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经过了前面章节的学习，我们都已经基本掌握了三维图的绘制命令了。我们的最终目的是要亲手制作一个机器人，那么接下来的章节我们就接着向着机器人梦想继续迈进。
人类的双腿有关节、小腿、大腿、脚掌等，那么机器人呢？
舵机相当于它的“关节”。舵机与轴承和舵盘配合在一起就相当于构成了机器人的“脚踝”和“膝盖”了。多功能支架是用来固定和保护舵机的，就相当于机器人的“皮肤”了。长U型部件和短U型部件相当于机器人的“骨骼”，起到支撑的作用。
接下来我们讲述这些具体零部件的设计。
舵机是一种位置（角度）伺服驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。舵机是一种俗称，其实是一种伺服电机。舵机相当于机器人的“关节”，为机器人的行走提供能量。它的内部由变速齿轮组、可调电位器、控制电路板和小型直流电机组成。内部结构比较复杂，我们这里所建模的舵机只是它的基本形状和结构。
启动UG软件，进入二维草图绘制环境，绘制如图2-1所示的矩形，宽为40mm，高为19mm。
图2-1 草图绘制一个矩形
完成草图，对所绘制的矩形进行拉伸，拉伸6mm，参数设置如图2-2所示。
图2-2 拉伸参数设置
选择此面（图2-3）为基准面，创建草图环境，进行二维草图的绘制。绘制草图如图2-4所示。
图2-3 基准面
图2-4 草图环境
完成草图，将所画曲线拉伸，拉伸40mm并求差，参数设置如图2-5所示。拉伸完成后，如图2-6所示。
图2-5 参数设置
图2-6 拉伸完成后
继续选择如图2-7所示的平面为基准平面，创建草图环境，创建如图2-8所示草图。
图2-7 基准平面
图2-8 草图环境
完成草图，将所画曲线拉伸30mm并求差，参数设置如图2-9所示。拉伸完成后如图2-10。
图2-9 参数设置
图2-10 拉伸完成后
选择如图2-11所示的平面为基准平面，创建草图环境，创建如图2-12所示草图。
图2-11 基准平面
图2-12 草图环境
完成草图，拉伸四个圆，拉伸1.5mm并求差。完成拉伸后，如图2-13所示。
图2-13 拉伸后的图形
选择图2-14所示的面为基准面，创建草图。创建如图2-15所示，宽为40mm，高为19mm的矩形。完成草图后，拉伸20mm，无布尔运算。
图2-14 基准面
图2-15 草图
选择图2-16所示的面为基准面，创建草图，如图2-17所示。
图2-16 基准面
图2-17 草图
完成草图，将所绘制的矩形拉伸8mm，无布尔运算。将绘制的其他曲线拉伸2.5mm，并与图2-16所完成的实体进行布尔求和，拉伸参数如图2-18设置，点击“确定”后，如图2-19所示。
图2-18 拉伸参数
图2-19 实体图
点击“插入”，在“关联复制”中点击“镜像特征”命令。具体参数设置如图2-20所示，“选择特征”为图2-19所示的拉伸实体，选择“平面”为两侧的二等分面。点击“确定”后，三维实体如图2-21所示。
图2-20 参数设置
图2-21 三维实体
选择如图2-22所示的平面为基准面，创建草图环境，绘制草图如图2-23所示。
图2-22 基准面
图2-23 绘制草图
点击完成草图，分别将同心圆内圆拉伸4mm、同心圆外圆拉伸3mm和外轮廓拉伸2mm，并将三个实体两两布尔求和。完成后的三维实体如图2-24所示。
图2-24 三维实体
选择如图2-25所示的平面为基准面，创建草图环境，绘制两个圆，如图2-26所示。
图2-25 基准面
图2-26 草图环境
将同心圆内圆拉伸2mm，并与图2-24所示实体布尔求和，同样将同心圆外圆拉伸，拉伸参数设置如图2-27所示，并与其他实体布尔求和。完成拉伸后，如图2-28所示。
图2-27 拉伸参数设置
图2-28 舵机图
下面执行打孔命令。孔的指定点选择如图2-29所示，具体参数设置如图2-30所示。
