【輔助投籃機(jī)器人設(shè)計(jì)7600字（論文）】

輔助投籃機(jī)器人設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-3"\h\u17224摘要 I19342第1章緒論 1323171.1輔助投籃機(jī)器人的研究背景與現(xiàn)實(shí)意義 258171.2輔助投籃機(jī)器人的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 220825第2章總體方案設(shè)計(jì)及參數(shù)確認(rèn) 351672.1總體方案設(shè)計(jì) 3140082.1.1工作原理 311342.1.2輔助投籃機(jī)器人總體設(shè)計(jì) 3225412.2輔助投籃機(jī)器人的參數(shù)確定 4207002.2.1輔助投籃機(jī)器人各部件尺寸、型號(hào)確定 4198692.2.2彈簧選擇 469712.3本章小結(jié) 414959第3章輔助投籃機(jī)器人傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 524603.1取球方案分析 517673.2機(jī)器人車身的設(shè)計(jì) 6151083.3關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì) 854723.3.1摩擦帶的設(shè)計(jì) 8292193.3.2取球輪的設(shè)計(jì) 8267573.3.4驅(qū)動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 10119763.3.5導(dǎo)軌的設(shè)計(jì) 10126623.4傳動(dòng)系統(tǒng)的安裝與調(diào)試 1029689第4章其他零部件的設(shè)計(jì) 11112544.1萬向輪的選擇 11102064.2電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪的設(shè)計(jì) 1185064.2.1計(jì)算滾動(dòng)阻力 1191774.2.2空氣阻力的計(jì)算 12281824.2.3加速度阻力 12323834.2.4電機(jī)功率的估算 1339884.3彈簧裝置支架設(shè)計(jì) 1398164.4電磁裝置的設(shè)計(jì) 1344084.5輔助投籃機(jī)器人總裝圖 14234294.6本章小結(jié) 1421123第5章驅(qū)動(dòng)輪零件 15183755.1電機(jī)的選擇 1513965.2聯(lián)軸器的設(shè)計(jì) 15121465.3驅(qū)動(dòng)輪支架設(shè)計(jì) 1556495.4驅(qū)動(dòng)輪設(shè)計(jì) 16192895.5驅(qū)動(dòng)輪總裝圖 17274595.6本章小結(jié) 176836結(jié)語 1813191參考文獻(xiàn) 19第1章緒論機(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)。雖然在中國的機(jī)器人的研究和開發(fā)起步較晚，但在國家有關(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，為中國機(jī)器人技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。機(jī)器人科學(xué)是一門綜合了機(jī)械、電子、材料、計(jì)算機(jī)、傳感器、仿生、人工智能等多種前沿科學(xué)的綜合性學(xué)科，是最能體現(xiàn)一個(gè)國家基礎(chǔ)科學(xué)技術(shù)和制造業(yè)水平的學(xué)科之一。近年來，隨著計(jì)算機(jī)、傳感器和人工智能等技術(shù)的飛速進(jìn)步，機(jī)器人科學(xué)得到了前所未有的發(fā)展。在制造行業(yè)中，尤其是汽車工業(yè)，機(jī)器人已經(jīng)成為生產(chǎn)線上的主力，可以說一個(gè)企業(yè)其生產(chǎn)線上機(jī)器人的質(zhì)量和數(shù)量幾乎可以說明這個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)效率和水平。不僅如此，機(jī)器人的應(yīng)用也擴(kuò)展到很多其他領(lǐng)域，比如偵察、探測(cè)機(jī)器人，護(hù)理機(jī)器人，農(nóng)業(yè)機(jī)器人，甚至還有家用的清潔機(jī)器人。