目錄摘要 1緒論 21取球機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與制作 71.1取球方案分析 81.2取球方案的確定 141.3機(jī)器人車身的設(shè)計(jì) 161.4關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)及制作 191.4.1電機(jī)的確定 191.4.2摩擦帶的設(shè)計(jì)及制作 241.4.3取球輪的設(shè)計(jì)及制作 251.4.4驅(qū)動(dòng)軸的設(shè)計(jì)及制作 271.4.5導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)及制作 281.5取球機(jī)構(gòu)的安裝與調(diào)試 282定點(diǎn)投籃機(jī)器人其他機(jī)構(gòu)的安裝與調(diào)試 283畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束語 344參考文獻(xiàn) 35

摘要本文針對(duì)2016CCTV全國(guó)大學(xué)生機(jī)器人電視大賽的規(guī)則，討論分析了機(jī)器人取球方案及機(jī)器人車身造型的設(shè)計(jì)，用Solidworks和AutoCad進(jìn)行模擬和制圖。分析了機(jī)器人球的提取方案和機(jī)器人體的造型設(shè)計(jì)，并利用SolidWorks和AutoCAD軟件對(duì)人體進(jìn)行了仿真和繪制。在總質(zhì)量極限不大于17kg/dC24V電源限制的情況下，討論了關(guān)鍵部件材料的選擇和確定，特別是直流電機(jī)參數(shù)的確定。重點(diǎn)介紹了直流電動(dòng)機(jī)的組成和工作原理。最后，用圖片和圖片對(duì)機(jī)器人進(jìn)行處理和調(diào)試。關(guān)鍵詞：定點(diǎn)投籃機(jī)器人；取球；直流電機(jī)Abstract：Theextractionschemeofrobotballandthemodelingdesignofhumanbodyareanalyzed,andthesimulationanddrawingofhumanbodyarecarriedoutbyusingSolidWorksandAutoCADsoftware.Whenthetotalmasslimitisnotgreaterthanthelimitof17kg/dC24Vpowersupply,thematerialselectionanddeterminationofkeycomponents,especiallythedeterminationofDCmotorparameters,arediscussed.ThecompositionandworkingprincipleofDCmotorareintroducedemphatically.Finally,therobotisprocessedanddebuggedwithpicturesandpictures.Keywords:Fixed-pointshootingrobot;fetchingball;DCmotorKeywords:;Fixed-pointshooting；robotFetchingball;DCelectromotor緒論機(jī)器人是一個(gè)高度交叉的前沿學(xué)科。機(jī)器人的誕生和發(fā)展無疑是人類科學(xué)技術(shù)在二十世紀(jì)取得的巨大成就。在過去的40年中，越來越多的機(jī)器人被應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)，越來越多的機(jī)器人科學(xué)家從事不同方向的機(jī)器人的研發(fā)和應(yīng)用。機(jī)器人在世界經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域和人類生活的各個(gè)方面都忠于人類。機(jī)器人在上個(gè)世紀(jì)為人類文明做出了重要貢獻(xiàn)，機(jī)器人將在二十一世紀(jì)為人類文明做出新的重要貢獻(xiàn)。雖然在中國(guó)的機(jī)器人的研究和開發(fā)起步較晚，但在國(guó)家有關(guān)部門的支持和廣大機(jī)器人科技和教育工作者，以其發(fā)展有助于迅速，已在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域的成長(zhǎng)。特種機(jī)器人和智能機(jī)器人已經(jīng)取得了令人矚目的成就，為中國(guó)機(jī)器人技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。前年六月中國(guó)中央電視臺(tái)成功舉辦2016CCTV全國(guó)大學(xué)生機(jī)器人電視大賽，大大促進(jìn)了全國(guó)各高校的競(jìng)賽機(jī)器人研究和制造技術(shù)。今年六月，CCTV將舉辦2018全國(guó)大學(xué)生機(jī)器人電視大賽。1.定點(diǎn)投籃機(jī)器人模擬應(yīng)用場(chǎng)景的說明1.1場(chǎng)景示意圖2.2場(chǎng)景說明目標(biāo)將小球投入9個(gè)各帶有3個(gè)圓環(huán)和網(wǎng)的籃內(nèi)以得分。在3分鐘內(nèi)獲得高分或者將球投入所有籃筐，并且在中心點(diǎn)的三張網(wǎng)內(nèi)都有入球的隊(duì)將獲得勝利1．比賽場(chǎng)地（1）

比賽場(chǎng)地由厚度為2mm的乙烯基材料鋪成。地面由不反光，寬度為50mm的乙烯基膠帶粘合。（2）

比賽場(chǎng)地由“全自動(dòng)機(jī)器人移動(dòng)區(qū)”，“人工控制機(jī)器人移動(dòng)區(qū)”，“全自動(dòng)機(jī)器人啟動(dòng)區(qū)”，“人工控制機(jī)器人啟動(dòng)區(qū)”，“賽球裝卸區(qū)”組成。（見上附圖）