图2-29 孔的指定点选择
图2-30 参数设置
点击确定后，三维实体如图2-31所示。
图2-31 三维实体
选择如图2-32所示的平面为基准面，创建草图环境，绘制两个矩形，如图2-33所示。完成草图后，将绘制的草图拉伸0.5mm，并与三维实体主体布尔求和。
图2-32 基准面
图2-33 布尔求和
完成以上操作之后，舵机的三维建模已经完成，如图2-34所示。如果您在执行本节的操作时有一些无法解决的问题，可以参照总体的结构图2-34来进行。当然，也可以根据自己的喜好，对舵机的三维实体进行重新设计并进行一定的美化。
图2-34 舵机三维模型
这里三维建模的轴承也是概念性的，并没有详细到轴承的内部结构。
轴承也是标准件，在实际选择时，应该与舵机配合使用。
进入草图环境，绘制如图2-35所示的草图，同心圆由内到外的直径依次为3.0mm、8.0mm和9.5mm。
图2-35 草图
点击“完成草图”，将同心圆的外圆拉伸1.0mm，中圆拉伸3.0mm。中圆的拉伸方向与外圆的拉伸方向相反，并与之进行布尔求和运算。将内圆拉伸，由−1.0～3.0mm，并与原实体布尔求差，如图2-36所示。
图2-36 拉伸命令
使用边倒圆命令，对实体边进行简单的修饰。经修饰后的轴承三维实体如图2-37所示，此时完成了轴承的三维建模。
图2-37 轴承的三维建模
舵盘同样是标准件，与舵机配合使用，用于连接舵机的转动轴和金属部件。由于舵盘受力较大，一般采用不易变形的金属制成。
进入草图环境，绘制如图2-38所示的草图。
图2-38 草图
点击“完成草图”，将六个圆一起拉伸2.0mm。选择拉伸后的实体的顶面为草图基准平面创建草图环境，绘制草图如图2-39所示。
图2-39 基准平面与绘制同心圆
点击“完成草图”，选择这两个同心圆。将这两个圆一起拉伸3.0mm，并与上个实体进行布尔求和。完成拉伸后，将刚拉伸的实体进行倒斜角，如图2-40所示。
图2-40 倒斜角
完成倒斜角命令后，最终舵盘的三维实体如图2-41所示。
图2-41 最终舵盘的三维实体
多功能支架就是通常所说的用以固定舵机的底托。
不同型号的舵机对应不同的多功能支架，所以多功能支架的尺寸一定要与舵机的尺寸相互匹配。
进入草图环境，绘制如图2-42所示的草图。
图2-42 草图
点击“完成草图”，将所有绘制的曲线拉伸2.0mm，完成拉伸命令后将实体边做边倒圆处理，如图2-43所示。
图2-43 完成草图
选择图2-44所示的面为基准平面创建草图，绘制如图2-45所示的草图。完成草图后，将所画草图拉伸2.0mm。
图2-44 基准平面
图2-45 草图
把图2-46所示的面作为基准平面，创建草图，绘制如图2-47所示的草图。完成草图后，将所画草图拉伸2.0mm，与上一个拉伸实体布尔求和。
图2-46 基准平面
图2-47 布尔求和
选择图2-48所示的平面为基准平面，创建草图，绘制如图2-49所示的草图。完成草图后，拉伸2.0mm，并与上个拉伸实体布尔求和。
图2-48 基准平面
图2-49 布尔求和
选择图2-50所示的平面为基准平面，创建草图，绘制如图2-51所示的草图。完成草图后，拉伸2.0mm，并与实体布尔求和。
图2-50 基准平面
图2-51 草图
完成拉伸后，点击“插入”，使用关联复制中的“镜像特征”命令。使之镜像到对称位置，如图2-52所示。
图2-52 镜像对称后
选择图2-53所示的平面为基准平面，创建草图，绘制如图2-54所示的草图。完成草图后，拉伸2.0mm，并与主实体进行布尔求差。
图2-53 基准平面
图2-54 草图
拉伸完成后，将两个圆的拉伸特征进行“镜像特征”，使对称位置出现相同的圆孔，如图2-55所示。
图2-55 镜像特征后
以图2-56所示的平面为基准平面，创建草图环境，绘制如图2-57所示的草图。小圆直径为3.0mm，大圆直径为8.0mm，点划线圆直径为14.0mm。完成草图后，将直径为3.0mm和8.0mm的圆分别拉伸2.0mm，并与主实体进行布尔求差（相当于打孔）。
