自动控制元件课程设计--网球训练服务机器人的设计

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1、1 课程设计说明书（论文）课程设计说明书（论文） 课程名称： 自动控制元件及线路 设计题目： 网球训练服务机器人的设计 院系： 班级： 设 计 者： 学号： 指导教师： 设计时间： 2 摘要 随着人们生活水平的提高，我们对于生活品质的要求更高，对自己的健康则 是更加关注，运动则一直是人们保持健康的最佳手段。网球作为一项高运动量的 竞技体育项目，如今也是备受关注，越来越多的人开始接受这项体育运动，而一 个新手甚至是老将在训练的时候总是会准备一筐网球以便运动者能够更连贯的 进行网球的训练，避免了练球时间跟捡球时间差不多长的尴尬局面，这也提高了 运动员的训练效率。如今，智能化、自动化的概念更加贴近我

2、们的生活，为了更 方便人们在网球场的训练或娱乐，我们构思出一种新型网球场训练服务机器人， 将捡球、发球融于一身，再也不用我们麻烦的去捡球了，完全由机器人来代劳就 可以了。这样，大汗淋漓的训练完以后，在我们惬意的休息时，机器人则不辞辛 劳的为我们去捡球并排列好。这样一来，休息的时间多了，我们就能更好的投入 到接下来的训练当中，这无疑又提高了我们的训练效率。如此高品质的生活，谁 人不倾心呢？ 智能网球场服务机器人采用高精度元件， 能相对准确地寻找到网球场内地上 散落的网球的位置，并能迅速地前往并进行收集，而且对于收集到的物品进行判 断是否为网球，如果不是网球，则另行收集以待随后处理。此机器人还能智

3、能分 析球场方位，智能地选取方向进行发球。 关键词：网球 智能 机器人 全自动 捡球 发球 3 目录目录 1.功能设计 5 2.系统的性能指标和技术要求 . 5 3.背景及意义 7 4.系统的总体结构与设计方案 . 7 5.主要元件选取与设计 8 5.1 机器人行进电机选择 . 8 5.1.1 直流伺服电机的结构 . 9 5.1.2 直流伺服电机的驱动原理 9 5.1.3 直流伺服电机的分类 . 10 5.1.4 直流进给运动的速度控制 10 5.1.5 网球场机器人行进直流伺服电机的选择 16 5.2 机器人机械臂及内部推进杆电机选择 17 5.2.1 步进电机基本原理. 17 5.2.2

4、主要特点 18 5.2.3 主要特性 . 18 5.2.4 步进电机的选择 . 19 5.3 系统构成 21 5.4 选用编码器 . 23 5.4.1 旋转变压器 23 5.4.2 旋转变压器的选取. 28 5.5 测距定位传感器. 28 5.5.1 常用传感器及特点. 28 5.5.2 测距传感器选择 30 5.5.3 超声波传感器测控系统设计 30 5.5.4 红外传感器 34 5.5.5 测距传感器组合特点 . 35 4 5.6 压力传感器 35 5.6.1 应变式压力传感器. 36 5.6.2 膜片式 . 37 5.6.3 压力传感器的选择. 37 5.7 单片机 . 38 5.7.1

5、 常用单片机 38 5.7.2 单片机选型 39 5.7.3 LPC2148 特点及可行性 39 6.系统的流程分析 . 40 7.系统的硬件选型清单 41 8.结论 41 9.系统优缺点分析 . 41 9.1 优点 . 41 9.2 缺点 . 42 10.设计过程中的心得体会 42 11.分工情况 43 5 1.功能设计功能设计 1.自行定位各网球所在点 2.快速自主行动至各网球所在点 3.行进过程中躲避场地障碍物，包括球场设施、人等 4.自行将网球捡起，并收集 5.通过质量和尺寸筛选网球 6.在发球点发射网球至对方场地，以供练球 2.系统的性能指标和技术要求系统的性能指标和技术要求 1.网

6、球定位精度：网球位置10cm（网球直径介于 6.35-6.67 厘米） 2.机器人移动至顶点位置精度10cm 3.机器人移动速度 2 m/s 4.紧急刹车时间0.3s 5.捡球时间10s 6.筛选时间20s 7.筛选网球质量测量10g 8.发球频率为 15 次/分钟，球射出时的最大线速度为 10 米/秒 9.要求发射角度在 2040之间可调，击球力量可调 6 网球场尺寸参数 7 3.背景及意义背景及意义 随着人们生活水平的提高，我们对于生活品质的要求更高，对自己的健康则 是更加关注，运动则一直是人们保持健康的最佳手段。网球作为一项高运动量的 竞技体育项目，如今也是备受关注，越来越多的人开始接受这项体育运动，而一 个新手甚至是老将在训练的时候总是会准备一筐网球以便运动者能够更连贯的 进行网球的训练，避免了练球时间跟捡球时间差不多长的尴尬局面，这也提高了 运动员的训练效率。 如今，智能化、自动化的概念更加贴近我们的生活，为了更方便人们在网球 场的训练或娱乐，我们构思出一种新型网球场训练服务机器人，将捡球、发球融 于一身，再也不用我们麻烦的去