网球发射机器人综合设计
网球发球机毕业设计
网球发球机毕业设计网球发球机毕业设计毕业设计是每个大学生必须完成的一项任务，它不仅是对所学知识的综合运用，更是对自己能力的一次考验。
在选择毕业设计题目时，我对网球产生了浓厚的兴趣，因此决定以网球发球机为主题进行研究和设计。
一、背景介绍网球作为一项受欢迎的运动项目，发球是比赛中最重要的环节之一。
然而，由于发球的技术要求较高，对球员的力量、技巧和稳定性都有很高的要求。
因此，设计一款能够模拟球员发球动作的机器，不仅可以提高训练效果，还可以帮助初学者掌握正确的发球姿势和动作。
二、设计目标1. 模拟球员发球动作：通过精确的机械结构和控制系统，实现机器模拟球员的发球动作，包括起球、挥拍、击球等环节。
2. 可调节发球速度和角度：根据用户的需求，设计机器可以灵活调节发球的速度和角度，以适应不同水平的球员和训练要求。
3. 自动反馈和调整：机器能够自动检测发球的质量和效果，并根据反馈信息进行调整，以提高训练效果和球员的技术水平。
三、设计原理1. 机械结构：设计一个能够模拟球员发球动作的机械臂，通过电机和传动装置实现起球、挥拍和击球的动作。
机械臂的结构应该稳定可靠，能够承受高速运动和重复冲击。
2. 控制系统：采用单片机或者嵌入式系统作为控制核心，通过编程控制机械臂的运动轨迹和速度。
同时，设计传感器用于检测发球的质量和效果，通过反馈信息调整发球参数。
3. 调节系统：设计一个可调节的装置，通过改变机械臂的角度和位置，实现发球速度和角度的调节。
这个装置可以通过手动或者电动的方式进行操作，以满足不同训练需求。
四、技术挑战与解决方案1. 动作模拟：模拟球员的发球动作是设计中最大的挑战之一。
通过研究球员的发球动作和运动规律，设计合理的机械结构和控制算法，以实现高度还原球员的发球动作。
2. 发球速度和角度调节：通过电机和传动装置的设计，实现发球速度和角度的调节。
同时，通过编程控制机械臂的运动轨迹和速度，实现精确的发球参数调节。
3. 自动反馈和调整：设计传感器用于检测发球的质量和效果，通过反馈信息调整发球参数。
网球发射器的设计
网球发射器本科毕业论文(设计)题目网球发射器的设计系别工程技术系专业名称机械设计制造及其自动化年级 2008 级学生姓名学号指导教师二0一二年三月摘要起源于法国的网球现在成为了全世界最流行的球类运动之一，深受户外运动人士的喜爱。
但事实上，作为一个对抗性的运动，当你只有一个人的时候，或许也只能徒唤奈何了，而我们的这个网球发球机的设想，便是为了应对这种情况而产生的。
尽管可能无法获得如同与人对抗时的乐趣，但对于技术的提高与自身的锻炼还是有很大的帮助的。
现在主流的网球发球机是靠两个轮子的相对旋转时挤压网球将网球打出，网上可以找到很多照片，发球机品牌有TENNIS TUTOR和LOBSTER可供选择。
关键词：对抗性；网球发球机；最流行；锻炼；The design of Tennis ball launcherAbstractOriginated in the French tennis has now become one of the world's most popular sport, by outdoor sports lovers. But in fact, as a competitive sport, when you have only one person, perhaps the only uter bootless cries, and our tennis ball machine vision, it is in order to