图2-56 基准平面
图2-57 草图
完成拉伸后，点击“边倒圆”命令，将一些实体边做圆弧化处理，使之显得美观。完成所有操作之后，多功能支架的三维实体如图2-58所示。
图2-58 多功能支架的三维实体
一字形部件是构成机器人的重要零件，一般由硬铝板经过折弯和打孔等处理。这部分零件可以自己设计。
进入草图绘制界面，绘制如图2-59所示的草图。
图2-59 草图
完成草图后，选择所有曲线，执行拉伸命令，拉伸2.0mm。完成上述操作之后，一字形部件已完成。最终的三维模型如图2-60所示。
图2-60 最终的三维模型
进入草图绘制环境，绘制如图2-61所示的草图。
图2-61 草图绘制环境
完成草图之后，选择全部草图曲线，拉伸2.0mm，以图2-62所示平面作为草图基准平面，创建草图，如图2-63所示。
图2-62 草图基准平面
图2-63 草图
完成草图之后，选择所有曲线，并向内侧拉伸2.0mm，与上个实体（图2-62）求和，如图2-64所示。
图2-64 求和后的实体
点击“插入”，使用关联复制中的“镜像特征”命令，镜像平面选择两侧的二等分面。完成镜像特征后，使用“边倒圆”命令，简单修饰一下实体。完成以上操作之后，长U型部件的三维实体如图2-65所示。
图2-65 长U型部件的三维实体
短U型部件与长U型部件相似。进入草图绘制环境，绘制如图2-66所示的草图（与图2-61相同）。之后点击“完成草图”，选择所有曲线，拉伸2.0mm。
图2-66 草图绘制环境
选择如图2-67所示的平面作为草图基准平面，创建草图，如图2-68所示。
图2-67 草图基准平面
图2-68 草图
完成草图后，选择所有曲线，将其向内侧拉伸2.0mm，与上个实体（图2-67）布尔求和。点击“插入”，使用关联复制中的“镜像特征”命令，镜像平面选择两侧的二等分面。完成镜像特征后，使用“边倒圆”命令，简单修饰一下实体。完成以上操作之后，短U型部件的三维实体如图2-69所示。
图2-69 短U型部件的三维实体
进入草图环境，绘制如图2-70所示的草图。
图2-70 草图环境
点击“完成草图”，选择所有曲线，拉伸2.0mm。完成拉伸后，选择如图2-71所示的平面作为草图基准平面，创建草图，如图2-72所示。
图2-71 草图基准平面
图2-72 草图
点击“完成草图”，选择所有曲线，并将其向内侧拉伸2.0mm，与上个实体进行布尔求和。点击“边倒圆”命令，对实体进行简单的修饰。完成以上命令后，L型部件的三维模型如图2-73所示。
图2-73 L型部件的三维模型
进入草图绘制环境，绘制如图2-74所示的草图。
图2-74 草图绘制环境
绘制完草图，点击“完成草图”，选择所有绘制曲线，将其拉伸2.0mm。之后选择如图2-75所示的平面为基准面，创建草图环境，绘制如图2-76所示的草图。
图2-75 基准面
图2-76 草图
草图绘制结束后，选择所有曲线，将其向内侧拉伸2.0mm，并与上一个实体进行布尔求和，如图2-77所示。
图2-77 布尔求和
完成拉伸后，将此特征镜像，完成“镜像特征”命令。之后执行“边倒圆”命令，对实体进行简单修饰。完成以上操作后，U型支架的三维实体如图2-78所示。
图2-78 U型支架的三维实体
进入草图绘制环境，绘制如图2-79所示的草图。
图2-79 草图绘制环境
完成草图后，选择所有曲线，将其拉伸2.0mm。大脚板的基本雏形已经完成。
点击拔模命令
，选择直径为4.0mm圆孔的侧面，将其拔模30°，具体参数设置如图2-80所示。
图2-80 参数设置
点击“确定”后，大脚板的三维建模已完成，如图2-81所示。
图2-81 大脚板的三维建模
螺栓和螺母并不需要自己来画，我们只要学会调用即可。
在工作窗口的右侧点击重用库命令的图标
，选择GB Standard Parts文件。
（1）找螺栓
