【正文】 等運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行求解。 圖解法 用圖解法作機(jī)構(gòu)的位置圖時(shí)，主要采用圓弧相交法。其目的在于研究評(píng)價(jià)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng) 給定的原動(dòng)件 的 運(yùn)動(dòng)規(guī)律，求出機(jī)構(gòu)中其它構(gòu)件的運(yùn) 們 動(dòng)，即求出各構(gòu)件的位置、速度、 及動(dòng)力性能，或求出某些構(gòu)件上特定點(diǎn)的軌跡，以確定機(jī)構(gòu)的行程或外形尺寸。 Matlab 的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì) Matlab 主要 特點(diǎn)是 他 可用于技術(shù)計(jì)算 ； 此 開發(fā)環(huán)境可對(duì)代碼、文件和數(shù)據(jù)進(jìn)行管理 ； 交互式工具可以按迭代的方式探查、設(shè)計(jì)及求解問題 ； 數(shù)學(xué)函數(shù)可用于線性代數(shù)、統(tǒng)計(jì)、傅立葉分析、篩選、優(yōu)化以及數(shù)值積分等 ； 二維和三維圖形函數(shù)可用于可視化數(shù)據(jù) ； 各種工具可用于構(gòu)建自定義的圖形用戶界面 ； 各種函數(shù)可將基于 MATLAB 的算法與外部應(yīng)用程序和語(yǔ)言（如 C、 C++、Fortran、 Java、 COM 以及 Microsoft Excel）集成 Matlab 的 優(yōu)勢(shì) 主要是 友好的工作平臺(tái)和編程環(huán)境 ； 簡(jiǎn)單易用的程序語(yǔ)言 ；強(qiáng)大的科學(xué)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理能力 ； 出色的圖形處理功能 ； 應(yīng)用廣泛的模 塊集合工具箱 ； 實(shí)用的程序接口和發(fā)布平臺(tái) ； 應(yīng)用軟件開發(fā)（包括用戶界面） 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析 9 第二章 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的必要性 機(jī)構(gòu)學(xué)在廣義上又 稱 機(jī)構(gòu)和機(jī)器理論 (簡(jiǎn)稱機(jī)械原理 )。 1984 年由 Little、 Moler、 Steve Bangert 合作成立了的 MathWorks 公司正式把 MATLAB 推向市場(chǎng)。 MATLAB 的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達(dá)式與數(shù)學(xué)、工程中常用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析 8 的形式十分相似，故用 MATLAB 來(lái)解算問題要比用 C， FORTRAN 等語(yǔ)言完相同的事情簡(jiǎn)捷得多，并且 mathwork 也吸收了像 Maple 等軟件的優(yōu)點(diǎn) ,使 MATLAB 成為一個(gè)強(qiáng)大的數(shù)學(xué)軟件。 Matlab 簡(jiǎn)介及仿真應(yīng)用 MATLAB 是美國(guó) MathWorks 公司出品的商業(yè) 數(shù)學(xué)軟件 ，用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級(jí)技術(shù)計(jì)算語(yǔ)言和交互式環(huán)境，主要包括 MATLAB 和 Simulink 兩大部分。在 AutoCAD2021 中，我們使用的開發(fā)工具主要有：ObjectARX、 AutoLISP、 VisualLISP、 Java、 VisualBASIC 和 Delphi 等。如果使用 AutoCAD 開發(fā)系統(tǒng)，則我們可以將上述計(jì)算和繪圖通過高級(jí)語(yǔ)言編制相應(yīng)的程序，在需要設(shè)計(jì)時(shí)，只一個(gè)命令便可以運(yùn)行該程序，計(jì)算和繪圖過程自動(dòng)完成。 1 Auto CAD 二次開發(fā) 必要性 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析 7 AutoCAD 所提供的只是一般的通用的 CAD 功能，如造型、編輯、注釋等。例如，程序員可以用 Autolisp創(chuàng)建程序包來(lái)實(shí)現(xiàn)用位置數(shù)據(jù)自動(dòng)生成 3D輪廓圖，生成 3D對(duì)象的“展開”的圖案，用一系列尺寸信息繪圖 (參數(shù)繪圖 )。 4 CAD 的發(fā)展趨勢(shì) 進(jìn)入 21 世紀(jì)， CAD 造型技術(shù)在理論上并沒有出現(xiàn)人們期待已久的重大突破，但是在應(yīng)用和實(shí)用技術(shù)方面還是取得了不少的進(jìn)展，這表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：圖形交互功能改進(jìn) CAD 軟件是產(chǎn)品創(chuàng)新的工具。 目前流行的數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件很多，如 FoxPro、Oracle、 Access 等，它們都屬于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，常用于商業(yè)和事物管理中。 計(jì)算和分析軟件主要用于解決工程設(shè)計(jì)中的各種數(shù)值計(jì)算和分析。 CAD／ CAM 軟件 集成化 CAD／ CAM 軟件支持二維和三維圖形方式下進(jìn)行產(chǎn)品及其零件的定義。 3 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的軟件系統(tǒng) CAD 的軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)軟件、支撐軟件和應(yīng)用軟件三個(gè)層次。