盛年不重来，一日难再晨。及时宜自勉，岁月不待人。
第二章乐高CAD 软件
在制作乐高机器人的过程中，除了ROBOLAB、NQC、VB等编程软件是必须要使用以外，还有一种软件也是经常要使用的，这就是乐高CAD软件。乐高CAD软件并不是某一个单独软件，它是很多相关软件的统称，本章将对这些软件做一个较为全面的介绍，并对其中比较重要的几种软件进行使用说明。
本章主要内容包括：乐高CAD软件概述、乐高CAD软件入门、MLCAD软件入门、MLCAD 软件应用范例、LPub软件入门及应用范例。
第一节乐高CAD软件概述
一、乐高CAD软件的基本概念
在开始使用乐高CAD软件之前，有必要先澄清乐高CAD软件中的CAD的概念。CAD是计算机辅助设计（Computer Aided Design System）的简称，它产生于20世纪80年代，是随着计算机技术在机械工程专业上的应用迅速发展起来的一门学科，是指以计算机为辅助手段来完成整个产品的设计过程。
而我们的乐高CAD软件的概念与上文的CAD是有一定的区别，乐高CAD软件不是以设计为主要目的。由于乐高教育产品容易安装、拆卸特点（在前面的章节中，我们已经介绍了），乐高机器人的设计过程往往是直接建立实物制作的基础上的（最多就是画几张草图），所有的设计都是通过在制作模型过程中的不断改进来实现的。
乐高CAD软件确切的说是一种仿真搭建软件。它将各种各样的乐高零件，从积木块到齿轮，从马达到RCX微电脑，都以仿真模块的形式储存在软件的数据库中，然后在计算机屏幕上用这些仿真零件搭建成各种各样的模型。
二、乐高CAD软件的功能
乐高CAD软件不但在概念上传统的CAD不同，就是在功能上与其也有很大的区别。传统的CAD软件非常强大，可以实现以下功能：建立几何模型、工程分析、动态模拟、自动绘图。乐高CAD软件大都比较小，目前只能实现以下两种功能：
1.仿真搭建
这是乐高CAD软件的最基本的功能，强大的仿真功能使用户可以通过便捷鼠标和键盘的操作，在计算机屏幕上在生成各种各样的模型。从积木之间的上下契合，到齿轮的啮合，以
及导线的弯曲、皮带的伸缩，在软件中都能够实现。所以不但可以搭出块状积木重复堆砌出来的简单模型；也可以搭出带有齿轮传动等机械结构的复杂模型；甚至搭出是带有传感器、控制器的机器人模型。
2.自动绘图
在乐高CAD软件中的搭建出仿真模型后，可以利用软件的自动绘图功能保留模型的各种角度、大小、颜色的图片，还可以自动生成模型的搭建步骤图。其中自动生成搭建步骤的功能，是使用乐高CAD软件的主要原因，这点在下文的乐高CAD软件的应用方向中会详细说明。
三、乐高CAD的应用方向
由于乐高CAD软件具有的强大而又实用的功能，使它可以应用于很多方面，其中比较重要的是以下4个方向：
1.进行辅助设计
虽然乐高CAD软件并不是传统意义上的CAD系统，但是它仍然有很强大的辅助设计的作用。使用乐高CAD软件在计算机上搭建模型时，虽然没有了用真的零件搭建时候的真实感与全局感，但是它也有很多的优势。第一，非常的方便灵活：你可以不受形状和空间的限制，在模型的任意位置放上你需要的零件，而在真实的模型中，你可能要将模型拆掉一部分才行；第二，不会感到缺乏零件：软件中有几千种零件（而且可以不断更新），并且零件的数量也没有限制；
2.解决缺少器材的问题
由于器材的限制，往往只有少部分学生有机会去学习使用乐高教育产品。即使有些学校添置了大型的乐高实验室，可以为很多的学生提供学习的机会，但是学生也只能在实验室开放的时候使用器材，在其它的时间和地点就没有办法了。
而乐高CAD软件就可以解决这一问题，只要将乐高CAD的软件装入计算机就可以让很多的学生学习乐高。如果学生一旦有了一些想法，也可以随时在其他的计算机上进行搭建（例如家里的），检验这些想法，将创意保留下来。
3.保留有价值的作品
有许多乐高作品（特别是机器人作品）都是机具创意，具有很高的技术含量，很具有保留价值。但是全部以实物的形式保留则会占用很多的资源，造成很大的浪费，而且还并不能够保留下全部的信息。乐高CAD软件强大的自动绘图功能可以帮助保留下搭建步骤图，以后如果需要将作品恢复，只要按照搭建图来做，会非常的容易。而且还可以将这些资料与其他人分享，在互连网上能够找到很多这样的资料。
4.为编写教材提供工具
随着乐高机器人进入学校，开始出现了一些乐高机器人教材，在这些教材中有一个共同的问题：没有机器人的搭建步骤，即使有也只是用数码相机拍摄的几幅照片，往往不是很清晰，角度也不是很好。使用乐高CAD软件的自动绘图功能，就可以让编写教材的人很方便的获得各种图片，让书中的内容更加容易让人理解。
第二节乐高CAD软件入门
一、常用的乐高CAD软件
乐高CAD软件种类繁多，通常都是支持Windows操作系统的软件，其中大多数也支持Macintosh和Linux操作系统，并且这些软件全部都是共享软件，在互连网上都可以进行免费的下载。在这些软件中，比较具有代表性的是MLCad、LeoCAD和BlockCAD，下面就对这3种软件做个简单介绍。