在此文件中打开名为Bolt的文件夹，再打开名为Hex Head的文件夹，便可以调用螺栓了。在成员选择栏中，利用鼠标左键直接拖拽螺栓即可使用。例如，鼠标左键将GB-T5782-2000螺栓拖拽到工作窗口，参数设置对话框如图2-82所示。设置好参数，点击“确定”，螺栓实体如图2-83所示。
图2-82 参数设置对话框
图2-83 螺栓实体
（2）找螺母
在GB Standard Parts文件中打开名为Nut的文件夹，再打开名为Hex的文件夹，便可以调用螺母了。在成员选择栏中，利用鼠标左键直接拖拽螺母即可使用。例如，鼠标左键将GB-T6170_F-2000螺母拖拽到工作窗口，参数设置对话框如图2-84所示。设置好参数，点击确定，螺母实体如图2-85所示。
图2-84 参数设置对话框
图2-85 螺母实体
装配约束主要应用于机器人的实体装配中。通俗来讲，就是通过限制组件与组件之间的相对位置关系，使零散的部件组合成一个完整体，实现某一种或几种特定功能。
同时，组件的装配也是学习利用UG软件进行运动仿真的必经之路。本章前面几节介绍了利用UG软件进行机器人各种零部件绘制的知识。但是一个机器人不可能是单个实体，而是由多个零部件实体组合而成的。而只有将这些零部件装配在一起组成一个机器人，并通过仿真观察其运动状态，才能发现我们的设计是否满足要求。可见，装配对于产品设计的重要性。
UG软件中主要的约束命令有添加组件、移动组件和装配约束等，如图2-86所示。其中，装配约束命令是核心。
图2-86 UG中的约束命令工具
装配约束包括接触对齐、同心、距离、固定、平行、垂直、拟合、胶合、中心和角度等类型，各类型图标如图2-87所示。
图2-87 各种装配约束命令
接触对齐，是将两个相互接触的面进行对齐操作。同心，可以应用于圆，也可以应用于圆柱。距离，就是设定两个组件之间的距离。固定，是将组件作为固定实体。平行，顾名思义，一般作用于面与面之间的平行设置。垂直，是设置面与面为垂直关系。拟合，是指装配的约束条件为一条曲线。胶合，则是将两个组件连接在一起。中心，就是约束两个对象的中心，使其中心对齐。角度，是限制面与面之间的角度。
现在讲解如何把本章前几节绘制的三维实体装配起来，使之成为一个真正的机器人模型。
切记
绘制的所有实体都要保存在同一个文件夹内，并且文件名不能出现汉字。
练习2-1 装配机器人的腰部
进入三维制图软件UG的工作界面，点击添加组件命令
图标，打开保存前面绘制各种实体的文件夹。
选择U型支架部件，“定位”选择绝对原点，如图2-88所示。点击“确认”后，工作窗口会出现U型支架。
图2-88 选择U型支架并进行设置
下面，我们把L型部件装配在U型支架上。点击“添加组件”命令，“定位”选择“通过约束”选项。点击“确定”或“应用”按钮，在装配约束类型中选择“同心”，需要同心约束的两个对象分别为如图2-89和图2-90中箭头所指的圆孔。
图2-89 L型部件中需同心约束的圆
图2-90 U型支架中需同心约束的圆
选择完成后，出现如图2-91所示的标识符，表示装配约束已成功应用。注意：不同类型的装配约束会出现不同的标识符。
图2-91 装配约束成功的标识
再次选择“同心”装配类型，分别选择两个对象为图2-92和图2-93中箭头所指的小圆孔。
图2-92 L型部件中需同心约束的小圆
图2-93 U型支架中需同心约束的小圆
现在进行下一步工作。选择“接触对齐”类型的装配约束，如图2-94所示。在“方位”下的“选择两个对象”中分别选择如图2-95和图2-96所示的两个平面。
图2-94 选择装配约束条件
图2-95 L型部件中需接触对齐的面
图2-96 U型支架中需接触对齐的面
完成选择后，点击“确定”，如图2-97所示。
图2-97 完成了L型部件与U型支架的装配
利用同样的操作方法，再将三个L型部件装配到U型支架的相应位置，如图2-98所示。从而完成了一个组合件，我们称它为组合件A。
图2-98 组合件A：完成了4个L型部件在U型支架上的装配