非工業(yè)用途的研究型和教學(xué)型機(jī)器人，其意義遠(yuǎn)不僅是它們自身所能帶來的直接經(jīng)濟(jì)價(jià)值。這類機(jī)器人往往是各種學(xué)科最新技術(shù)的交叉實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，在新型機(jī)器人上應(yīng)用的技術(shù)有可能很快就出現(xiàn)在其他領(lǐng)域的實(shí)際產(chǎn)品中，不但促進(jìn)了機(jī)器人自身的發(fā)展，也帶動(dòng)了其他相關(guān)領(lǐng)域產(chǎn)品的進(jìn)步。當(dāng)今世界，機(jī)器人特別是工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)規(guī)模巨大的產(chǎn)業(yè)。據(jù)粗略估算，全球現(xiàn)在至少有76萬臺(tái)機(jī)器人正投入使用。中國于1972年開始研制自己的工業(yè)機(jī)器人。2000年我國工業(yè)機(jī)器人的擁有量約為3500臺(tái)，其中國產(chǎn)的占五分之一。研究與市場(chǎng)脫節(jié)是我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化過程中一個(gè)急需解決的問題。同時(shí)，我國的企業(yè)也缺少大規(guī)模集成的經(jīng)驗(yàn)，難以形成很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。為了改善落后局面，使我國在相關(guān)領(lǐng)域能夠迅速達(dá)到世界先進(jìn)水平，我們必須做到技術(shù)超越，利用技術(shù)的優(yōu)勢(shì)彌補(bǔ)不足。而各類機(jī)器人競(jìng)賽就是進(jìn)行機(jī)器人科學(xué)教育和研究的一個(gè)非常好的途徑，也是向大眾普及機(jī)器人知識(shí)、提高全社會(huì)對(duì)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)關(guān)注程度的極佳渠道。每年世界各地都有各種主題的機(jī)器人比賽，但是在籃球方面的機(jī)器人比賽還沒有盛行，所以本文將對(duì)輔助投籃機(jī)器人的設(shè)計(jì)展開研究，希望此篇論文能夠我給體育機(jī)器人賽事的發(fā)展提供理論上的支撐。1.1輔助投籃機(jī)器人的研究背景與現(xiàn)實(shí)意義我國作為一個(gè)體育強(qiáng)國，在體育運(yùn)動(dòng)方面發(fā)展的越來越強(qiáng)大，乒乓球穩(wěn)居世界第一，排球水平在郎平郎指導(dǎo)的帶領(lǐng)下名列前茅，但在籃球方面面對(duì)具有天賦而且實(shí)力強(qiáng)勁的美國還是略遜一籌，美國籃球運(yùn)動(dòng)員們天生個(gè)頭高大，身體素質(zhì)明顯高過我們國家的運(yùn)動(dòng)員，眾所周知籃球是一項(xiàng)對(duì)抗尤為激烈的體育項(xiàng)目，在對(duì)抗如此激烈的籃球運(yùn)動(dòng)上我們不會(huì)占據(jù)很大的優(yōu)勢(shì)，因此投籃的命中率在一場(chǎng)比賽中會(huì)顯得尤為重要。正是在這樣的背景下，一款能夠輔助人進(jìn)行投籃訓(xùn)練的輔助投籃機(jī)器人便應(yīng)運(yùn)而生了。輔助投籃機(jī)器人的最本質(zhì)功能便是通過傳感器追蹤人的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，當(dāng)人做出投籃動(dòng)作時(shí)，機(jī)器人上方的彈簧手做出反應(yīng)，通過彈簧裝置模仿人體的手臂對(duì)投籃者進(jìn)行投籃干擾。此款機(jī)器人面向的是所有籃球興趣愛好者，投籃也是籃球運(yùn)動(dòng)中最基礎(chǔ)的，根據(jù)調(diào)查和采訪打籃球的人，我們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)普遍存在的問題，有些人在日常一個(gè)人訓(xùn)練投籃時(shí)命中率會(huì)非常的高，但是到了賽場(chǎng)上打比賽的時(shí)候命中率會(huì)下降的特別快，這個(gè)問題產(chǎn)生的原因就是人們?cè)谕痘@時(shí)沒有進(jìn)行干擾訓(xùn)練，當(dāng)你打比賽受到干擾時(shí)訓(xùn)練的投籃動(dòng)作會(huì)產(chǎn)生變形，這個(gè)輔助投籃機(jī)器人的設(shè)計(jì)會(huì)很好的解決這個(gè)問題。