（3）

“全自動(dòng)機(jī)器人移動(dòng)區(qū)”（a）“全自動(dòng)機(jī)器人移動(dòng)區(qū)”只限全自動(dòng)機(jī)器人活動(dòng)。（b）該區(qū)域由高100mm，寬20mm的木柵欄所圍繞。（c）在“全自動(dòng)機(jī)器人移動(dòng)區(qū)”內(nèi)有兩個(gè)由寬30mm的白線圍成的圓圈，圓圈的直徑分別為3000mm和6000mm。（d）在“全自動(dòng)機(jī)器人移動(dòng)區(qū)”內(nèi)有8條30mm寬并且經(jīng)過圓心的白線均勻分布。（e）在“全自動(dòng)機(jī)器人移動(dòng)區(qū)”上方掛有9個(gè)籃筐，每個(gè)籃筐由3個(gè)固定成三角狀的帶網(wǎng)圓環(huán)組成。最外面的4個(gè)籃筐離地1500mm，中間的4個(gè)籃筐離地2000mm，中心籃筐離地3000mm。（f）在每個(gè)籃筐正下方都固定有一個(gè)直徑100mm，高10mm的白色圓盤，圓盤指示著籃筐的位置。（g）具體細(xì)節(jié)參照附圖。（4）

“全自動(dòng)機(jī)器人啟動(dòng)區(qū)”（a）

面積：1200mm×1200mm（b）

只有全自動(dòng)機(jī)器人可以從此區(qū)域出發(fā)（5）

“人工控制機(jī)器人移動(dòng)區(qū)”（a）

此區(qū)域可供人工控制機(jī)器人活動(dòng)（b）

該區(qū)域由高100mm ，寬20mm的木柵欄所圍繞（6）

“人工控制機(jī)器人啟動(dòng)區(qū)”（a）面積：1200mm×1200mm （b）只有人工控制機(jī)器人可以從此區(qū)域出發(fā)（7）

“賽球裝卸區(qū)”（a）

每隊(duì)的賽球裝卸區(qū)備有16個(gè)賽球，按照4×4排列（b）

細(xì)節(jié)參照附圖

2．機(jī)器人制作和裝運(yùn)費(fèi)用（1）

制作費(fèi)用（a）

比賽組委會(huì)向每個(gè)參賽組織提供1000美元的補(bǔ)貼（2）

裝運(yùn)費(fèi)用（a）

參賽機(jī)器人將由組委會(huì)指定的運(yùn)輸公司統(tǒng)一由水路運(yùn)輸。細(xì)節(jié)待以后公布。（b）

機(jī)器人必須包裝在一個(gè)1500mm×1500mm×1500mm見方的箱子中

3．參賽隊(duì)員（1）

每隊(duì)由4人組成，3名學(xué)生和1名導(dǎo)師。（2）

比賽時(shí)只有3名學(xué)生允許進(jìn)入比賽場(chǎng)地。

4．機(jī)器人 每隊(duì)都可選擇制作全自動(dòng)機(jī)器人或人工控制機(jī)器人，也可選擇制作兩種機(jī)器人，機(jī)器人的數(shù)量不受限制。全自動(dòng)機(jī)器人可以在比賽開始前裝進(jìn)賽球，但裝進(jìn)賽球的總數(shù)不得超過20。人工控制機(jī)器人必須從賽球裝卸區(qū)裝球。（1）

人工控制機(jī)器人（a）

人工控制機(jī)器人及其延伸部位不可以進(jìn)入“全自動(dòng)機(jī)器人移動(dòng)區(qū)”。（b）

操作人員可以通過連接在人工控制機(jī)器人身上的連線所連接的遙控裝置操作機(jī)器人，也可以利用紅外線、可見光或聲波來?yè)u控機(jī)器人，但操作者不可以騎坐在人工控制機(jī)器身上。（c）

如果通過連線搖控，那么連接機(jī)器人和遙控器的連線必須離地1000mm。人工控制機(jī)器人與遙控器之間的線纜長(zhǎng)度不可長(zhǎng)于3000。（2）

全自動(dòng)機(jī)器人（a）

一旦比賽開始，則不允許操作人員使用任何裝置來遙控全自動(dòng)機(jī)器人。（b）

全自動(dòng)機(jī)器人允許進(jìn)入比賽場(chǎng)地中地任何區(qū)域。（3）

控制方式（a）

每隊(duì)只允許一個(gè)人操縱機(jī)器人。（b）

人工控制機(jī)器人和全自動(dòng)機(jī)器人都允許處理比賽場(chǎng)上各自限制區(qū)域內(nèi)的所有賽球。（c）

全自動(dòng)機(jī)器人允許"重試"。在聲明"重試"之后，該隊(duì)全自動(dòng)機(jī)器人允許在起點(diǎn)區(qū)域重新組裝和重新啟動(dòng)。重裝和重新啟動(dòng)可以由隊(duì)伍中三人中的任何一人完成，每隊(duì)在一場(chǎng)比賽中只允許"重試"一次。（d）