组合件A将作为机器人的腰部，下面我们装配机器人的髋关节。
练习2-2 装配机器人的髋关节
完成以上操作后，我们开始装配机器人的两条腿。首先装配髋关节。点击“添加组件”命令，再次选择L型部件，定位选择“通过约束”。点击“确定”或“应用”按钮，在装配约束类型中选择“同心”，选择两个对象分别为图2-99和图2-100中箭头所指的两个圆孔。其中，图2-100为刚刚装配完成的图2-98所示的组合件A。
图2-99 L型部件中需同心约束的圆孔
图2-100 需要被同心装配的圆孔
同样，再次应用“同心”装配约束类型，选择两个对象为图2-101和图2-102中箭头所指的小圆孔。
图2-101 L型部件中需同心约束的小圆孔
图2-102 需要被同心装配的小圆孔
选择完成后，点击“应用”。再使用“接触对齐”命令，选择两个对象分别为图2-103和图2-104所示的平面。
图2-103 L型部件中需接触对齐的面
图2-104 需要被“接触对齐”的面
完成以上三个约束之后，三维实体装配图如图2-105所示。我们称之为组合件B。
图2-105 组合件B：完成的L型部件与组合件A的装配
继续装配其他组件。点击“添加组件”命令，选择多功能支架部件，定位选择“通过约束”。选择“同心”类型装配约束，两个对象为图2-106和图2-107中箭头所指的圆孔。
图2-106 多功能支架中被装配约束的圆孔
图2-107 组合件B中被装配约束的圆孔
再次应用“同心”类型的装配约束，选择两个对象如图2-108和图2-109所示。
图2-108 多功能支架中被装配约束的小圆孔
图2-109 组合件B中被装配约束的小圆孔
选择完成后，点击“应用”。再使用“接触对齐”命令，选择两个对象为图2-110和图2-111所示的平面。
图2-110 多功能支架中被接触对齐约束的面
图2-111 组合件B中被接触对齐约束的面
完成以上三个操作命令后，三维实体的装配图如图2-112所示，称之为组合件C。
图2-112 组合件C
再将舵机的三维实体装配在多功能支架上。点击“添加组件”，选择舵机的三维实体，定位选择“通过约束”。在装配约束类型中选择“同心”，两个对象如图2-113和图2-114所示。图2-114为图2-112所示组合件C的下部多功能支架中的一个圆孔。
图2-113 舵机中的被同心约束的圆孔
图2-114 多功能支架中被同心约束的圆孔
再次应用“同心”约束，选择两个圆孔如图2-115和图2-116所示。
图2-115 舵机中被同心约束的圆孔
图2-116 多功能支架中被同心约束的圆孔
在装配约束类型中，使用“接触对齐”命令，选择两个平面如图2-117和图2-118所示。
图2-117 舵机中的被接触对齐约束的面
图2-118 多功能支架中被接触对齐约束的面
完成以上三个装配约束操作，三维实体的局部装配如图2-119，称之为组合件D。
图2-119 组合件D
装配好舵机，下面将舵盘装配到舵机上。点击“添加组件”，选择舵盘三维实体，定位选择“通过约束”。完成添加组件后，在装配约束类型中选择“同心”，两个对象如图2-120和图2-121所示。
图2-120 舵盘中被同心的圆
图2-121 舵机中被同心的圆
点击“应用”，使用“接触对齐”装配约束命令，选择两个对象如图2-122和图2-123所示，完成后点击“确定”。
图2-122 舵盘中被接触对齐约束的面
图2-123 舵机中被接触对齐约束的面
完成上述两个装配约束操作后，三维实体装配如图2-124所示，称之为组合件E。
图2-124 组合件E
下面将长U型部件装配在舵盘上。点击“添加组件”，选择长U型部件，定位选择“通过约束”。完成添加组件后，在装配约束类型中选择“同心”，两个对象如图2-125和图2-126所示。
图2-125 长U型部件中被同心的圆孔
图2-126 舵盘中被同心的圆孔
点击“应用”后，再次应用装配约束中的“同心”约束，两个对象如图2-127和图2-128所示。
