Francesco De Luca _ tutorials

Tutorial - modellazione di sistemi con la cinematica inversa

francesco.deluca@uniroma1.it

La Cinematica Inversa, creata come forma complessa di animazione di personaggi, viene utilizzata per trasmettere il movimento da un oggetto, detto derivato o Children , posto all'interno della catena, l'IK Chain, agli oggetti principali o Parent. A differenza della Cinematica Diretta, che trasmette i movimenti da un oggetto principale ai suoi derivati e che per questa sua caratteristica viene utilizzata per simulare dispositivi meccanici anche complessi, l'IK è più adatta per riprodurre il comportamento di strutture ossee dove le azioni di una parte terminale, la mano per esempio, determinano il movimento del resto della struttura fino al corpo principale fermo. Per questo motivo l'IK viene spesso utilizzata in associazione con il Sistema Ossatura. Le varie parti costituenti la catena devono essere collegate gerarchicamente da una prima o principale all'ultima detta oggetto dell'effetto finale. Questo imprimerà il movimento su tutta la catena fino ad arrivare all'oggetto scelto come ultimo elemento influenzabile dall'IK o Terminator.

I vari movimenti dipendenti quindi dalla concatenazione degli oggetti avvengono in riferimento ai Joints che uniscono i vari elementi fra di loro. I Joints condizionano i comportamenti in base a determinati parametri di traslazione e rotazione vincolati agli assi X Y Z e quantificati in termini lineari ed angolari. In questo modo è possibile creare configurazioni degli oggetti collegati gerarchicamente attraverso parametri comportamentali.

Al variare delle singole relazioni nei giunti tutta la catena, che diagrammaticamente può costituire una linea di sviluppo del progetto architettonico, si modifica dando luogo a svariate configurazioni a loro volta reinterpretate per il pattern finale.

 

Creata una serie di oggetti

Questi vengono collegati uno all'altro seguendo uno dei due ordini lineari considerando che l'oggetto Children è quello che viene collegato all'oggetto Parent.
Alla fine tutti gli oggetti risulteranno collegati in una catena che costituirà la Catena Cinematica.
Selezionato uno degli elementi, preferibilmente il primo Child cioè l'estremità esterna della catena e aperto il pannello IK vediamo come tutti i parametri servono fondamentalmente a stebilire relazioni fra i vari elementi della catena e le caratteristiche comportamentali in termini di vincoli di ogni elemento.
Per esempio selezionato il primo elemento all'inizio della catena lo vincoliamo a ruotare solo intorno all'asse Y,
e replichiamo queste impostazioni con i comandi interni Copy e Paste dopo aver selezionato uno ad uno gli altri elementi.
Come ultima impostazione selezioniamo l'ultimo oggetto della catena e lo blocchiamo selezionando l'opzione Terminator, per cui oltre quell'elemento non ci sarà più trasmissione di movimento.
A questo punto, dopo aver attivato il calcolo della Cinematica Inversa attraverso il comando Interactive IK, è possibile far assumere all'oggetto diverse configurazioni spostando o ruotando gli elementi ma sempre rispettando le relazioni e i vincoli imposti.