一旦比賽開始，隊(duì)員就不允許觸摸機(jī)器人。（4）

電源（a）

每支參賽隊(duì)必須為該隊(duì)所有機(jī)器人配備好比賽所需電源。（b）

機(jī)器人電源電壓必須低于DC24v。（c）

組委會(huì)認(rèn)為危險(xiǎn)或不適當(dāng)?shù)碾娫磳⒉槐猾@準(zhǔn)使用。（例如用火）（5）

重量（a）

所有機(jī)器人的總質(zhì)量不得超過50kg。（b）

總質(zhì)量包括電源、遙控器、線纜和其他與機(jī)器人相聯(lián)系的部件或附件。不過，賽球?qū)⒉话ㄔ谄渲?。（c）

機(jī)器人將會(huì)進(jìn)行兩次稱重：1.比賽開始前一天測(cè)試機(jī)器人重量；2.比賽正式開始前經(jīng)再次稱重后，不允許再做任何增加重量的改動(dòng)。（6）

規(guī)格尺寸（a）

比賽開始前，人工控制機(jī)器人的尺寸不可以超過1200mm長(zhǎng)、1200mm寬、2000mm高。全自動(dòng)機(jī)器人的尺寸不可以超過1200mm長(zhǎng)、1200mm寬，該尺寸包括賽前所裝的賽球尺寸。全自動(dòng)機(jī)器人的高度不能超過2000mm，但該尺寸不包括所裝賽球尺寸。（b）

如果有一組機(jī)器人從同一起點(diǎn)出發(fā)，則所有機(jī)器人放在一起時(shí)體積必須不超過1200mm長(zhǎng)，1200mm寬，2000mm高。（c）

比賽開始之后，機(jī)器人可以自由地分解，尺寸大小可以自由的改變但高度必須小于3000mm，所有分解開來的機(jī)器人都必須有能力自行移動(dòng)。從全自動(dòng)機(jī)器人身上分解出來的機(jī)器人必須具有全自動(dòng)機(jī)器人的能力。所有從人工控制的機(jī)器人身上分解出來的機(jī)器人也被視為人工控制的機(jī)器人。

5.賽球（1）

比賽使用的是合成球，直徑為135mm，重155g。（參見Marathon“MT101”系列標(biāo)準(zhǔn)）。（2）

賽球分兩種顏色，A隊(duì)使用紅球，B隊(duì)使用藍(lán)球。

6.比賽（1）

比賽采用淘汰制。（2）

比賽時(shí)間（a）

比賽持續(xù)3分鐘。如果裁判認(rèn)為由于機(jī)器原因而不可以繼續(xù)比賽，則比賽可以提前結(jié)束。（b）

接到入場(chǎng)命令之后，參賽隊(duì)?wèi)?yīng)在1分鐘之內(nèi)完成設(shè)置。（c）

開始比賽信號(hào)一經(jīng)發(fā)出，人工控制機(jī)器人和全自動(dòng)機(jī)器人可立即啟動(dòng)。每個(gè)全自動(dòng)機(jī)器人應(yīng)當(dāng)由一個(gè)遙控器來完成啟動(dòng)。（3）

計(jì)分（a）

在比賽結(jié)束后計(jì)分。（b）

被放入網(wǎng)內(nèi)的球可以算分，但每個(gè)網(wǎng)內(nèi)只有一個(gè)球計(jì)分。（c）

兩隊(duì)如果在同一網(wǎng)內(nèi)都有入球，則兩隊(duì)都可得分。（d）

每個(gè)籃筐內(nèi)得分賽球的分?jǐn)?shù)如下:“中心籃筐”5分/球/網(wǎng)“中間籃筐”2分/球/網(wǎng)“外面籃筐”1分/球/網(wǎng)（e）

球投入所有籃筐，并且在中心點(diǎn)的三張網(wǎng)內(nèi)都有入球的隊(duì)將獲得勝利。（4）

決定勝負(fù)（a）

每場(chǎng)比賽之后，扣去犯規(guī)分?jǐn)?shù)，每隊(duì)的實(shí)際得分?jǐn)?shù)高者為勝隊(duì)。（b）

在平局的情況下，依照一下順序決定勝負(fù)1．

在中心籃筐內(nèi)投入球多的隊(duì)獲勝2．

把球投入盡可能多的籃筐內(nèi)的隊(duì)獲勝3．

裁判的判定（c）

如果有一支隊(duì)將球投入所有籃筐，并且在中心點(diǎn)的三張網(wǎng)內(nèi)都有入球，將獲得勝利。

7．犯規(guī)和扣分 如發(fā)生以下情況應(yīng)被視為該隊(duì)違規(guī)，該隊(duì)須被扣去1分，如果累計(jì)扣去3分，則該隊(duì)將被取消比賽資格。（1）