在這個(gè)過程中，工藝設(shè)計(jì)以及采用數(shù)控機(jī)床時(shí)的加工編程等，從工藝過程設(shè)計(jì)到裝配的一系列環(huán)節(jié)同樣也可以用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，由此構(gòu)成了廣義的 CAM 過程。 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析 5 2 CAD 的應(yīng)用與概況 由于計(jì)算機(jī)具有運(yùn)算速度快、數(shù)據(jù)處理準(zhǔn)確、存儲(chǔ)量大和具有邏輯判斷功能等特點(diǎn)，因此，它已經(jīng)成為現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)中分析、計(jì)算、綜合、決策、數(shù)據(jù)處理、圖形處理和與各種現(xiàn)代設(shè)計(jì)法結(jié)合的不可替代的重要工具。傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法，是以實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，依據(jù)力學(xué)和數(shù)學(xué)建立的理論公式和經(jīng)驗(yàn)公式，運(yùn)用數(shù)表、圖形和手冊(cè)等技術(shù)資料，進(jìn)行方案擬定、設(shè)計(jì)計(jì)算、繪圖和編寫設(shè)計(jì)說明書。它的多文檔設(shè)計(jì)環(huán)境，讓非計(jì)算機(jī)專業(yè)人員也能很快地學(xué)會(huì)使用。 近 20 年來(lái)，版本不斷更新，功能日益增強(qiáng)， Auto CAD 從最初的 Auto CAD Vl. 0 版本發(fā)展到現(xiàn)今流行的 Auto CAD2021，成為集平而作圖、三維實(shí)體、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、渲染著色、國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)等功能于一體的強(qiáng)人輔助設(shè)計(jì)軟件。另外 , 無(wú)論是武器系統(tǒng)還是工業(yè)系統(tǒng) , 都向大型化、復(fù)雜化方向發(fā)展 , 相應(yīng)的必須開展支持復(fù)雜大系統(tǒng)建模的理論和方法研究 【 4】 。美國(guó)等西方國(guó)家除軍事用途外的其他行業(yè)中的仿真技術(shù)及應(yīng)用都居于世界領(lǐng)先水平 , 如飛機(jī)模擬器、車輛運(yùn)輸仿真、電力系統(tǒng)、石化工業(yè)仿真系統(tǒng)等。為滿足雷達(dá)尋的制導(dǎo)的毫米波半實(shí)物仿真系統(tǒng) MSS 2 , 它是當(dāng)今世界上規(guī)模最大、技術(shù)最先進(jìn)的射頻仿真系統(tǒng)。 現(xiàn)在國(guó)外的現(xiàn)狀是 以美國(guó)為代表的發(fā)達(dá)國(guó)家高度重視仿真技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。在某些方面達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。在先進(jìn)分布交互仿真技術(shù)方面 , 我國(guó)初步建成了分布交互綜合仿真系統(tǒng) 【 2】 。在國(guó)防工業(yè)領(lǐng)域 , 建成了不同類型的半實(shí)物仿真系統(tǒng)。 隨著仿真技術(shù)的發(fā)展 , 仿真技術(shù)應(yīng)用目的趨于多樣化、全面化。因此采用此種方法不管是在工程的設(shè)計(jì)上還是在大量的技術(shù)計(jì)算上發(fā)揮著至關(guān)重要的作用 關(guān)鍵詞 ：機(jī)械臂， 仿真軟件， 模塊化 2 Mechanical arm39。s movement analysis and simulation ABSTRACT This design uses a Lispbased programming language and MATLAB under the CAD software of the robot arm under the procedures of design, the robot arm using CAD Drawing out the form, and Lisp programming language and MATLAB will be Auto CAD software contact trajectory coordinates the use of data and accelerate the speed of the curve, can be designed to be a clear movement of the robot arm trajectory forms and demonstrated the reasonableness and thereby be able to adjust only through the appropriate arm of Auto CAD in the various ponents or trajectory will be able to e to designers want to optimize the design, to a large extent this can reduce our people have to spend a great deal of energy to carry out a large number of plex engineering calculations, a significant increase in the workload and reducing efficiency. Therefore to apply this method, whether in the design of the project or in the calculation of a large number of technology plays a pivotal role KEYWORDS: manipulator, simulation software, modular 目 錄 1 目 錄 摘 要 ............................................... 1 ABSTRACT ........................................... 