1.2輔助投籃機(jī)器人的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀當(dāng)前我國的智能機(jī)器人發(fā)展迅速，許多產(chǎn)業(yè)的機(jī)器人變得越來越智能化，隨著人們的人均收入的不斷提高，也對(duì)自身的生活品質(zhì)有了更高的要求，同時(shí)隨著新的年輕一代逐漸長(zhǎng)大，父母在工作上的壓力越來越大，同時(shí)陪同孩子的時(shí)間越來越少，現(xiàn)有的機(jī)器人已經(jīng)明顯沒有辦法達(dá)到這些要求。在平時(shí)訓(xùn)練投籃的過程中，難免會(huì)有獨(dú)自一個(gè)人的情況，本設(shè)計(jì)有著自動(dòng)傳感追蹤功能設(shè)計(jì)，會(huì)對(duì)一個(gè)人的投籃水平進(jìn)乃至一個(gè)國家的籃球事業(yè)做出貢獻(xiàn)，目前市面上暫無此款機(jī)器人，與之相類似的有守門員機(jī)器人。第2章總體方案設(shè)計(jì)及參數(shù)確認(rèn)2.1總體方案設(shè)計(jì)2.1.1工作原理將一個(gè)信號(hào)發(fā)射裝置放在人體上源源不斷的發(fā)出信號(hào)，而在本設(shè)計(jì)的機(jī)器人內(nèi)部裝有信號(hào)接收裝置，它可以在當(dāng)人體與機(jī)器人位置比較接近時(shí)接收到處在人體的信號(hào)發(fā)射裝置發(fā)射而來的信號(hào)，通過判斷距離從而可以定位人體的位置接著進(jìn)行信號(hào)處理，調(diào)整好與人身上發(fā)射裝置的距離，與此同時(shí)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)讓機(jī)器人可以通過電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)輪子的轉(zhuǎn)動(dòng)朝人的位移方向做出移動(dòng)。當(dāng)人的運(yùn)動(dòng)發(fā)生停止并且準(zhǔn)備投籃時(shí)，接收器接收到發(fā)射裝置停止運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)機(jī)器人上方的彈簧裝置模擬干擾投籃動(dòng)作。2.1.2輔助投籃機(jī)器人總體設(shè)計(jì)輔助投籃機(jī)器人主要由整體軀干、驅(qū)動(dòng)裝置、控制裝置、彈簧機(jī)構(gòu)等部件組成。（1）驅(qū)動(dòng)裝置機(jī)器人一共有四個(gè)輪子，位于后半部分的兩個(gè)輪選用萬向輪，它可以隨意旋轉(zhuǎn)，并且能夠起到支撐的作用。前面則為電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪，可以為機(jī)器人位移時(shí)提供動(dòng)能，同時(shí)也可以通過轉(zhuǎn)動(dòng)來使機(jī)器人達(dá)到轉(zhuǎn)向的目的。（2）軀干部分軀干整體形狀設(shè)計(jì)為圓臺(tái)狀，分為底座和軀干部位，材質(zhì)選為硬質(zhì)塑料能夠盡可能的減輕機(jī)器人重量，圓臺(tái)狀能夠提高機(jī)器人運(yùn)動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性以及減小在運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的空氣阻力。（3）控制結(jié)構(gòu)采用BLK-MD-BC04-B藍(lán)牙模塊，支持UART,

USB,

SPI,

PCM,

SPDIF等接口，并支持SPP藍(lán)牙串口協(xié)議，這是一款公司自主研發(fā)的藍(lán)牙模塊，它的優(yōu)點(diǎn)十分多，不僅價(jià)格便宜，工作時(shí)的功耗也非常低，體積也很小，方便安裝在機(jī)器上，最重要的是它的靈敏性不錯(cuò)，受外界干擾的能力比較強(qiáng)，它的功能非常完善，僅僅需要少量的元件即可發(fā)揮它強(qiáng)大的功能。單片機(jī)通過采集藍(lán)牙數(shù)據(jù)，判斷人的當(dāng)前位置，然后控制直流電機(jī)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人能夠追蹤人的運(yùn)動(dòng)并且對(duì)于投籃動(dòng)作做出攔截反應(yīng)。（4）彈簧結(jié)構(gòu)為了模仿人體對(duì)于投籃訓(xùn)練者的干擾，采用彈簧結(jié)構(gòu)，通過焊接的方式，將桿和鋼板焊接在一起，彈簧壓縮后恢復(fù)原長(zhǎng)會(huì)產(chǎn)生一定的彈力，底部為吸盤式電磁鐵，通過電流控制根據(jù)電磁轉(zhuǎn)換的原理實(shí)行彈簧的壓縮，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)人投籃時(shí)的干擾。圖2.1投籃機(jī)器人總體結(jié)構(gòu)圖（1）交叉升降架(2)導(dǎo)軌槽（3）滾動(dòng)軸承(4)頂板(5)彎臂（6）旋轉(zhuǎn)支撐座(7)第一轉(zhuǎn)軸（8）彎臂(9)第一轉(zhuǎn)軸抓手(10)電池組(11)智能控制柜(12)(13)智能控制芯片(14)若干電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(15)移動(dòng)輪(16)電動(dòng)機(jī)(17)變速箱(18)操作手柄2.2輔助投籃機(jī)器人的參數(shù)確定2.2.1輔助投籃機(jī)器人各部件尺寸、型號(hào)確定輔助投籃機(jī)器人的總體尺寸，輔助投籃機(jī)器人軀體為下底80cm,上底為40cm高為120cm的掏空臺(tái)體，薄壁厚度約為5mm，臺(tái)體中間有一個(gè)掏孔的鋼板，其作用是能夠?yàn)閺椈商峁┲巫饔?，上方為彈簧裝置其中用40cm的桿連接上下支架。本設(shè)計(jì)共有四個(gè)輪子，分別是兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪和兩個(gè)萬向輪，最上方的模擬干擾手為40cm。2.2.2彈簧選擇彈簧選擇原長(zhǎng)為30cm,勁度系數(shù)較小，因?yàn)閯哦认禂?shù)越小，彈簧進(jìn)行單位長(zhǎng)度的形變量所需要的力越小，本設(shè)計(jì)的彈簧是為了能夠使上方干擾臂以一定加速度運(yùn)動(dòng)，因此不需要太大勁度系數(shù)的力。彈簧的勁度系數(shù)主要跟制造彈簧時(shí)我們規(guī)定的彈簧的大小以及材質(zhì)有關(guān)，彈簧材料直徑越大，彈簧的圈數(shù)和密度越少，工作環(huán)境溫度越低則彈簧的勁度系數(shù)就越大。因此本設(shè)計(jì)彈簧的選擇應(yīng)該是長(zhǎng)度為30cm，外徑為6cm左右，圈數(shù)為6圈，彈簧絲直徑為6mm的低碳鋼作為設(shè)計(jì)彈簧的材質(zhì)，以此用來保證彈簧的彈性。2.3本章小結(jié)本章主要確定以及選擇設(shè)計(jì)的總體方向和各部分零部件的尺寸，通過選擇外部材料和內(nèi)部零部件，使設(shè)計(jì)有了整體的規(guī)劃，將大致框架確定好后接下來能夠確定其他零部件的設(shè)計(jì)進(jìn)行計(jì)算校核。輔助投籃機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1電源電路如下圖所示，我們需要將最開始的電壓通過傳導(dǎo)最后變成的電壓作為此單片機(jī)工作電源電路的提供源。開始時(shí)電壓通過傳導(dǎo)經(jīng)過有著三個(gè)引腳的三端穩(wěn)壓器型，它后面的表示將電壓穩(wěn)定為，電壓接著通過圖中3的線路傳導(dǎo)致線性穩(wěn)壓芯片，它可將的電壓穩(wěn)定為的電壓給單片機(jī)提供電源。本設(shè)計(jì)所選擇的兩款單片機(jī)都是進(jìn)行正電壓輸出的三端穩(wěn)壓電路，它們的連接方式比較簡(jiǎn)單，容易操作而且成本非常低，對(duì)于我們來說是一個(gè)非常不錯(cuò)的選擇。圖3-1穩(wěn)壓芯片接下來我們選擇的是開關(guān)電源芯片，它屬于降壓型電源管理單片集成電路的開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器，上述通過穩(wěn)壓傳導(dǎo)將穩(wěn)定成的電壓的最主要的最主要目的就是為了給它提供電源。系列的工作模式分為正常功耗與低功耗兩種模式，它的輸出電壓分為、、、等，其最大輸出電壓為。此系列的的控制器適用于簡(jiǎn)單的高頻率變?yōu)榈皖l率的變換器、正極和負(fù)極互相轉(zhuǎn)換的變換器。根據(jù)它的輸出電壓大小又細(xì)致的劃分為、、、等。控制芯片不僅能夠簡(jiǎn)化我們對(duì)于電路設(shè)計(jì)時(shí)的步驟，同時(shí)還節(jié)約了設(shè)計(jì)時(shí)的所需要的成本，它的低功耗模式可以增加其使用壽命并且可以外部控制，僅僅通過幾個(gè)外圍元件就可實(shí)現(xiàn)控制的目的。圖3-2LM2596電源芯片上圖所示中，有兩個(gè)濾波電容和,從左邊進(jìn)入芯片第一個(gè)是輸入濾波電容，當(dāng)電壓由于電流或其他因素影響產(chǎn)生突變時(shí)，他能抑制住這種電壓的突變，并且在控制器需要電流導(dǎo)通的時(shí)候能夠提供電流，保證其能夠正常工作。整個(gè)芯片中有一個(gè)二極管,當(dāng)開關(guān)關(guān)閉時(shí)，電流停止傳導(dǎo)，此時(shí)二極管可以為電感L提供電流。最右邊則是輸出濾波電容，當(dāng)整個(gè)環(huán)路通電時(shí)，它能夠?yàn)檎麄€(gè)環(huán)路提供穩(wěn)定電壓。3.2主控芯片系列單片機(jī)是一款性價(jià)比高、功能強(qiáng)大具有八位精簡(jiǎn)指令集的微控制器。該系列的微型控制單元具有許多實(shí)用的功能，由于它的flash存儲(chǔ)器能夠進(jìn)行多次程序的編寫，這讓使用者能夠更加方便的使用這款單片機(jī)。它擁有兩個(gè)不同的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器，和，可進(jìn)行普通數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，而可以用來進(jìn)行對(duì)序號(hào)、校準(zhǔn)數(shù)據(jù)等非易失性數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。對(duì)于其模擬功能來說，該單片機(jī)包含一個(gè)多通道位轉(zhuǎn)換器和雙比較器的功能。此產(chǎn)品擁有多個(gè)定時(shí)器模塊，可為使用者進(jìn)行定時(shí)、脈沖產(chǎn)生及產(chǎn)生帶來非常大的方便。它的內(nèi)部安裝有完整的和功能，此功能的巨大優(yōu)點(diǎn)是能為設(shè)計(jì)產(chǎn)品的人提供易于與外部硬件通信的接口。內(nèi)部保護(hù)特性，例如看門狗定時(shí)器、低電壓復(fù)位和低電壓檢測(cè)等功能的設(shè)置，再加上優(yōu)秀的抗干擾和保護(hù)性能，當(dāng)該微控制器在比較惡劣的環(huán)境下比如受到外界嚴(yán)重電磁干擾的情況下依舊能夠正常工作。該微控制器提供了諸多的功能選項(xiàng)，它的內(nèi)部還構(gòu)建了完整實(shí)用系統(tǒng)振蕩器，不需要其他的外圍元器件。由于其能夠在不同的工作狀態(tài)之間進(jìn)行穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換，能夠減少功耗，并且優(yōu)化了單片機(jī)的操作。再加上時(shí)基功能、靈活的I/0

使用等諸多其他的優(yōu)秀特性，使得該微控制器應(yīng)用廣泛，例如量測(cè)儀表、工業(yè)控制、各種小型家電、醫(yī)療健康器材、電機(jī)控制等方面。其引腳圖如下圖所示圖3-3HT66F60A單片機(jī)3.3藍(lán)牙模塊本設(shè)計(jì)采用藍(lán)牙通信模塊,藍(lán)牙通信模塊為一款自主開發(fā)的無線數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)品，使用它時(shí)能耗較低，占用空間位置很小，而且價(jià)格便宜靈敏性非常高，受到外界干擾的能力很強(qiáng)，是現(xiàn)如今藍(lán)牙數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域智能化的性價(jià)比非常高的產(chǎn)品。圖3-4BLK-MD-BC04-B藍(lán)牙模塊3.4主程序模塊實(shí)現(xiàn)超聲波傳感器的數(shù)據(jù)采集、判斷;電機(jī)的控制；串口數(shù)據(jù)的發(fā)送等功能。通過系統(tǒng)初始化運(yùn)行，將采集到的藍(lán)牙數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理最后向單片機(jī)發(fā)送串口數(shù)據(jù)。圖3-5主程序模塊運(yùn)行第4章其他零部件的設(shè)計(jì)4.1萬向輪的選擇本設(shè)計(jì)底部共有四個(gè)輪子，前面兩個(gè)為電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪，后面兩個(gè)為萬向輪也就是所謂的活動(dòng)腳輪，它可以進(jìn)行三百六十度的旋轉(zhuǎn)。萬向輪的主要目的是提供支撐，在機(jī)器進(jìn)行轉(zhuǎn)向等指令時(shí)能夠讓機(jī)器變得平穩(wěn)。