人工控制機(jī)器人及其部件進(jìn)入了“全自動(dòng)機(jī)器人移動(dòng)區(qū)”。（2）

人工控制機(jī)器人故意將球投向?qū)Ψ讲僮魅藛T或機(jī)器人。如發(fā)生以下情況應(yīng)由裁判決定是否取消該隊(duì)比賽資格。（1）

試圖毀壞對(duì)方機(jī)器人。（2）

試圖毀壞場(chǎng)地、籃筐或賽球。（3）

其他有悖于公平競(jìng)爭(zhēng)原則的行為。

9．安全（1）

所有機(jī)器人的制作都必須以不傷害操作選手、觀眾、裁判為原則。（2）

所有參賽選手在比賽中必須戴頭盔并且在確保安全的前提下操縱機(jī)器人。（3）

機(jī)器人投出球的球速必須有所限制以保證不會(huì)傷害到操作選手、觀眾和裁判。

10．其他（1）

規(guī)則中沒有明確指明的行為，裁判有權(quán)利做最后的裁決。（2）

任何爭(zhēng)論或辯解將以裁判的決定為最終決定。（3）

任何規(guī)則的修改都須經(jīng)組委會(huì)同意。（4）

組委會(huì)鼓勵(lì)所有的參賽隊(duì)都大膽地使用其國(guó)家、地區(qū)的特色來裝飾其制作的機(jī)器人。

11．機(jī)器人制作注意事項(xiàng) 制作機(jī)器人的關(guān)鍵是要避免危險(xiǎn)。制作機(jī)器人時(shí)應(yīng)謹(jǐn)記如下幾點(diǎn):（1）

制作全自動(dòng)機(jī)器人時(shí)，要注意全自動(dòng)機(jī)器人之間的相互聯(lián)系和操作。由其他機(jī)器人投出的球可能會(huì)落在全自動(dòng)機(jī)器人上。所以，設(shè)計(jì)時(shí)要考慮避免受損。（2）