2 前 言 ............................................. 2 第一章 概 述 ........................................ 4 AutoCAD 技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域與發(fā)展 ................ 4 Lisp 語(yǔ)言簡(jiǎn)介及在仿真方法 ........................ 6 Matlab 簡(jiǎn)介及仿真應(yīng)用 ............................ 7 第二章 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析 ................................. 9 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的必要性 ............................ 9 運(yùn)動(dòng)分析的目的及基本方法 ........................ 9 關(guān)于機(jī)構(gòu)和桿組的基本知識(shí) ........................ 10 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 ....................................... 11 第三章 基于 LispAuto CAD 下的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)實(shí)例 ........... 14 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析 ................................ 14 運(yùn)動(dòng)分析的目的 ............................. 14 程序說明 .................................. 14 模擬結(jié)果及分析 ............................. 14 典型機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真實(shí)例 ........................... 15 第四章 基于 MatlabAuto CAD 下的機(jī)械臂仿真 ........... 17 機(jī)器人介紹 ..................................... 17 機(jī)器人工作原理 .................................. 18 機(jī)械臂介紹及運(yùn)動(dòng)分析 ............................ 19 機(jī)械臂介紹 ................................ 20 機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)分析 ........................... 22 機(jī)械臂的仿真程序設(shè)計(jì) ............................ 27 第五章 機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)實(shí)例 .............................. 30 總 結(jié) ............................................ 33 參 考 文 獻(xiàn) ......................................... 37 源 程 序 ............................................ 38 前言 2 前 言 仿真 (simulation) 是利用模型復(fù)現(xiàn)實(shí)際系統(tǒng)中發(fā)生的本質(zhì)過程，并通過對(duì)系統(tǒng)模型的實(shí)驗(yàn)來(lái)研究存在的或設(shè)計(jì)中的系統(tǒng)。最初仿真技術(shù)是作為對(duì)實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)的輔助工具而應(yīng)用的 , 而后又用于訓(xùn)練目的 , 現(xiàn)在仿真系統(tǒng)的應(yīng)用包括 : 系統(tǒng)概念研究、系統(tǒng)的可行性研究、系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)、系統(tǒng)開發(fā)、系統(tǒng)測(cè)試與評(píng)估、系統(tǒng)操作人員的培訓(xùn)、系統(tǒng)預(yù)測(cè)、系統(tǒng)的使用與維護(hù)等各個(gè)方面。半實(shí)物仿真系統(tǒng)的應(yīng)用在國(guó)防工業(yè)產(chǎn)品研制、生產(chǎn)、使用、維護(hù)過程中發(fā)揮了巨大作用。該系統(tǒng)是一個(gè)含有靈境技術(shù)的、開放的、支持分布交互仿真的支撐環(huán)境 , 支持復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行和評(píng)估 , 并開始應(yīng)用于實(shí)際系統(tǒng)的研制和開發(fā)工作。但總的技術(shù)水平 , 特別是應(yīng)用水平與發(fā)達(dá)國(guó)家比較還有差距 , 需要進(jìn)一步努力 , 加速發(fā)展仿真技術(shù)以縮小差距。 10 多年來(lái)美國(guó)國(guó)防部一直將仿真和建模技術(shù)列為國(guó)防關(guān)鍵技術(shù)。 可以滿足地空空導(dǎo)彈毫米波精確制導(dǎo)仿真的需要。 2． 展望 建模理論和方法 , 仍然是推動(dòng)仿真技術(shù)進(jìn)步發(fā)展的重點(diǎn)研究方向。 仿真作為一門綜合性科學(xué) , 將隨著其相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)的深入發(fā)展 , 繼續(xù)向縱深快速發(fā)展 , 同時(shí)將擴(kuò)大其綜合應(yīng)用的領(lǐng)域 , 在國(guó)防建設(shè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮更