《辅助投篮机器人设计》论文中期报告2300字

PAGE1辅助投篮机器人设计中期报告内容一．论文所取得的阶段性成果（1）辅助投篮机器人总体设计辅助投篮机器人的本体结构组成如图2-1所示，一共5自由度，每个自由度都有一个驱动元件进行驱动控制。图2-1机器人示意图辅助投篮机器人各部件组成和功能描述如下：底座部件：底座部件包括底座、万向轮、电机驱动轮等。机座作用是支撑部件，支承和转动大臂部件,承受关节机械手的全部重量和工作载荷，所以机座应有足够的强度、刚度和承载能力。另外机座还要求可以进行转向及稳定，保障篮球机器人工作时的稳定运行。辅助投篮机器人的手臂通常由驱动手臂运动的部件（如油缸、气缸、齿轮齿条机构、连杆机构、螺旋机构和凸轮机构等）与驱动源（如液压、气压或电机等）相配合，以实现手臂的各种运动。辅助投篮机器人手臂分为大臂和小臂。大臂部件：包括大臂和齿轮传动部件，驱动电机。小臂部件：包括小臂、传动轴、同步传动带等，在小臂一端固定驱动手腕运动的步进电机。手腕部件：包括手腕壳体、传动齿轮和传动轴、机械接口等。（2）辅助投篮机器人的参数确定辅助投篮机器人的总体尺寸，辅助投篮机器人躯体为下底100cm,上底为120cm高为220cm。本设计共有四个轮子，分别是两个驱动轮和两个万向轮，①大臂长度加底座的高度约1500mm，小臂的长度约800mm，大臂小臂转动范围为，旋动速度为6r/min。②腕部和末端执行器重量约为15kg，篮球的重量约为600-650g，接球时工件对末端执行器的作用力为100N，执行器能够承受的最大负载为300N。最上方的模拟干扰手为弹簧选择原长为30cm,劲度系数较小，因为劲度系数越小，弹簧进行单位长度的形变量所需要的力越小，本设计的弹簧是为了能够使上方干扰臂以一定加速度运动，因此不需要太大劲度系数的力。弹簧的劲度系数主要跟制造弹簧时我们规定的弹簧的大小以及材质有关，弹簧材料直径越大，弹簧的圈数和密度越少，工作环境温度越低则弹簧的劲度系数就越大。因此本设计弹簧的选择应该是长度为30cm，外径为6cm左右，圈数为6圈，弹簧丝直径为6mm的低碳钢作为设计弹簧的材质，以此用来保证弹簧的弹性。二．与开题报告所定的研究内容和进展是否相符目前与开题报告所确定的研究方向和内容保持一致，并且符合进展预期。三．继续研究的内容辅助投篮机器人控制系统分析设计（1）电源电路如下图所示，我们需要将最开始的电压通过传导最后变成的电压作为此单片机工作电源电路的提供源。开始时电压通过传导经过有着三个引脚的三端稳压器型，它后面的表示将电压稳定为，电压接着通过图中3的线路传导致线性稳压芯片，它可将的电压稳定为的电压给单片机提供电源。本设计所选择的两款单片机都是进行正电压输出的三端稳压电路，它们的连接方式比较简单，容易操作而且成本非常低，对于我们来说是一个非常不错的选择。图3-1稳压芯片接下来我们选择的是开关电源芯片，它属于降压型电源管理单片集成电路的开关电压调节器，上述通过稳压传导将稳定成的电压的最主要的最主要目的就是为了给它提供电源。系列的工作模式分为正常功耗与低功耗两种模式，它的输出电压分为、、、等，其最大输出电压为。此系列的的控制器适用于简单的高频率变为低频率的变换器、正极和负极互相转换的变换器。根据它的输出电压大小又细致的划分为、、、等。控制芯片不仅能够简化我们对于电路设计时的步骤，同时还节约了设计时的所需要的成本，它的低功耗模式可以增加其使用寿命并且可以外部控制，仅仅通过几个外围元件就可实现控制的目的。（2）主控芯片系列单片机是一款性价比高、功能强大具有八位精简指令集的微控制器。该系列的微型控制单元具有许多实用的功能，由于它的flash存储器能够进行多次程序的编写，这让使用者能够更加方便的使用这款单片机。它拥有两个不同的数据储存器，和，可进行普通数据的存储，而可以用来进行对序号、校准数据等非易失性数据的存储。对于其模拟功能来说，该单片机包含一个多通道位转换器和双比较器的功能。此产品拥有多个定时器模块，可为使用者进行定时、脉冲产生及产生带来非常大的方便。它的内部安装有完整的和功能，此功能的巨大优点是能为设计产品的人提供易于与外部硬件通信的接口。内部保护特性，例如看门狗定时器、低电压复位和低电压检测等功能的设置，再加上优秀的抗干扰和保护性能，当该微控制器在比较恶劣的环境下比如受到外界严重电磁干扰的情况下依旧能够正常工作。（3）蓝牙模块本设计采用蓝牙通信模块,蓝牙通信模块为一款自主开发的无线数据传输产品，使用它时能耗较低，占用空间位置很小，而且价格便宜灵敏性非常高，受到外界干扰的能力很强，是现如今蓝牙数据传输领域智能化的性价比非常高的产品。（4）主程序模块实现超声波传感器的数据采集、判断;电机的控制；串口数据的发送等功能。通过系统初始化运行，将采集到的蓝牙数据进行数据处理最后向单片机发送串口数据。四．存在的问题对其他重要零部件的设计计算，重要零部件有万向轮以及驱动轮，对其进行三维建模的绘制，对于驱动轮进行了电机的计算选择，其次对于弹簧支架以及弹射装置进行了设计及三维建模，最后和整体的零部件进行总体的装配，一个大体上较为完整的辅助投篮机器人设计便设计出来。五．计划完成论文的时间和预期结果2022年8月22日-8月25日：开始选题，在实践中与指导老师商讨，确定毕业论文题目及写作方向。2022年8月26日—8月28日：通过查询资料并结合写作方向，完成论文开题报告。2022年9月1日—9月10日：完成论文初稿，期间在图书馆及网上查阅并参考了大量相关资料。2022年9月11日—9月25日：完成论文初稿第一次修改。根据指导老师针对文章论点、论据的阐述以及论文逻辑性等方面问题提出的修改意见进行修改。2022年9月