為保證比賽的安全，如果機(jī)器人要使用激光，必須是2類激光，而且采用不會(huì)對(duì)操作選手、觀眾和裁判有傷害的方式。（3）

組委會(huì)對(duì)規(guī)則的解釋和補(bǔ)充將以FAQ的方式發(fā)布。（4）

每個(gè)參賽國(guó)家的代表隊(duì)要求提供長(zhǎng)度為5分鐘的錄像帶介紹該隊(duì)的機(jī)器人制作和比賽情況。組委會(huì)將對(duì)各機(jī)器人運(yùn)行是否符合比賽規(guī)則作出評(píng)議。參賽策略：本次比賽，我們學(xué)校的機(jī)器人的主題是“九天攬?jiān)隆保还苍O(shè)計(jì)制作三臺(tái)機(jī)器人，兩臺(tái)自動(dòng)機(jī)器人，一臺(tái)手動(dòng)機(jī)器人。兩臺(tái)自動(dòng)機(jī)器人分別為“登月一號(hào)”和“登月二號(hào)”，一臺(tái)人工控制機(jī)器人為“太空炮車”?！暗窃乱惶?hào)”和“登月二號(hào)”的目標(biāo)是“中心籃框”和“中間籃筐”，“太空炮車”的目標(biāo)是在“人工控制機(jī)器人移動(dòng)區(qū)”內(nèi)對(duì)“外面籃筐”進(jìn)行投射，有機(jī)會(huì)有時(shí)間的話也對(duì)“中間籃筐”進(jìn)行投射。三臺(tái)機(jī)器人的總質(zhì)量不能超過50kg，“太空炮車”的質(zhì)量不能超過17kg。2取球機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與制作取球區(qū)域圖如下：如所述，球均勻分布在1200mm×1200mm的正方形區(qū)域內(nèi)，每個(gè)圓代表一個(gè)球。2.1取球方案分析方案一：采用取球筐機(jī)構(gòu)，簡(jiǎn)圖如下所示：取球筐的零件圖如下：同步帶上連接有光滑帶，圖如下：球的特征提取的主要原理如下：由于球的中心距離為300毫米，球的直徑為135毫米，根據(jù)球的分布情況，考慮時(shí)間在三分鐘內(nèi)進(jìn)行限制，以減少時(shí)間。球和球的擊球越多越好，但機(jī)器人的整體尺寸有一個(gè)極限。寬度不超過1200毫米，高度不超過1200毫米，因此每次取8個(gè)球比較好。由于質(zhì)量的限制，框架結(jié)構(gòu)被用來在穩(wěn)定的基礎(chǔ)上最小化質(zhì)量。籃子的大小是1100×490×150，如下圖所示：取球筐圖筐的表面有兩條同步帶，如上文所示，帶上有一條光滑的皮帶。每個(gè)同步由兩個(gè)同步輪驅(qū)動(dòng)，當(dāng)機(jī)器人到達(dá)球位置時(shí)，筐沿導(dǎo)軌下降并覆蓋八個(gè)球（因?yàn)楣饣騾^(qū)最初位于球籃的上表面）。籃子的底部是空的。然后電機(jī)驅(qū)動(dòng)同步輪，同步帶隨之移動(dòng)。同步帶移動(dòng)到筐的下表面，并將八個(gè)球引入籃中。如裝配圖所示，球筐有兩條線通過纏繞車輪連接到機(jī)器人機(jī)體的電機(jī)上。當(dāng)八球在球筐中時(shí)，電機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)，線拉籃球達(dá)到一定高度（由于導(dǎo)軌的高度限制和繞線2000毫米之前離開），所以這個(gè)一定的高度應(yīng)該小于2000毫米，然后兩個(gè)電機(jī)一起工作使球運(yùn)動(dòng)?；@筐（約20°）傾斜一定角度，與同步輪旋轉(zhuǎn)，平穩(wěn)皮帶旋轉(zhuǎn)到一定位置，籃筐露出一個(gè)洞，允許球通過；球進(jìn)入漏斗的另一側(cè)連接到漏斗變幅機(jī)構(gòu)，以保證球在變幅機(jī)構(gòu)中，在口中有一個(gè)小的電機(jī)和撥號(hào)連接，當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度，球進(jìn)入，電機(jī)旋轉(zhuǎn)另一個(gè)角度，球被擋住后，以保證球進(jìn)入變幅機(jī)構(gòu)，促進(jìn)康樂室內(nèi)投球。這項(xiàng)計(jì)劃是第一個(gè)提出解決方案，有許多困難和不成熟。首先，筐的尺寸太大，加上與筐相連的導(dǎo)軌，球部分占據(jù)面積的一半，即1200毫米×1200毫米。隨著車身和俯仰機(jī)構(gòu)的增加，整個(gè)手動(dòng)機(jī)器人的體積可以很大，質(zhì)量是可以想象的?？刂埔埠懿环奖悖覚C(jī)器人的感覺笨重。其次，在導(dǎo)軌與球筐側(cè)之間的小軸承滾動(dòng)和滑動(dòng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)一些問題，可能會(huì)卡住?；@子打得不好。第三：當(dāng)籃子上升時(shí)，它將達(dá)到一定高度并向漏斗傾斜。漏斗連接導(dǎo)軌，導(dǎo)向器的另一端與俯仰機(jī)構(gòu)連接。高度和角度之間存在矛盾。首先，俯仰機(jī)構(gòu)必須是1500毫米左右，最小值不能小于1350毫米（因?yàn)榛@筐的中心是1500毫米）。因此，由于與漏斗連接的導(dǎo)軌必須以一定角度傾斜以允許球進(jìn)入俯仰機(jī)構(gòu)，漏斗開口的高度應(yīng)高于1350mm，約1550mm。