圖4-1萬向輪4.2電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪的設(shè)計(jì)此機(jī)器人在行駛的過程中難免會(huì)受到各種阻力，其中包括的力有滾動(dòng)阻力，空氣阻力，加速度阻力等，而這些力統(tǒng)統(tǒng)都由驅(qū)動(dòng)力來克服。圖4-2驅(qū)動(dòng)輪4.2.1計(jì)算滾動(dòng)阻力式（4-1）上述式子中是該機(jī)器人的輪子與籃球場(chǎng)表面的滾動(dòng)摩擦阻力，是輪子與軸承之間的阻力。式（4-2）上面式子中，P表示的是輪子和地面間的壓力及整個(gè)機(jī)器人的整體重量，輔助投籃機(jī)器人的總體重量為60kg，則,d為車輪軸直徑，設(shè)計(jì)數(shù)值為，D為車輪直徑，在該設(shè)計(jì)中，Q為輪子所受的載荷，而為摩擦因數(shù)通常為0.015代入式子中：4.2.2空氣阻力的計(jì)算空氣阻力是當(dāng)機(jī)器人開始運(yùn)動(dòng)時(shí)由于和周圍的空氣產(chǎn)生了相對(duì)位移從而形成的作用在軀干部位的阻力，而影響空氣阻力大小的原因有很多，比如外部環(huán)境的影響風(fēng)，風(fēng)的大小會(huì)影響所受空氣阻力的大?。贿€與機(jī)器人的體積大小以及所用材料的材質(zhì)有關(guān)，當(dāng)所用的材質(zhì)比較光滑時(shí)，受到的阻力相對(duì)會(huì)比較小；當(dāng)運(yùn)動(dòng)時(shí)速度的大小也會(huì)影響所受阻力的大小。本設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)速度較低，工作環(huán)境中風(fēng)的影響不會(huì)太大，而且整體的設(shè)計(jì)為圓臺(tái)狀光滑表面，因此所受的空阻力會(huì)十分小可以忽略不計(jì)，則4.2.3加速度阻力當(dāng)機(jī)器人開始加速時(shí)，需要克服自身的重量產(chǎn)生的慣性力，這個(gè)慣性力即為加速度阻力。下面為計(jì)算公式：式（4-3）式子中m為本設(shè)計(jì)滿載時(shí)的重量，而為旋轉(zhuǎn)慣量換算系數(shù)，它的值經(jīng)過查表可得為1.06，則為機(jī)器人加速時(shí)加速度的最大值,代入可得4.2.4電機(jī)功率的估算電機(jī)驅(qū)動(dòng)功率的公式：式（4-4）本設(shè)計(jì)中為雙驅(qū)動(dòng)輪結(jié)構(gòu)，因此n=2,為電機(jī)的工作效率，是最大速度，代入公式4.3彈簧裝置支架設(shè)計(jì)機(jī)器人的軀干部位為厚度5mm的硬質(zhì)塑料所組成的掏空臺(tái)體，中間被一塊硬質(zhì)鋼板分隔，鋼板中央掏出一個(gè)小孔，為了能夠讓桿能通過鋼板與上方彈簧裝置連接，鋼板中心設(shè)計(jì)一個(gè)卡槽用來加固彈簧。圖4-3支架結(jié)構(gòu)上圖為彈簧裝置的支架結(jié)構(gòu)，它的下面為長(zhǎng)度100mm寬度50mm的鋼板，它的作用是當(dāng)彈簧受到擠壓變形后，整個(gè)支架會(huì)向下產(chǎn)生一段位移，在鋼板下方有電磁裝置，通電后產(chǎn)生磁場(chǎng)可以將鋼板吸住。鋼板的上方為焊接的桿，它的作用是連接上方鋼板與下方鋼板，長(zhǎng)度為400mm，桿上半部位板的上方連接有兩個(gè)模擬人體手臂的橡膠手進(jìn)行投籃干擾。4.4電磁裝置的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)需要電磁裝置用來產(chǎn)生磁場(chǎng)使彈簧機(jī)構(gòu)產(chǎn)生作用，其工作原理為通電螺線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，其三維圖如圖4-4所示圖4-4電磁裝置4.5輔助投籃機(jī)器人總裝圖圖4-5總裝圖4.6本章小結(jié)本章主要是對(duì)其他重要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算，重要零部件有萬向輪以及驅(qū)動(dòng)輪，對(duì)其進(jìn)行三維建模的繪制，對(duì)于驅(qū)動(dòng)輪進(jìn)行了電機(jī)的計(jì)算選擇，其次對(duì)于彈簧支架以及彈射裝置進(jìn)行了設(shè)計(jì)及三維建模，最后和整體的零部件進(jìn)行總體的裝配，一個(gè)大體上較為完整的輔助投籃機(jī)器人設(shè)計(jì)便設(shè)計(jì)出來。