  导出动画	113 
第5章  6自由度交叉足式双足机器人 
5.1  零部件绘制	115
5.1.1  交叉足左脚板	115
5.1.2  交叉足右脚板	116
5.1.3  腰部零件	117
5.2  各部位装配	119
5.2.1  髋关节装配	119
5.2.2  膝关节装配	127
5.2.3  踝关节装配	134
5.3  运动仿真	137
5.3.1  创建连杆	137
5.3.2  创建运动副	140
5.3.3  加载驱动	141
5.3.4  创建解算方案	142
5.3.5  导出动画	142 
第6章  蜘蛛型机器人 
6.1  零部件绘制	144
6.1.1  固定底盘	144
6.1.2  斜U形部件	145
6.2  各部位装配	147
6.2.1  腿部装配	147
6.2.2  整体装配	160
6.3  运动仿真	162
6.3.1  创建连杆	162
6.3.2  创建运动副	164
6.3.3  加载驱动	166
6.3.4  创建解算方案	167
6.3.5  导出动画	167 
第7章  多自由度人形机器人 
7.1　零部件绘制	169
7.1.1  手部部件	169
7.1.2  头部部件	171
7.2　各部位装配	173
7.2.1  下肢装配	173
7.2.2  腰部装配	175
7.2.3  上肢装配	181
7.3　运动仿真	185
7.3.1  创建连杆	185
7.3.2  创建运动副	188
7.3.3  加载驱动	190
7.3.4  创建解算方案	190
7.3.5  导出动画	190 
第8章  车载人形机器人 
8.1　零部件绘制	192
8.1.1  车架	192
8.1.2  电动机支架	194
8.1.3  驱动电动机	195
8.1.4  车轮	197
8.2　各部位装配	200
8.2.1  车装配	200
8.2.2  机器人装配	205
8.2.3  整体装配	206
8.3　运动仿真	208
8.3.1  创建连杆	208
8.3.2  创建运动副	210
8.3.3  加载驱动	210
8.3.4  创建解算方案	211
8.3.5  导出动画	211

前言
21世纪以来，国内外对机器人技术的发展越来越重视。机器人技术被认为是对未来新兴产业发展具有重要意义的高技术之一。2019年将迎来机器人革命，“机器人革命”有望成为“第三次工业革命”的一个切入点和重要增长点，将影响全球制造业格局。与机器人相关的技术势必成为技术工程师和科研工作者关注的焦点。
三维建模技术作为机器人关键技术之一，也得到了相应的发展。UG NX作为当今最优秀的建模软件之一，具有以下功能：NX钣金、外观造型设计、制图、高级仿真、运动仿真、加工、基本环境、装配、产品和加工信息（PMI）、建模。本书主要以机器人实例的形式讲解建模和运动仿真功能。
本书主要分为三大部分，共8章。
第一部分为第1、2章，主要讲解机器人的基础知识和三维建模的基础知识。第1章介绍当前机器人的发展趋势及相关机器人比赛，使读者对机器人有个整体的认知。第2章介绍UG NX入门操作和相关知识点，并通过两个简单实例加强练习，使读者对UG NX入门操作及相关的机械知识点有一定的了解。
第二部分为第3章，主要讲解浪漫之塔、可爱娃娃和军中枪魂三个实体的建模过程。浪漫之塔以现实中的埃菲尔铁塔为原模型，军中枪魂以现实中的AK-47军用步枪为原模型，通过这两个模型的绘制，读者可以基本掌握绘制实体的相关命令。
第三部分为第4～8章，主要讲解机器人的建模与运动仿真，包含6自由度窄足式双足机器人、6自由度交叉足式双足机器人、蜘蛛型机器人、多自由度人形机器人和车载人形机器人。5套机器人模型由简单到复杂，循序渐进。同时，每一套模型又完整地包含部件建模、装配、创建连杆和运动副、加载驱动和创建解算方案等详细过程，从而保证每一套机器人模型的完整性和独立性。本部分所绘制的机器人相关部件均可通用。学习完本部分后，读者可自行DIY 8足机器人或更多自由度的人形机器人。
本书取材广泛、内容新颖、实用性强，全面介绍了使用UG NX进行机器人建模和运动仿真的方法。本书适合对机器人设计感兴趣或参加机器人比赛的人员阅读，也可作为高等院校相关专业和职业培训的实验用书。
本书顺利完稿离不开广大朋友的支持与帮助。特别感谢天津科技大学戴凤智老师的谆谆教诲及对本书的指导和审阅。田建雄、欧阳育星、宋滨鹄、康奇家、满海芳、金希（SUPINFO International University）、李尚谦（University of Leicester）、魏宝昌、常胜彪、韩文龙、岳远里等对本书提出了许多宝贵意见并给予扶持，在此一并表示感谢！ 
由于作者水平有限，加之时间仓促，书中难免有错误和不足之处，敬请读者批评指正！如若发现问题及错误，请与作者联系（刘波：1422407797@qq.com）。


编著者  
2017年10月

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玩转机器人设计：基于UG NX的设计实例