cope with this situation and the. Although may not be as against everyone 's pleasure, but for technical improvement and its exercise is very helpful . Now the mainstream of tennis serve machine is driven by two wheels when the relative rotation extrusion tennis tennis play, online can be found in many photos, serving machine brand TENNIS TUTOR and LOBSTER options. Keywords:competitive sport ; Tennis ball launcher ; most popular ; exercise；由相关文献和网上资料调查得知：国外对网球发射器的研究开始得相对较早，最早的专利是1998年美国的Rose发明的。
历届机械创新大赛决赛作品名单
第一届目录东北大区作品1、仿生机器蟹（哈尔滨工程大学）设计者：季宝锋刘德峰贾守波宋辉王刚指导教师：王立权陈东良刁彦飞2、螺旋传动管道机器人（哈尔滨工业大学）设计者：赵琦黄玉磊汪盛梁涛王玺唐能指导教师：宋宝玉焦映厚3、微定位仿生机器人（哈尔滨工业大学）设计者：侯磊石建军张乐敏乔遂龙周超王婷婷黎映相孙彬指导教师：邓宗全焦映厚孙立宁李满天4、基于并联机构和分布式控制系统的多功能机器人（哈尔滨工业大学）设计者：卢贤资刘明宇王祺刘强徐宇声刘祥雨周达顺指导教师：孙雅洲梁迎春焦映厚邓宗全5、轮足式机器人（长春理工大学）设计者：冯辉李荣张伙林刘国栋徐椿明兰宁荣大卓胡永宏刘洋周清指导教师：武秀东刘悦胡贞宋正勋6、机械式停水自闭水龙头（大连理工大学）设计者：于春宇孙灵俊指导教师：梁延德7、蚯蚓式爬行器（大连理工大学）设计者：王俊鹏李刚王宁全璐琳指导教师：梁延德8、圆柱凸轮数控铣削装置（东北大学）设计者：李兆维袁娜刘权利黄常舒指导教师：王仁德爬杆（绳）机器人（辽宁工程技术大学）9、设计者：梁文林许洪强李书新李再峰指导教师：何凡付治国新型大力钳（吉林大学）华北大区作品10、多功能齿动平口钳（北京化工大学）设计者：王建杨攀指导教师：王永涛11、微生物培养液自动抽取喷涂机（中国农业大学）设计者：徐结徐赫指导教师：张铁中12、爬杆管道两用机器人（北京航空航天大学）设计者：洪振军郑亮何帆杨亚涛周煊指导教师：范悦13、基于仿生的高适应性六足机器人（北京航空航天大学）设计者：吴文镜王剑薇过为贺仕伟孙明锋郑广强佟铁锋指导教师：王卫林14、仿生虫（北京航空航天大学）设计者：刘小明尹益平赵同钢赵鹏王云飞指导教师：张欣15、便携式助立器（北京工业大学）设计者：赵广宁冯伟周瑞洪毅张子祺赵敬元指导教师：王大康16、自行车防盗锁（北京科技大学）设计者：穆树亮指导教师：张少军17、无线遥控爬杆喷漆机器人（天津大学）设计者：卢鸿斌张莹李娜指导教师：杜玉明18、摩擦式电动翻谱台（天津大学）设计者：唐晓磊于滂倪宗悦农帅指导教师：车建明19、爬楼梯机器人（北京交通大学）设计者：张克涛温平李翔指导教师：方跃法房海蓉西北大区作品20、新型球形机器人（西安电子科技大学）设计者：沈宣江严军牛波甘运维林星陵侯俊利吴颖丁裕诚指导教师：李团结朱玉超杨小瑜21、新型纱线卷绕防叠试验机（西安思源职业学院）设计者：李阳李明牛科李京王栋雷辉指导教师：刘琦云22、方形区域喷灌龙头（西北工业大学）设计者：柏龙岳映章余朝举张彬李哲指导教师：葛文杰、.23、环卫伴侣——多功能自走式环保清洁车（陕西科技大学）设计者：张江峰张大伟赵志明叶恒青苏源博魏军学兰晓青顾纪超指导教师：李思益张彩丽刘俊生24、军地两用全自动担架车的研制（第二炮兵工程学院）设计者：潘兴杰蒲鹏程黄伟伟余亮戴胜东指导教师：岳应娟熊磊周凯25、上下楼梯搬运器（新疆大学）设计者：谈建平宝英巴特王超努尔比亚贾殿锋指导教师：穆塔里夫阿赫迈德王湔26、油罐车注油自动控制系统（新疆大学）设计者：西克热木阿里木热孜万古丽肉孜古丽指导教师：伊里哈木穆合塔尔陈宏伟27、源源（球形机器人）（西安思源职业学院）设计者：孙华雷张晓峰唐怀丹焦荣指导教师：马维新28、新型揉搓式全自动洗衣机（陕西科技大学）设计者：屈菲张义盟张江峰叶恒青指导教师：贺炜王宁侠唐平29、智能型全开式窗户（兰州交通大学）设计者：王欣欣李伟岭指导教师：李万祥牛卫中华东大区作品30、新型立轴风力机（安徽工业大学）设计者：杜志高王睿孙自闽钟昌彬陈厚富陈伟军陈献张世勇刘肥李超指导教师：邱支振陈富强顾小林31、仿生机械——虫虫“小强”（浙江大学）设计者：胡军柯党田峰许正蓉指导教师：沈萌红32、三自由度微位移工作台（合肥工业大学）设计者：杨飞谢俊谢祖强张永斌汪念平指导教师：赵韩沈健33、仿生壁虎（浙江大学）设计者：张俊伍中宇刘炜焘指导教师：钱向勇34、汽车转向同步照明灯（哈尔滨工业大学威海分校）设计者：张连清刘纪涛肖阿阳时凯张立伟常青张洪勋林乐川指导教师：刘会英赵继俊王毅35、机器鱼尼莫（东南大学）设计者：王春健梁健付月明关鸿耀李明宋春峰赵薇张徐指导教师：王兴松许映秋36、自适应可翻转探测车（东南大学）设计者：徐侨荣胡彬彭竹云彭时林指导教师：王兴松许映秋37、液体流动阻尼式高楼逃生器（福州大学）设计者：叶强杨谊昌张国欣指导教师：叶仲和蓝兆辉刘开昌38、脉动式无级变速器（南昌大学）213设计者：杜小波郭立华叶震肖文鑫指导教师：黄兴元杨湘杰徐春水39、可折叠崎岖表面自适应障碍小车（上海交通大学）设…计者：王玮彦袁君华丁琛瑜刘栩之李丰园指导教师：马培荪40、易拉罐空罐有偿回收装置（华东理工大学）设计者：巩彬彬指导教师：安琦中南大区作品41、行星轮式登月车（中国人民解放军国防科技大学）设计者：张佩柴世良周峰常伟陈坤指导教师：潘存云翁飞兵尚建忠42、健身洗衣机（华南理工大学）设计者：卢俊林世富指导教师：朱文坚43、智能洁地机器人（中南大学）设计者：汤展跃董惠柏指导教师：何竞飞44、机器昆虫步行机构（华南农业大学）设计者：董竹英魏浩华黄灿权黄章华指导教师：陈佳琦气动式龙眼去核机（华南农业大学）设计者：林楚帆张志辉陈嘉慧谢文彬许巨忠丁桂阳45、指导教师：谢海军吸附式蠕动探测维修机器人（海军工程大学）设计者：丰利军郜世杰张勇孟宇裴晶晶王菊花汪丹丹指导教师：江汉红46、摆盘式特种发动机（海军工程大学）设计者：王文斌张振有袁鹏胡照于振动指导教师：王德石47、仿生机械灵巧手（华中科技大学）设计者：赵信毅张庆春张布卿冯玮刘全国刘辉王政指导教师：吴昌林杨家军48、履带式水下铺设机（华中科技大学）设计者：张志甜黄海清牛毅徐天明指导教师：吴昌林49、两足行走机器人（湖南大学）设计者：王雄波姚凌云陈士剑吴占涛李丽冯长林汪祥指导教师：刘江南严贻满王虎符西南大区作品50、半球体螺旋槽数控研磨机（重庆大学）设计者：彭万彬李俊向拾文罗勇指导教师：袁绩乾陈国聪张济生51、带辅助环的楔铁式超越离合器（重庆工商大学）设计者：贺术祥陈雄陈敏指导教师：杜力52、环保型手推式草坪剪草机（昆明理工大学）设计者：胡永鹏李治威谭阳尤川宝何亮吴锋指导教师：谭蓉53、环卫