致謝第5章驅(qū)動(dòng)輪零件5.1電機(jī)的選擇本設(shè)計(jì)選用型號(hào)電機(jī)，其額定輸出功率為300W，其圖如圖5-1所示圖5-1伺服電機(jī)5.2聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)由于的價(jià)格比45鋼貴，在考慮經(jīng)濟(jì)的方面上本設(shè)計(jì)的聯(lián)軸器采用45鋼的材質(zhì)，它能夠大大降低設(shè)計(jì)的成本，圖如5-2所示圖5-2聯(lián)軸器5.3驅(qū)動(dòng)輪支架設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)輪支架的作用是連接輪子與機(jī)器人底座，能夠保證在電機(jī)帶動(dòng)輪子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，機(jī)器能夠平穩(wěn)移動(dòng)，材質(zhì)同樣選擇為45鋼，如圖5-3所示圖5-3輪架5.4驅(qū)動(dòng)輪設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)輪外圈為軟橡膠材質(zhì)，其優(yōu)點(diǎn)為不僅能夠減少使用時(shí)的噪音，而且相比硬質(zhì)橡膠能夠更加貼合運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地的使用，如圖5-4所示圖5-4驅(qū)動(dòng)輪5.5驅(qū)動(dòng)輪總裝圖圖5-5驅(qū)動(dòng)輪5.6本章小結(jié)本章主要對(duì)驅(qū)動(dòng)輪的各部分零件進(jìn)行了介紹和設(shè)計(jì)，我先將驅(qū)動(dòng)輪的輪架設(shè)計(jì)出來，然后將電機(jī)與輪架進(jìn)行裝配，接著將電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與驅(qū)動(dòng)輪進(jìn)行配合，最后一個(gè)完整的驅(qū)動(dòng)輪便應(yīng)運(yùn)而生了。結(jié)語本畢業(yè)設(shè)計(jì)根據(jù)現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)際需求與痛點(diǎn)，在現(xiàn)如今科技水平迅速發(fā)展的生活里為人們能夠更好地生活設(shè)計(jì)出新型機(jī)器，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的一次性能飛躍。此輔助投籃機(jī)器人具有智能化的特點(diǎn)，在沒有人幫助自己進(jìn)行高強(qiáng)度對(duì)抗投籃訓(xùn)練時(shí)用來輔助自己進(jìn)行投籃練習(xí)，大大促進(jìn)了投籃訓(xùn)練的智能化，也推動(dòng)者體育方面的設(shè)計(jì)發(fā)明向著智能化與標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展。在本畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，先后進(jìn)行了控制裝置，彈簧裝置，電磁裝置以及傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)，通過查閱相關(guān)資料與計(jì)算相關(guān)數(shù)據(jù)，分析了現(xiàn)如今與其工作原理相似的機(jī)器，并向老師進(jìn)行了專業(yè)方面的請(qǐng)教，最終相對(duì)完整的設(shè)計(jì)出了這款輔助投籃機(jī)器人。我相信隨著人們的生活水平的持續(xù)不斷的提高，人們?cè)谌粘Ｉ钪幸矔?huì)需要越來越多的智能化、專業(yè)化的體育設(shè)備來代替以往耗費(fèi)人力的運(yùn)動(dòng)，這當(dāng)中全世界都在打的籃球無疑會(huì)是最重要的一部分。而大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、5G、人工智能也將更加深度的與之融合，這是未來的一大必然趨勢(shì)，當(dāng)緊隨這一趨勢(shì)時(shí)我們?cè)O(shè)計(jì)、制造出來的產(chǎn)品獲得成功的概率將會(huì)大幅增加。此款輔助投籃機(jī)器人正是在這一大趨勢(shì)之下應(yīng)運(yùn)而生，其也必定將為市場(chǎng)產(chǎn)品的更新與推廣提供理論依據(jù)與實(shí)踐基礎(chǔ)，為大眾生活的多姿多彩貢獻(xiàn)一份力量。本畢業(yè)設(shè)計(jì)作為一款全新的輔助投籃機(jī)器人產(chǎn)品自身肯定依舊