因此，籃子出口的高度應(yīng)為1550mm左右，不小于1550mm。取球筐傾斜20°后的尺寸如下圖所示：綜上所述，方案一有較多不合理之處，且不合理之處很難解決。出口高度不小于1550mm，傾角高度517mm。即使機(jī)器人底盤的高度不增加，出口高度也不超過2000毫米。第四，漏斗和籃筐必須在同一垂直平面上，以確保球滾出筐并落入漏斗中。因?yàn)榛@子是由兩條線組成的，它只能在垂直平面內(nèi)移動(dòng)。只有當(dāng)籃筐上升到漏斗高度以上時(shí)，球才能從籃筐掉落到漏斗中。然而，正因?yàn)檫@兩個(gè)在同一平面上，籃子不可避免地會(huì)干擾過程中的漏斗。為了解決這個(gè)問題，需要增加一個(gè)機(jī)構(gòu)，一個(gè)驅(qū)動(dòng)齒輪，將漏斗移過水平面，避免球筐，這使得整個(gè)組織更加復(fù)雜。綜上所述，該方案更加不合理、不合理，難以解決。方案二采用同步輪－摩擦帶機(jī)構(gòu)。裝配簡(jiǎn)圖如下頁(yè)所示。（正視圖）（側(cè)視圖）此方案的主要工作原理如下：如圖所示，機(jī)器人采用球和兩個(gè)輪子，兩個(gè)輪子之間的摩擦帶和連接到大輪軸框架上的兩個(gè)橢圓形槽。摩擦帶的張力可以通過調(diào)整大輪的位置來調(diào)整，通常是盡可能緊的。小輪有一個(gè)電動(dòng)機(jī)。當(dāng)電機(jī)工作時(shí)，小輪以一定的角速度旋轉(zhuǎn)。由于摩擦帶的張力，靜摩擦力將帶驅(qū)動(dòng)到速度V1運(yùn)動(dòng)，而帶也以靜摩擦力驅(qū)動(dòng)大輪。由于摩擦帶具有16個(gè)球的均勻連接，摩擦帶的作用是通過球板將球移動(dòng)到導(dǎo)向器1中。整個(gè)機(jī)器人以V2的速度移動(dòng)，因此均勻放置在手指區(qū)域的球被推入引導(dǎo)器1。軌道1可容納多達(dá)8個(gè)球，加上導(dǎo)向桿2，可同時(shí)安裝整個(gè)機(jī)器人約12個(gè)球。兩個(gè)輪子的直徑分別為Ф154mm和Ф284mm，相鄰兩片撥球板之間的線距離為196mm，撥球板的長(zhǎng)度為120mm，這些數(shù)據(jù)均經(jīng)過計(jì)算得出，使到當(dāng)取第一個(gè)球的時(shí)候撥球板不會(huì)和前方300mm處的第二個(gè)球發(fā)生干涉相撞而把球給撞亂。當(dāng)其中一個(gè)尺寸改變，其他幾個(gè)尺寸均要跟著改變。從出球口A里出來的球進(jìn)入導(dǎo)軌2，球在重力和慣性的作用下，滾向投射機(jī)構(gòu)，被導(dǎo)軌2末端的十字撥桿擋住。撥桿連接有小電機(jī)，電機(jī)每轉(zhuǎn)45°，撥桿也轉(zhuǎn)45°，其效果是使導(dǎo)軌2里最前面的一個(gè)球進(jìn)到投射機(jī)構(gòu)，而后面的球被撥桿擋住，用單片機(jī)控制小電機(jī)，從而就保證了可以控制到球是一個(gè)一個(gè)地進(jìn)入投射機(jī)構(gòu)的，給投射機(jī)構(gòu)帶來了很大的方便。次方案的困難之處是小輪電機(jī)的轉(zhuǎn)速和機(jī)器人前進(jìn)的速度要配合得很好，對(duì)單片機(jī)程序和傳感器要求較高。還有對(duì)機(jī)器人取球點(diǎn)的位置和取球時(shí)機(jī)器人前進(jìn)的路線方向要求較高，要求機(jī)器人停在合適的取球開始點(diǎn)上開始取球，并保證機(jī)器人在取球前進(jìn)時(shí)保持方向的不變，保證能在取球區(qū)域上一次性連續(xù)地取同一行（列）上的4個(gè)球，盡量節(jié)省時(shí)間。2.2取球方案的確定取球方案主要根據(jù)以下幾個(gè)方面來確定：案可行性及合理性；機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性；整個(gè)機(jī)構(gòu)的質(zhì)量；取球的動(dòng)作繁簡(jiǎn)程度；驅(qū)動(dòng)、傳動(dòng)鏈的數(shù)量；取球的時(shí)間；機(jī)構(gòu)外型的合理性、美觀程度。2.3機(jī)器人車身的設(shè)計(jì)機(jī)器人車身的造型和尺寸要配合取球機(jī)構(gòu)和投射點(diǎn)的高度來確定，其效果圖如下：車身的各尺寸如下圖：機(jī)器人身體的形狀和大小考慮以下因素：第一，的要求；Ii。捕集器的尺寸；第三，可填充的球的數(shù)目；投影端口的高度；第五，每個(gè)裝置在水平方向上的重心分布；第六，整個(gè)機(jī)器人的美觀和靈巧性。2.4關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)及制作2.4.1電機(jī)的確定在24V以下的直流電源是必需的。因此電機(jī)是一種具有DC24V額定電壓的電機(jī)，電機(jī)是機(jī)器人最重要的部件之一，加上游戲的質(zhì)量。因此，如何選擇重量輕、功率大、速度快、性能穩(wěn)定的電機(jī)，對(duì)整個(gè)電機(jī)的性能有著非常重要的影響。直流電動(dòng)機(jī)是電動(dòng)機(jī)的主要類型之一。直流電動(dòng)機(jī)由于其良好的調(diào)速性能，廣泛應(yīng)用于各種需要高速調(diào)節(jié)性能的場(chǎng)合。