保洁清扫自行车（西南科技大学）设计者：谭伟丰航驰指导教师：陈晓勇54、机械式自适应上下非等高台阶小车（成都电子机械高等专科学校）设计者：甘保军刘维江磊洪小飞钟宁王超玉刘浪指导教师：胥宏宋呜霍平55、球形机器人运动机构（成都大学）设计者：李凯陈茂林杨杰李小林杨霞宋磊指导教师：董万福56、无级变速轮系操纵机构（重庆工学院）设计者：罗剑波杜潇指导教师：林昌华57、液压式无级变速器（西南交通大学）设计者：钱海挺郑家坤李小易李永生指导教师：刘桓龙潘惠龙谢进58、异形齿轮泵（四川工程职业技术学院）设计者：李雷胡茂林胡建国朱明军郑家兵郑立和指导教师：陈洪涛冷真龙周奎附录一批复附录二获奖名单第二届目录第一部分助残机械（轮椅类）省力变速双向驱动残疾人车用驱动机单手驱动残疾人用车多功能人性化轮椅多功能自助轮椅减摆助残车自由轮椅电动爬楼梯轮椅可升降伸展式新型电动轮椅防倾翻轮椅星轮行星轮转换式可爬楼轮椅车多功能助残电动轮椅可上下台阶式轮椅三杆开链式轮椅半自动爬楼梯轮椅阶梯平地两用电动轮椅可升降省力便携式轮椅实用上楼梯轮椅多功能健身轮椅第二部分助残机械（助手、臂、腿类）助立椅自动搀扶助步车语音控制的多自由度欠驱动助残机械手多功能助食装置半自动电自锁膝离断假肢全自动翻书机助残多功能手多功能自助护理机助残机械手卧式期刊阅读器双杆大腿假肢可控式用餐机全新组合拐杖超欠驱动弹性铰15自由度自适应仿生手脚踏键盘转动式腕离断假肢多功能助行器第三部分助残机械（护理等其他类）自动翻身病床救护担架车体贴换裤机输液自动换瓶机智能接便床无障碍站台系统偏瘫自动翻身床瘫痪病人多功能自动翻身床地震应急床翻身床残疾人多功能床残障人士汽车辅助驾驶系统导盲杖多功能自平衡助残康复平台公交车用便利式助残升降梯道自动气动翻身床垫翻书助读机器人第四部分康复机械Ⅰ手肌脑疾康复仪偏瘫病人全关节运动促动康复训练器智能手部关节康复治疗仪多功能康复病床康复型轮椅被动式步态康复训练器腿部康复机手脚互动式康复仪智能型机械按摩组合床垫自动康复保健床斜视测量仪智能化多功能电动康复床双椭圆健身康复机基于音圈电动机控制技术的直动式骨锯智能型医疗康复床气动人工肌肉并联驱动手腕康复训练器玫瑰摆平衡能力训练仪第五部分康复机械Ⅱ减重踏步式下肢康复训练机爱心两用牵引椅基于CPM康复理论的手肘运动康复训练器械多功能健身康复轮椅下肢三关节康复器基于虚拟现实的手臂外骨骼康复系统主被动式肢体协调运动康健轮椅瘫痪康复治疗仪智能关节康复器人体穴位刮痧按摩保健器FES下肢康复锻炼车并联机构中医推拿机器人助残站立及康复行走轮椅康复健身机人体脊椎矫正仪手指关节功能康复仪第六部分健身机械新型家庭组合健身器软毯式跑步机新型多功能AC电动跑步机多功能健身车翘翘虫健身车旋转倒立健身器多功能绿色健身器踏步滑板车“摇摇乐”运动休闲车多功能原地步行机多功能胸臂肌健身器自主式节能按摩健身椅三位一体健身器电动保健轮椅多方位头颈锻炼器保健办公椅新型座式弹力杠铃健身器全自动健身休闲摇床家用多功能健身器钢丝绳驱动滑板车第七部分运动训练机械互动式木人桩帆板摇帆模拟训练装置双人运动脚踏车自动可调脚踝放松脚底按摩器羽毛球训练机器人滑雪运动训练仿生步行爬坡机下肢力量训练器单兵负荷外骨骼机器人网球发球机器人羽毛球陪练机多功能双腿横向张合训练器“神舟”航天员多姿态训练模拟器单兵负重分压器杠铃健身保护器乒乓球发球机第三届目录废旧电池回收机废弃卫生筷再造铅笔机滚筒式残膜回收机饮料瓶、易拉罐有偿回收机废旧电池加工处理机饮料瓶捡拾器环保船新型环境侦测机器人太阳能停车场门禁系统新型植树挖坑机喷涂包树机水葫芦等净生植物快速打捞机“艾米”号远程水下操控采样平台水射流式清洗机器人蜘蛛侠——