【正文】 大的作用。它的應(yīng)川與普及覆蓋了機械、汽車、造船、家電、工程、建筑、輕工、電氣、電力、紡織等許多行業(yè)。在不斷實踐的過程中更好地掌握它的各種應(yīng)用和開發(fā)技巧，從而不斷提高工作效率。而現(xiàn)代設(shè)計是以產(chǎn)品為總目標(biāo)的一系列種類繁多的現(xiàn)代設(shè)計法和技術(shù)的綜合運用。這種人機交互式的設(shè)計方法，就是計算機輔助設(shè)計 CAD(puter aided design)。在 CAM 過程中主要包括兩類軟件，一類叫計算機輔助工藝規(guī)程設(shè)計 (CAPP： Computer Aided Proess Planning) ，另一類叫數(shù)控編程 (NCP： NC Programming)。 與硬件和操作系統(tǒng)密切相關(guān)，用于對系統(tǒng)資源的管理，對輸和輸出設(shè)備的控制等。如 AutoCAD 等。包括： ① 數(shù)學(xué)計算軟件，如 MATLAB、 MATHCAD 等 。適用于 CAD 工程數(shù)據(jù)庫的管理系統(tǒng)必須是管理量大、類型及關(guān)系很復(fù)雜的數(shù)據(jù)，且信息模式是動態(tài)的。既為工具，則務(wù)求易學(xué)好用、得心應(yīng)手，形成一個友好的、具有某種智能化的工作環(huán)境。多年來，用戶用 Autolisp來自動地為建筑圖生成樓梯，為機械圖生成齒輪，以及各種測量圖。如果不利用 AutoCAD 開發(fā)系統(tǒng)，要想完成某一具體醒目的設(shè)計，就會顯得較為復(fù)雜。顯而易見，這不僅大大提高了設(shè)計效率，而且通過開發(fā)系統(tǒng)可以定制出某些專業(yè)化模塊，甚至大型設(shè)計繪圖軟件。 a) AutoLISP和 VisualLISP Visual LISP 是一個對使用 LISP 語言開發(fā)和定制 AutoCAD 的可視化開發(fā)環(huán)境。 MATLAB 是 矩陣實驗室 （ Matrix Laboratory） 的簡稱，和 Mathematica、Maple 并稱為三大數(shù)學(xué)軟件。在新的版本中也加入了對 C， FORTRAN， C++ ， JAVA 的支持。到 20 世紀(jì) 90 年代， MATLAB 已成為國際控制界的標(biāo)準(zhǔn)計算軟件。 18 世紀(jì)下半葉第一次工業(yè)革命促進了機械工程學(xué)科的迅速發(fā)展，機構(gòu)學(xué)在原來的機械力學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展成為一門獨立的學(xué)科，通過對機構(gòu)的結(jié)構(gòu)學(xué)、運動學(xué)和動力學(xué)的研究形成了機構(gòu)學(xué)獨立的體系和獨特的研究內(nèi)容，對于 18～ 19 世紀(jì)產(chǎn)生的紡織機械、蒸汽機及內(nèi)燃機等的結(jié)構(gòu)和性能的完善起了很大的推動作用。總之，運動分析是了解、分析現(xiàn)有機械或優(yōu)化綜合新機械的基本手段。由原動件的已知位置開始，按機構(gòu)的組成順序，逐步按桿組依次確定各個構(gòu)件的位置。對所要進行運動分析的具體機構(gòu)，可以通過調(diào)用原動件和機構(gòu)中所需的基本桿組的運動分析模塊來解決，這樣，可快速成求解出各構(gòu)件及其上各點的運動參數(shù)。 平面基本桿組應(yīng)滿足的基本條件為： 32Fn?? 0LPP?? () 式中 n—— 桿組中的構(gòu)件數(shù)目； Lp —— 桿組中所含的 低副數(shù)； Hp —— 桿組中所含的高副數(shù)； F —— 桿組的自由度數(shù)。 除 II 級組外，還有 III 級、 IV級等高級的基本桿組，表 21 中給出了兩種 III級桿組和一種 IV 級桿組，它們都是由 4 個桿件和 6 個低副組成的 表 21 II 級及部分 III、 IV級基本桿組結(jié)構(gòu)型式 機構(gòu)運動分析 11 桿組中含有構(gòu)件及運動副數(shù) 桿 組 型 式 N=2 P=3 二桿三副 （ II 級桿組） (1)RRR (2)RRP (3)RPR (4)PRP (5)RPP N=4P=6 四桿六副 （部分級桿組） (1)III 級桿組 (2)IV 級桿組 機構(gòu)簡圖 1 DCL 對話框 對話框是操作者與計算機對話的工具，所以是必不可少的，我們的對話框是使用 DCL 語句所編寫的，在其上可以選擇所要的機構(gòu)，其界面如 圖 21。 