挑战杯参赛作品第十五届全国生课外学术科技竞赛

关键字：羽毛球自动发球机器人智能 建 发球Withthehigh-speeddevelopmentofinligence,thelifeofpeoplemoreandmoreinseparablefromtheinligenttoolsandinligentequipment.Thepopularityofinligentisalsoadevelopmenttrendofthefuture.Badmintonisakindofhasagreathelptothe wholebodyfunctionofasport.Badmintoncanexercise 'sattention,people'sreactionandphysicalstamina,thesportforthemovementisaverygoodsport.Butaspeopleliferhythmspeedingup,peoplelessandlesstimeforoutdoorsports,especiallybadmintontwoormorepeopletoparticipateinthissport,isalotoftimethereisa wanttoexercisebutcouldn'tfindthepartnerofthemovement.Badmintonserverobotautomaticallyappeartoresolvethesituation,aslongasyouwanttoybadmintona canalso,badmintonautomaticallyserverobotmotionandcontrolintegrationwiththecar,therackettohittheballposition,badmintonballvelocity,andaseriesofmovement,andbuilt-inmanysetsofprograms,andiscarriedoutinaccordancewiththescheduledprogramrandomlytohittheball,anditcanavoidmechanicalandrepetitive,thesinglewayofserviceandthesingle.Bycombiningexercisegivesa thefeelingofamorerealrally.Thisdesignismainlyaimedatbadmintonserveautomaticrobotdesignresearch,studythrough3dsoftwaremodelingandcalculation,andtheoverallstudyoncalculationofbadmintonserveautomaticrobot.:badmintonserverobot in Serve 前 设计研究背 国内外研究情 设计思 创新 技术关 作品的科学性和先进 作品的设 羽毛球自动发球机器人主要机构介 球 拨球滚 视觉传感 滑 麦克纳姆 轴承校 计算输入轴 计算输出轴 连杆机构设 设计计算过 画图 运动分析，如图2- 选定齿轮的类型，精度等级，材料及齿 按齿面解除疲劳强度计 按齿面弯曲疲劳强度计 三维建 三维建模软件的介 主要零部件建模介 主体框架的建 整体装 作品的适用范围和前景预 结 参考文 前设计研究背随着全民事业的逐步推进越来越多的人开始选择定期进行体育锻炼以提高身体投来青睐的目光。越来越多的自动化的体育训练器材开始投入市场，比如：排球发球机、乒乓球发球机、发球机网球发球机等早已经在市场上开始流行并开始有相当的一并且对整个的训练器材市场的需求量也会越来越大。随着全民运动的发展，各类场馆的发展也很快，应用于城市场馆的发球机需机供人，全民发球机的需求量若干套。国内外研究1-1目前来说有国内研究机构曾研究过相关的可以作为战术训练以及正常与运动员进行对打的羽毛球机器人，但是这些研究至今尚未真正的成为一种成机器进行生产销售。设计思 创新 技术关1SolidworksUG进行运动仿真检查和重点零件的机构分析、结构分析，确定2UG作品的科学性和先进现有技术科学性：可以实现战术性的位置移动、战术性的发出不同角度和不同力度的球、实6个小时。本设计要求设计的羽毛球自动发球机器人要能够稳定高效的使用，并且最低限度出现发球的情况。作品的设羽毛球自动发球机器人主要机构介羽毛球发球机机器人的整体设计如图2-1

2-120个球，当某一个球桶内的球击打完后，球桶顺时针90°下一个球桶继续供球，球桶底部开有四个卡槽孔与转盘上的四个凸柱互相配2-2所示2-252-3

2-32-4所示

2-4（2-6（2-7夹角为钝角时为后场球（2-82-5 图2- 图2-PLC控制电路实现（2-9）2-9轴承校16×365×5=29200（1）两轴承径向反力：FR1=FR2=369.2906N6002型FS=FR 1 根据 得 计算当量载荷P1、根据表 取fP=1.5P1=fP(x1FR1+y1FA1)=1.5×(1X369.2906+0)=553.9359N轴承计 ∵角接触球轴承6002Cr=23000N∴预期足 6002型角接触球轴承根据得FS=0.063FR,则计算轴向载荷FA1、 ∴任意用一端为压紧端，1为压紧端，2为放松端根据 得 计算当量动载荷P1、 取fP=1.5P1=fP(x1FR1+y1FA1)=1.5×(1×182.7)=274.05NP2=fP(x2FR2+y2FA2)=1.5×(1×182.7)=计算轴承 故 6002Cr=30500N根据表得：ft=1Lh=16670/n(ftCr/P)ε连杆机构设2-10：2-10DC1DC2C1C2O=C2C1O=90°-θ，得C1O和C2OOO为圆心和hh上除劣弧C1C2以外的各点对弦C1C2所张的圆周角均为θ。将两hEFC1ME或C2NF上任一点均AAEFAADd。同时，按极限位置曲柄与连杆共线的几lAC1=b-a，lAC2=b+aBCbABa2-曲曲柄：长度42mm2-11锥齿轮设计1）40Cr280HBS；7级精度。3）90u=z2=4=tan=cot，得74，=16 (zE(zE (11.5)2 R1定内的各计算数计算小圆锥齿轮的转矩T1=5.628104查表可知锥齿轮传动的齿宽系数d10-6zEN1=60n1Lhj=2.073109N2=4.147109/4=6.911081%S=112[H]2=KHN2lim2/S=0.95550=522.5MPa；10-2KA=1KV=1.1KH=1.2KHKKA