图2-127 长U型部件中被同心的小圆孔
图2-128 舵盘中被同心的小圆孔
点击“应用”，完成同心约束后，在装配约束中使用“接触对齐”命令，两个对象如图2-129和图2-130所示，点击“确定”。
图2-129 长U型部件中被接触对齐约束的面
图2-130 舵盘中被接触对齐约束的面
完成以上三个装配约束之后，装配图局部如图2-131所示，称之为组合件F。
图2-131 组合件F
继续装配另一个长U型部件。点击“添加组件”，选择长U型部件，定位选择“通过约束”。完成添加组件后，在装配约束类型中选择“同心”，两个对象如图2-132和图2-133所示。
图2-132 长U型部件中被同心的圆孔
图2-133 组合件F中被同心的圆孔
点击“应用”后，再次应用装配约束中的“同心”约束，两个对象如图2-134和图2-135所示。
图2-134 长U型部件中被同心的小圆孔
图2-135 组合件F中被同心的小圆孔
在装配约束中使用“接触对齐”约束命令，两个对象如图2-136和图2-137所示，点击“确定”。
图2-136 长U型部件中被接触对齐约束的面
图2-137 组合件F中被接触对齐约束的面
完成上述三个约束操作之后，装配图局部如图2-138所示，称之为组合件G。
图2-138 组合件G
下面需要在舵机和机器人的下肢之间装配上轴承。点击“添加组件”，选择轴承，定位选择“通过约束”。选择“接触对齐”约束命令，两个对象如图2-139和图2-140所示，点击“应用”。
图2-139 轴承中被“接触对齐”约束的面
图2-140 组合件G中被“接触对齐”约束的面
再使用“同心”约束命令，两个对象如图2-141和图2-142所示，点击“确定”。
图2-141 轴承中被同心的圆
图2-142 组合件G中被同心的圆
完成轴承的装配后如图2-143所示，称之为组合件H。到此为止，已经完成了机器人的腰部和髋关节的装配。
图2-143 组合件H
练习2-3 装配机器人的膝关节
机器人膝关节的装配与髋关节的装配有相同之处，不同点在于膝关节的装配顺序依次是舵盘、舵机、多功能支架、L型部件和轴承，所用到的装配约束命令也是“同心”和“接触对齐”。装配过程分别如图2-144～图2-148所示。装配细节可参考练习2-2介绍的髋关节的装配方法进行。装配好的膝关节的三维图如图2-149所示，称之为组合件I。
图2-144 舵盘的装配
图2-145 舵机的装配
图2-146 多功能支架的装配
图2-147 L型部件的装配
图2-148 轴承的装配
图2-149 组合件I
练习2-4 装配机器人的踝关节
点击“添加组件”，选择短U型部件三维实体，定位选择“通过约束”。完成添加组件后，在装配约束类型中选择“同心”，两个对象如图2-150和图2-151所示。图2-151为图2-149所示组合件I的下部。
图2-150 短U型部件中被同心的圆孔
图2-151 组合件I中被同心的圆孔
点击“应用”，再次使用“同心”命令，两个对象如图2-152和图2-153所示。选择完成后，点击“应用”。
图2-152 短U型部件中被同心的小圆孔
图2-153 组合件I中被同心的小圆孔
再在装配约束中使用“接触对齐”命令，两个对象如图2-154和图2-155所示，点击“确定”，装配图三维实体如图2-156所示。
图2-154 短U型部件中被“接触对齐”约束的面
图2-155 组合件I中被“接触对齐”约束的面
图2-156 踝关节的一部分完成图
短U型部件成功装配后，依次再装配舵盘、舵机、多功能支架和轴承。装配方法与膝关节的装配方法相似，参考膝关节的装配步骤即可。踝关节成功装配后如图2-157所示。
图2-157 踝关节全部装配完成图
下面我们再将大脚板装配到踝关节的多功能支架上，一条腿就装配完成了。
练习2-5 装配机器人的大脚板
点击“添加组件”，选择大脚板的三维实体，定位选择“通过约束”。完成添加组件后，在装配约束类型中选择“同心”，两个对象如图2-158和图2-159所示。