圖 22 四桿機構(gòu)運動曲線圖 圖 23為 四桿滑塊 機構(gòu)及其模擬運動結(jié)果機構(gòu)的運動特性主要反映搖桿的位移 s，速度 v 和加速度 a 的變化，調(diào)整幾何參數(shù)，可獲得不同的運動特性。它的優(yōu)點是 ： 具 有寬松的運行環(huán)境和廣泛的用戶群體；有豐富的應(yīng)用軟件供用戶參考或使用；應(yīng)用軟件可以直接在 AutoCAD 的圖形編輯狀態(tài)下運行。當(dāng)需要輸入一個點時，既可直接鍵入點的坐標(biāo)，也可以用光標(biāo)給出位置，還可以利用 AutoCAD 對光標(biāo)的約束功能，捕捉已有實體上的特殊點；當(dāng)需要輸入一個值時，既可直接鍵入一個值，也可通過橡皮筋的長度給出。 （ 2）： 在 ????曲線中傳動角的變化幅度為 （ 128176。 典型機構(gòu)運動仿真實例 1 曲柄搖桿機構(gòu)的運動仿真實例 機構(gòu)通過演示能夠得到許多有用的信息，如主要構(gòu)件的位移，速度，加速度曲線等。 上例的四桿機構(gòu)具有較平穩(wěn)的運動特性，急回特性不明顯。工業(yè)機器人在經(jīng)歷了誕生 —— 成長 —— 成熟期后，已成為制造業(yè)中不可少的核心裝備，世界上有約 75 萬臺工業(yè)機器人正與工人朋友并肩戰(zhàn)斗在各條戰(zhàn)線上。 機器人的應(yīng)用領(lǐng)域 機器人主要應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)的搬用，噴涂，焊接等方面，使我們從繁重的，重復(fù)的，單調(diào)的，有害健 康和危險的生產(chǎn)作業(yè)中解脫出來。 3 機器人的發(fā)展及趨勢 基于 MatlabAutoCAD 下的機械臂仿真 18 世界上第一臺機器人于 1954 年誕 生于美國，它體現(xiàn)了現(xiàn)代工業(yè)廣泛應(yīng)用機器人的重要特征。日本的機器人技術(shù)人員引進美國 機器人技術(shù)，經(jīng)過技術(shù)并在日本迅速將其實用化。目前，世界上機器人無論從技術(shù)水平上，還是從已裝備的數(shù)量上，優(yōu)勢集中在以日美味代表的少數(shù)幾個發(fā)達的工業(yè)化國家之中。 根據(jù)以上的定義，機器人至少應(yīng)該具備兩部分：控制部分和直接進行工作的部分，比如應(yīng)用最廣泛的弧焊機器人，具有控制系統(tǒng)和帶動焊槍運動的機械臂部分，控制系統(tǒng)通過編程的方式，決定直接工作的機械臂部分的運動和任務(wù)，因此，機器是一種具有“柔性”的機器。機械臂上的末端執(zhí)行裝置根據(jù)操作需要也可以換成焊槍、吸盤、扳手等其他工具。 機械臂介紹及運動分析 基于 MatlabAutoCAD 下的機械臂仿真 20 機械臂介紹 機械臂定義 機械臂是一種應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)上的一種簡單的操作機構(gòu)；在工作中可以按人們的要求完成一些簡單的預(yù)定的任務(wù) 或 命令； 它 的方便和快捷 性 在建筑業(yè)、農(nóng)業(yè)、制造業(yè)等重要領(lǐng)域上發(fā)揮著重要作用。如建筑機械臂可用來砌墻，抹水泥地面，安裝天花板，搬用玻璃，預(yù)訂件等特殊材料；農(nóng)，林，牧用機器人用于種耕，收割，采果，噴灑農(nóng)藥化肥，擠奶等；水下機器人可用于深海探測，沉船打撈和海洋礦產(chǎn)，漁業(yè)的開發(fā)，建立海上牧場；此外機械臂還有大量軍事應(yīng)用，個發(fā)達國家開發(fā) 了許多海，陸，空戰(zhàn)用機器人，以顯示軍事現(xiàn)代化的實力。 設(shè) ()m n ij m nAa??? （ 1）、對 A 進行某種初等變換得到的矩陣，等于用相應(yīng)的 m 階初等矩陣左乘 A （ 2）、對 A 進行某種初等變換得到的矩陣，等于用相應(yīng)的 m 階初等 矩陣右乘 A 現(xiàn)在證明交換 A 的第 i 行等于用 ()ijI 左乘 A。 運動分析，一般來講有圖解法和解析法。 下面我們就以運動分析圖為例來說明桿 2，桿 3 和桿 4 的運動所 對應(yīng)的角度 1? 、 2? 和路程 S 的變化規(guī)律 首先，創(chuàng)建一個程序模塊，然后運用 Lisp 語言創(chuàng)建一個機械臂的模型，使用路徑來捕捉程序模塊，返回 Lisp 程序中計算數(shù) 據(jù)，然后再將程序存入 Matlab文件當(dāng)中， Matlab 分析并計算模塊，在這當(dāng)中：首先要獲取原始文件，其次，計算各個關(guān)節(jié)運動參數(shù)在時間變化的條件下的 1? 、 2? 、 S，最后產(chǎn)生運動數(shù)據(jù)文件。 