KH(zE(zE (11.5)2 R1

60

=3.147772060

KH

m=d1/z14KT14KT1(10.5) u21[22R1FK=KA

KF=11.141由图10-18查得弯曲疲劳系数KFN1=0.85，KFN210-20C查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限FE1=500MPa，大齿轮的弯曲疲劳强度极限FE2=380MPa；

KFN1FE1303.57MPa

KFN2FE2238.86MPa10-5查得YFa12.65YSa11.58YFa22.226YFa21.764YFaYSa[FYFa1YSa12.651.58 YFa2YSa22.181.704

4KT14KT1(10.5) u21[22R1F分度圆直径d1=47.45mm，算得小齿轮齿数z1=20，大齿轮齿数z2=46d1=z1m=60mmd2=z2m=138mm锥度R=𝑑√𝑢2+1=60×√9+1= 2）b=RR=1134=134mm三维建三维建模软件的介UG（UnigraphicsNX）是PLMSoftware公司的一个产品工程解决方案它为用户的产品设计及加工过程提供了数字化造型和验证。UnigraphicsNX针对用户的虚拟产品设计和工艺设计的需求，提供了经过实践验证的解决方案。UG同时也是用户指南（userguide）和普遍语法（UniversalGrr）的缩写。这是一个交互式CAD/CAM(计算机辅助设计与计算机辅助制造)系统，它功能强大，PC硬PC上的应用取得了迅猛的增长，已经成为模具行业G1969C语言开发实现的。GX是一个在二维和三维空间无结构网格上使用自适应多重网格方法开发的一个灵活的数值求解偏微分方程的软件工具。主要功能工业设NX为那些培养创造性和产品技术革新的工业设计和风格提供了强有力的解决方案。NXUG产品设NXNX具有高性能的机械设计NX优于通用的设计工具，具有专业的管路和线路设计系统、钣金模块、塑料件设计仿真、确认和优NX允许制造商以数字化的方式仿真、确认和优化产品及其开发过程。通过在开发周主要零部件建模介本设计主要使用的UG10.0软件进行建模使用UG10.0的建模功能和装配功能以及绘UG10.0UG的三在设计框架时采用的是逐步增加的建模方式，首先确认麦克轮的安装位置以及麦克纳姆轮的避位，这样就设计出来前后四个安装的位置处的空位留白，并且根据麦克

3-1本设计中的主体框架设计完成之后将主体框架作为第一零件固定的约束的装配文件中然后据设计需求装配麦克轮处需要连接的带座轴承通过约束代做轴承的中心定孔直接约束的话比较该方法约束的优点是在不打孔的条件下球拍移动机构的安装设计是这样进行的，首先将移动机构的安装底板约束在框架上，在加工时框架的这个位置是需要放置到数控铣进行保证设备的稳定准确性。作品的适用范围和前景预羽毛球是我国优势体育项目之一，并且受到不同层次者的喜爱。在进行羽毛球练习时通常需由员或熟知羽毛球运动的技能者将羽毛球以击打或投掷方式向练习者毛球发球机发球可在一定程度上弥补这一欠缺，并且还可显著减轻陪练者、员的教学强度，甚至可以在无员和熟知技能者的前提下进行自我训练与运动，即进行单人在人工成本居高不下，羽毛球运动者多的地区皆可推广，结的限制，能够在几能时间段内保证设备能够满足设计需要，无需频繁充电，该发球机通过手柄进行控制其自行移动，如果是远途或者长途的移动，其体积占地较小能够在模。使用三维软件免除了设备在设计中可能出现的等问题，三维软件的使用很大程度[ .羽毛球全自动发球机[J].文体用品与科技,2007,1:24-[2] ,,编著.基于ARM嵌入式Linux应用开发与实例[M].:,2007.[3] ,,编著.ARM嵌入式系统开发典型模块[M].:人民邮电社,2007.[4].二相混合式步进电动机微步驱动技术的研究与实现[D].西安:西安理工大学,2006.[ .机械设计手册[M].：化学工业，20