1.MLCad
MLCad软件是目前所有的乐高CAD软件中功能最为强大的一个，图2-1就是MLCad软件的窗口。在该软件的窗口上有4个视窗，可以生成模型的三视图（前视图、左视图、俯视图）和立体视图，因此在进行仿真搭建的时候，可以很精确的控制每个零件的位置，准确的将零件放到模型的任何位置。分类清楚的零件库中几乎有着所有的乐高零件，用户可以搭建出各种模型，而且每隔一段时间都可以在互连网上下载免费的零件库补丁文件，将乐高新增的零件加入MLCad的零件库。MLCad强大的自动绘图功能也是其它的乐高CAD软件无法比拟的，它可以生成模型的任意角度的、任意大小、任意格式的图片，并且还能很容易的生成模型的搭建步骤图。另外，MLCad有非常多的辅助软件，使其功能得到了进一步的提高。
图2-1 MLCad软件的窗口图2-2 LeoCAD软件的窗口
2.LeoCAD
这是一款由乐高官方提供的软件。这款软件在乐高CAD软件中属于诞生的时间比较早的
一种，有着很高的知名度，和不错的评价。LeoCAD有着与MLCAD一样强大的零件库，可以搭建非常复杂的模型。也具有自动绘图功能，但是只能保存模型的任意角度图片，无法保存模型的搭建步骤图。而且通过图2-2可以看到这款软件窗口上只有模型的立体视图窗口，因此在搭建的时候不是很方便，零件的定位比较麻烦。目前使用该软件的用户已经比较少了，多数的用户使用的都是MLCAD。
3.BlockCAD
这是一款比较简单的乐高CAD软件，适合年龄较低的儿童（7-12岁）使用。这款软件与上述两款软件最显著的区别就是零件库中的零件很少，类型也很单调。从图2.2.3中可以看到在BlockCAD 的零件库中只有块状积木（Brick），用这些零件只能搭建那些单调的、具有花哨外表的模型，却无法搭建出具有机械结构的复杂模型，更不能够搭建出带有电子零件（RCX、传感器）的机器人模型。而且与LeoCAD相同， BlockCAD的界面上也只能生成一个立体视图，用户在使用该软件时，零件的定位不是很方便。
图2-3 BlockCAD软件的界面
二、LDraw系列软件的下载与安装
目前，在所有的乐高CAD软件中拥有最多用户的显然是MLCAD软件，但是用户们往往并不是单独使用MLCAD软件，而是更愿意使用包含了许多专门为MLCAD软件开发的辅助软件的LDraw系列软件。这些辅助软件主要有以下这些：POV-Ray 3.1g, 3.5 and 3.6 、L3P 、L3PAO 、L3Lab 、LDView 、LPub、LSynth 、MegaPOV 、LGEO POV Library、BMP2LDraw、LDAdd On 等等。这些辅助软件的功能，将在本章的第五节专门介绍。
下面，就介绍一下如何下载和安装LDraw系列软件：
1.下载LDraw系列软件
LDraw系列软件中的软件都是一些免费的共享软件，在互连网上都可以很容易的获得这些软件，其中最为简单、可靠的方法就是直接到https://www.doczj.com/doc/475620442.html,网站上去下载。大家可以按照以
下的步骤来操作：
1)进入https://www.doczj.com/doc/475620442.html,网站的主页面
介绍和提供LDraw系列软件下载的网站非常的多，从LEGO官方网站到一些乐高发烧友的个人网站。如果在互连网上去搜索的话，至少可以找到几百个同类网站。但是其中最全面、最可靠的、最好就是这个https://www.doczj.com/doc/475620442.html,网站。
键入https://www.doczj.com/doc/475620442.html,网站的网址（https://www.doczj.com/doc/475620442.html,），进入https://www.doczj.com/doc/475620442.html,网站的主页面。在该页面中找到“Get Started”选项（图2-4上红色矩形标记的位置），点击进入“Get Started”（图2-5所示）。
图2-4 https://www.doczj.com/doc/475620442.html,网站的主页面图2-5 “Get Started”页面
2)在“Get Started”页面中下载LDraw系列软件
在“Get Started”页面中提供了支持多种操作系统的LDraw系列软件的安装文件下载，既有支持Windows操作系统的安装文件，也有支持Macintosh和Linux操作系统的安装文件（由于国内大多使用Windows操作系统，所以本书中介绍的所有软件均是在Windows操作系统下运行）。
选择Windows类别下的LDraw Tools Installer (large)选项（图2-5中红色矩形标记的选项），就可以进入介绍如何安装LDraw系列软件的页面。
2.安装LDraw系列软件
进入Ldraw系列软件安装页面后，你就会看到极为详细的安装说明：