如圖 46 所示： 圖 46 機械臂的運動仿 真機械 臂運動實例 30 第五章 械臂運動實例 我們在日常生活中見到到得一般機械臂，譬如：應(yīng)用于刷墻的刷墻機械臂，應(yīng)用于刷漆的噴漆機械臂，還有應(yīng)用于焊接的焊接機械臂等等。 機械 臂運動實例 33 圖 55 CAD 環(huán)境下的機械臂仿真 我們利用 matlab 語言和 lisp 程序之間的相互調(diào)用關(guān)系，可以設(shè) 計合理的路線來實現(xiàn)機械臂的良好運行，因而，可以在原路徑的基礎(chǔ)上改變路徑的形狀，來實現(xiàn)機械臂的 穩(wěn)定運行 。 機械 臂運動實例 35 圖 57 機械臂相對不同路徑的模擬總 結(jié) 36 總 結(jié) 本論文主要概述了利用 matlab 成語軟件和 lisp 成語語言來實現(xiàn)機械臂運動模擬的整個過程和基本原理。 畢業(yè)設(shè)計總結(jié)兩年以來專業(yè)課的學(xué)習(xí)，是對過去學(xué)習(xí)的檢驗，同時也鞏固提高了所學(xué)過的知識，是溫故而知新的過程，也是總結(jié)提 高的過程。 設(shè)計過程中，在張旦聞老師的耐心指導(dǎo)和大力幫助 下 ，在同學(xué)的積極配合下，才使設(shè)計得以基本完成。獨立 (vs_d10 ins_pt) (setq ent2 (subst(cons 50 k_ALF)(assoc 50 ent1)ent1)) (setq ent1 ent2) (entmod ent1)) (defun datasave(pcen2 pcen3 pcen4 r2 r3) (setq f (open d:/robot/ w)) (setq x2 (nth 0 pcen2)) (setq y2 (nth 1 pcen2)) (setq x3 (nth 0 pcen3)) (setq y3 (nth 1 pcen3)) (setq x4 (nth 0 pcen4)) (setq y4 (nth 1 pcen4)) (setq p2 (list x2 y2)) (princ x2 f ) (princ f ) (princ y2 f ) (princ f ) (princ x3 f ) (princ f ) (princ y3 f ) (princ f ) (princ x4 f ) (princ f ) (princ y4 f ) (princ f ) (princ r2 f ) (princ f ) (princ r3 f ) (setq f (close f))) 程序 4: (defun pathsave(pcen2 pcen3 pcen4 ) (setq f (open d:/robot/ w)) (setq x2 (nth 0 pcen2)) (setq y2 (nth 1 pcen2)) (setq x3 (nth 0 pcen3)) (setq y3 (nth 1 pcen3)) (setq x4 (nth 0 pcen4)) 源 程 序 40 (setq y4 (nth 1 pcen4)) (princ x2 f ) (princ f ) (princ y2 f ) (princ f ) (princ x3 f ) (princ f ) (princ y3 f ) (princ f ) (princ x4 f ) (princ f ) (princ y4 f ) (princ f ) (setq f (close f))) (defun pset() (print 繪制運動軌跡多 3 限 ) (mand ortho off) (mandspline pause pause pause pause pause) (mand) (mand) (setq ent1(entget (entlast))) (setq n3 (length ent1) n1 ( n3 3) n2 ( n3 2) n3 ( n3 1)) (setq dp3 (list (nth 1 (nth n3 ent1)) (nth 2 (nth n3 ent1)))) (setq dp2 (list (nth 1 (nth n2 ent1)) (nth 2 (nth n2 ent1)))) (setq dp1 (list (nth 1 (nth n1 ent1)) (nth 2 (nth n1 ent1)))) (mand) (pathsave dp1 dp2 dp3) ) (defun pmod() (mand ortho off) (mand) (。 畢業(yè)設(shè)計使我獲益匪淺，無論是在專業(yè)知識還是在學(xué)習(xí)能力上都給了我很大的啟發(fā)，是對這三年來學(xué)習(xí)及應(yīng)用的最好總結(jié)