介紹了直流電動(dòng)機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)。（以下簡(jiǎn)稱“直流電機(jī)”是指“直流電機(jī)”）</>直流電機(jī)的主要工作原理，直流電機(jī)，有兩個(gè)電刷，直流電源和上電刷，所以電流從一個(gè)刷流，通過一個(gè)線圈和另一個(gè)線圈。根據(jù)電磁力定律，載流導(dǎo)體受電磁力的影響，導(dǎo)體的兩部分的力形成轉(zhuǎn)矩來旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)矩的方向是恒定的，所以轉(zhuǎn)子的方向總是在同一方向上。實(shí)際直流電機(jī)轉(zhuǎn)子上的繞組不是由一個(gè)線圈組成，而是一個(gè)數(shù)量以減少電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，繞組形式與單極DC電機(jī)相同。二、直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)：直流電機(jī)主要由兩部分組成，即靜止部分和旋轉(zhuǎn)部分，其余部分稱為定子，旋轉(zhuǎn)部分稱為轉(zhuǎn)子。定子（>定子）的主要部件包括：1個(gè)主磁極主磁極被用來產(chǎn)生主磁場(chǎng)。直流電動(dòng)機(jī)的主要磁極大部分不是永磁體，而是由直流電流激勵(lì)。主磁極由主磁芯和磁芯上設(shè)置的勵(lì)磁繞組組成。為了減少轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，將主桿的芯部制成一定形狀并用低碳鋼板固定，以減少轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)。磁芯裝有勵(lì)磁繞組，勵(lì)磁繞組繞繞組框架，絕緣絕緣。在主磁芯上設(shè)置的勵(lì)磁繞組按其用途分為兩種類型。一個(gè)是并聯(lián)繞組，另一個(gè)是一系列勵(lì)磁繞組。并聯(lián)繞組的數(shù)量較多，導(dǎo)線細(xì)，繞組數(shù)小，導(dǎo)線粗糙，部分電動(dòng)機(jī)也勵(lì)磁，主磁極用螺釘固定在機(jī)座上。主磁極的數(shù)量必須是均勻的。勵(lì)磁繞組的連接必須使相鄰主磁極的極性在N極與S極之間交替。2換向極是安裝在兩個(gè)磁極之間的一個(gè)小磁極。其功能是改善直流電機(jī)的換流條件，使電機(jī)在不受有害火花的情況下運(yùn)行。整流極結(jié)構(gòu)類似于主磁極。它由一個(gè)換向桿和一個(gè)位于核心處的換向器桿組成。棒被擰到機(jī)器的底部。換向器發(fā)生了很大的變化。磁極的數(shù)目通常等于主磁極的數(shù)目，并且在直流電動(dòng)機(jī)的最小功率下沒有換向極。換向極繞組與電樞繞組串聯(lián)，用于流過較大的電流，因此導(dǎo)體的截面較大，主磁極設(shè)置串聯(lián)繞組。未定義的閥座三功能是直流電機(jī)的主磁路和磁路部分的一部分，稱為磁軛，另一部分是機(jī)架結(jié)構(gòu)，主電極和反轉(zhuǎn)電極固定到軛架上。電機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分的兩端安裝在座椅的兩端，電機(jī)部分是機(jī)械部分。支持。閥座通常由鋼或鋼制成，以確保良好的磁性和機(jī)械性能。位于底座底部的一根腳用于電機(jī)的基礎(chǔ)上，4/>刷式刷裝置是在旋轉(zhuǎn)電樞電壓和電流中吸引（轉(zhuǎn)子）的功能，或?qū)⒐β始尤氲叫D(zhuǎn)電樞電流輸入中。電刷是以石墨為主的導(dǎo)電塊。它被放置在刷子中并且通過彈簧機(jī)構(gòu)的壓力被壓在換向器的表面上，并且馬達(dá)沿著換向器的表面運(yùn)行。三電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的條件由于球機(jī)（小輪上的電機(jī)）需要以一定的速度運(yùn)行，電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行能力對(duì)球的有效和成功的提取起著重要的作用。由于底盤電機(jī)和球電機(jī)驅(qū)動(dòng)球相互配合，兩個(gè)電機(jī)的勻速運(yùn)動(dòng)能力非常重要，尤其是球的穩(wěn)定運(yùn)行。在機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)中，電機(jī)和生產(chǎn)機(jī)械是一體的。為了使系統(tǒng)運(yùn)行正常，有必要使電機(jī)的機(jī)械特性和生產(chǎn)機(jī)械的機(jī)械特性盡可能地相互配合。良好協(xié)調(diào)的最基本要求是系統(tǒng)應(yīng)該能夠順利運(yùn)行。機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行具有以下意義：第一，系統(tǒng)應(yīng)能夠以一定的速度和恒定的速度運(yùn)行；其次，當(dāng)系統(tǒng)受到外部干擾（如電壓波動(dòng)、負(fù)載轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)等）時(shí)，操作系統(tǒng)的NG速度略有變化。