图2-158 大脚板中被同心的小圆孔
图2-159 踝关节中被同心的小圆孔
点击“应用”，再次使用“同心”命令，两个对象如图2-160和图2-161所示。选择完成后，点击“应用”。
图2-160 大脚板中被同心的小圆孔
图2-161 踝关节中被同心的小圆孔
完成上述两个同心约束之后，使用“接触对齐”命令，两个对象如图2-162和图2-163所示。
图2-162 大脚板中被“接触对齐”约束的面
图2-163 踝关节中被“接触对齐”约束的面
完成上述装配约束命令后，大脚板就装配成功了。此时，机器人的一条腿就全部装配完成，如图2-164所示。机器人的另一条腿可根据已装配好的这条腿的步骤进行装配，这里不再赘述。隐藏其他线条，只显示实体，做颜色修饰后，最终装配完成的三维模型如图2-165所示。
图2-164 机器人的一条腿装配完成
图2-165 机器人装配完成图
为了增加机器人的整体美观，螺栓和螺母可由读者选择性装配。当然，即使不装配螺栓和螺母，也不会影响三维模型的效果。不过装配上螺栓和螺母，三维模型的整体感更强。经过修饰后的效果如图2-166所示。至此，机器人的钢铁之躯已经构筑完成。
图2-166 装配上螺栓和螺母的三维模型
至此，我们已经完成了机器人的三维建模。在这个过程中，我们学会了草图绘制、简单三维实体模型绘制和模型装配三大部分的应用，掌握了UG常用命令的使用方法。
还有几点需要读者特别注意。
①所有的制图模型的尺寸一定要精确，无论是绘制草图时，还是拉伸实体时。三维模型如果有丝毫的尺寸误差，都会带来意想不到的后果。比如装配时，如果约束符号变成红色，将导致部件无法装配。
②对线条不要过度约束。三维制图软件UG默认开启自动约束，如果操作者人为地约束了已经被自动约束的线条，这必将造成重复约束，导致约束线变红。删去重复的约束即可解决问题，或者在绘制图形之前，关闭自动约束。
在绘制图形时，可以应用多种方法去绘制同一幅图。从中慢慢找到适合自己的绘制方法，从而提高绘图速度。其实读者可以看出，使用一种软件并不算困难，经过大量的练习，便可以熟练掌握。比较困难的是真正把软件当成一种工具，将自己的创意落实在软件上。
我们在此主要讲解了机器人的装配，我们是不是可以举一反三，装配一个四足机器人、一个六足机器人甚至是八足机器人呢？其实，包括一些零部件的设计，都可以充分植入我们自己的思想。比如，读者可以DIY一些零部件，从而装配成不同类型或不同样式的机器人，甚至可以自己设计舵机的外壳和多功能支架。
当然，这样的设计在开始的时候可能费时又费力。但是，随着我们绘图和装配零部件种类的增多，我们可以逐渐收集并保存自己的零部件图库。这样，将来在进行机器人和其他产品的开发时，就可以随时调用出来直接使用了。
而且，如果自己能设计一套零部件，并能组装成机器人，我想这也会有莫大的成就感。书中介绍的这套三维模型，只是从腰部开始设计了下肢，您也可以设计开发一个带上身的机器人，例如图2-167所示的样子。
图2-167 请您自行设计的机器人
掌握了绘制和装配模型的方法，还有一个好处，就是可以知道哪些零部件需要什么机械结构，这样可以减少浪费。装配好三维模型后，就可以明确知道需要多少个部件。
如果把程序比作机器人的思想，电路比作机器人的神经，那么机械结构就是机器人的躯体。可想而知，如果没有躯体，机器人将无法实现规定动作。可以说，机械结构是机器人的基础，只有在机械结构设计良好的情况下，电控部分才能发挥效应。如果机械结构有缺陷，通过电控部分虽然可以弥补一些不足，但电控方面制作起来就极其复杂了。
机械结构设计包括了机械原理、互换性、理论力学和材料力学等学科的综合知识。做一名机械结构设计人员并不容易，本书所介绍的这些知识是为读者做一个引导，引起读者兴趣。而本书所介绍的三维制图软件UG除了具有建模功能外，还具有运动仿真等功能，读者如果感兴趣，可以进一步通过查阅相关资料去了解。