在消除干擾后，可以保證系統(tǒng)恢復(fù)到原來的速度。當(dāng)電機(jī)以任何速度驅(qū)動(dòng)負(fù)載時(shí)，電機(jī)和負(fù)載的轉(zhuǎn)矩受它們各自的機(jī)械特性的限制，并且不一定相等。如果電機(jī)的轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，則系統(tǒng)處于加速狀態(tài)，并且如果電機(jī)的轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，則系統(tǒng)處于減速狀態(tài)。為了保持系統(tǒng)以恒定速度運(yùn)行，必要的條件是電機(jī)軸上的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩TM和被轉(zhuǎn)換成電機(jī)軸的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TTL大小相等，方向相反，彼此平衡。從T-N坐標(biāo)平面的角度來看，這意味著電機(jī)的機(jī)械特性曲線與生產(chǎn)機(jī)械的機(jī)械特性曲線之間必須有一個(gè)交點(diǎn)。如下圖所示，曲線1是異步電機(jī)的機(jī)械特性，2的機(jī)械特性為電機(jī)驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械（恒轉(zhuǎn)矩模型），兩個(gè)特性曲線交點(diǎn)A和B，交點(diǎn)常稱為驅(qū)動(dòng)SY。莖稈平衡2.4.2摩擦帶的設(shè)計(jì)及制作摩擦帶也是機(jī)器人的重要組成部分。該摩擦帶的效果與同步帶的效果相似，但由于齒輪帶和同步帶的重量，所以不選擇同步帶。由于摩擦帶的方式和靜摩擦輪接近于與驅(qū)動(dòng)輪表面相同的線速度運(yùn)動(dòng)，另一方面，由于靜態(tài)，它帶動(dòng)大摩擦輪（來自摩托車輪）。摩擦帶的外表面與球板（如左側(cè)所示）連接，將球拉入導(dǎo)向器，然后沿導(dǎo)軌運(yùn)送球。球板的材料是薄鋁板，鉚接在摩擦帶上，因此摩擦帶應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和韌性。表面應(yīng)具有足夠的粗糙度。經(jīng)過連續(xù)的搜索和測(cè)試，已知的摩擦帶被稱為“條形基帶”?；挠腥龑硬牧?，其中一層位于中間，另一層為纖維。這種材料的特性使摩擦帶具有表面粗糙、強(qiáng)度和韌性的特點(diǎn)。如下所示。摩擦帶的尺寸參數(shù)為：３１０４（周長(zhǎng)）×４０（寬）×１.５（厚）2.4.3取球輪的設(shè)計(jì)及制作在接收機(jī)構(gòu)中，小輪（主動(dòng)輪）由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，摩擦帶由靜摩擦力驅(qū)動(dòng)，摩擦帶由靜摩擦力驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)大輪運(yùn)動(dòng)（從驅(qū)動(dòng)輪）。因此，車輪表面和摩擦帶必須具有一定的靜摩擦系數(shù)，以保證整個(gè)機(jī)構(gòu)的平穩(wěn)傳遞。但直徑為175和284μm的成品輪是非常重的，所以我們只能選擇合適的材料來創(chuàng)造符合摩擦和車輪質(zhì)量要求。最后，選用在鑄機(jī)中使用的尼龍輪作為加工材料。如左邊所示。尼龍材料具有很強(qiáng)的耐用性，耐酸堿和各種油漬，具有一定的耐沖擊性，低噪音。主動(dòng)輪的零件圖如下（開三個(gè)橢圓孔是為了減輕質(zhì)量）：制作出來的主動(dòng)輪的效果圖如下：從動(dòng)輪的零件圖如下（開六個(gè)扇形孔是為了減輕質(zhì)量）：制作出來的從動(dòng)輪的效果圖如下：2.4.4驅(qū)動(dòng)軸的設(shè)計(jì)及制作取球機(jī)構(gòu)中有兩個(gè)軸，即小輪軸和大輪軸?？紤]到材料的質(zhì)量和加工的簡(jiǎn)便性以及強(qiáng)度，小輪軸材料用鋁，零件圖如下：大輪軸則用不銹鋼管代替，由于大輪子與軸是有相對(duì)滑動(dòng)的（小輪軸與小輪子之間沒有相對(duì)滑動(dòng)），所以，還需要一個(gè)軸承，軸承則用塑料王加工而成，尺寸是與不銹鋼管和大輪子中心孔配做。2.4.5導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)及制作考慮到質(zhì)量盡量輕的原則。導(dǎo)軌1用若干條鋼線拉直而成。導(dǎo)軌2則是錫箔筒，有一定的剛性和強(qiáng)度，而質(zhì)量則是非常地輕。2.5取球機(jī)構(gòu)的安裝與調(diào)試球機(jī)構(gòu)的零件根據(jù)圖紙制造和裝配。通過適當(dāng)調(diào)整兩個(gè)輪子的垂直距離，可以調(diào)整摩擦帶的張力，以提高球的效果。當(dāng)球被移除時(shí)，球電機(jī)和底盤輪轂電機(jī)以一定的速度協(xié)同工作。在機(jī)器人的未定義過程中，前向球被逐個(gè)推入導(dǎo)向器1