高楼玻璃幕墙清洗机器人自适应管道清洁机器人“福娃”爬杆清洁除冰智能机器人楼梯清扫机器人推吸型高空清洁机器人真空吸盘式爬壁清洗机器人水草及水面漂浮物清理装置智能水上清洁船湖面清洁卫士仿生水面垃圾清理机器人电线除冰器人力除冰雪车“保时洁”——手推式清扫拖地车街道垃圾清扫小车新型高速公路护栏清洗装置便捷护栏清洗车变径滚刷清扫车护栏清洗机自动转向清洁车有压雪功能的小型扫雪车智能垃圾桶全自动双面擦窗器垃圾广告清除机擦墙“蜘蛛匣”“飞水走壁”游泳池壁清洗机运动场馆座椅自动保洁机新型腰果剥壳机多功能自动剥蒜机鱼丸机全自动杀鱼机旋转式方便清堵储污防臭下水器卫生筷子盒筷子清洗消毒烘干排序整理机“海量大肚”舰船生活垃圾循环处理机自助式绿色餐盘清理机自动包树机全自动植树机中央空调通风管道清洁机器人野战作训一体化餐车附件第四届。
新型网球发球机
新型网球发球机如今，运动消费在我国人民日常消费中所占的比重持续增长，人们对于运动器材的需求随之不断扩大。
网球深受广大青年人的喜爱，对于初学者来说，需要良好的训练器材来满足训练需要。
目前，国内网球发球机仍然存在着价格昂贵，可靠性差的问题，极大地影响了使用效果。
为此，我们对现有的网球发球机加以改进，设计出一種低成本、耐用、美观且可控的网球发球机。
它采用了新的循环式发球模式，可以通过改变参数调节发球机的单次发球间隔，从而改变网球的发球距离和发球方式，便于调整发射角度。
它采用了新型复合材料，部分零部件使用了3D打印技术，体现了低易损性和高可靠性，减轻了重量，降低了成本。
标签：网球发球机，工艺改进，功能关系一.国外网球发球机的发展状况国外网球发球机的起步较早，目前最具有代表意义的产品是美国TUTOR公司和LOSBSTER公司生产的网球发球机。
前者是以两个旋转方向相反的高速轮子来驱动，当球从滑轮滚入两轮之间的时候，轮子将球喷出。
后者是利用空气压缩原理进行工作。
球被装入长筒的底部由一个宅口固定住，通过压缩空气推挤将球发射。
这两种产品可以模拟上旋球、下旋球、侧旋球、直球、高吊球等各种发球类型，能较好地满足人们的需求。
它们采用计算机远程控制，并通过遥感装置进行测速，代表了国际先进水平。
二.国内网球发球机的研究现状国内网球发球机成品较少，典型的有北京太阳计算机技术公司生产研制的举升式网球发球机。
该机可以为使用者提供包含不同技术层次的“多球训练”等内容的强化训练，使人们掌握技术的时间缩短了三分之二。
它可以发出上旋、下旋、平击球，模拟球员真实击出的左右侧上下旋球，更可以控制球的落点。
这个产品将电动控制与液压技术相结合，解决了发球旋转难以控制的问题，提高了发球的准确性。
但是，它也存在重量较重，移动能力差，价格偏高的缺陷。
整体上看，我国的网球发球机市场需求较大，还有很大的空白需要填补。
因此，我们急需一款新型的网球发球机。
新的发球机必须满足以下几点要求：1、尽量做到全寿命低成本，可以满足各个阶层的需要;2、做到高可靠性，低易损性，延长维修间期，便于维护;3、可以精确控制发球距离、发球强度、发球类型，达到训练目标;4、减轻结构重量，可以进行全场移动;5、产品外型尽可能美观。
基于PLC的网球自动发射机设计
1前言 (1)2基于PLC网球自动发射机系统方案设计 (2)2.1系统设计要求 (2)2.2基于PLC网球自动发射机方案比较及论证 (3)2.2.1继电器与可编程控制器的方案比较论证 (3)2.2.2 PLC经验设计法和顺序控制法的方案比较论证 (3)3 基于PLC网球自动发射机系统分析 (4)3.1系统功能分析 (4)3.2工艺流程图 (4)3.3输入控制信息分析 (6)3.4输出控制信息分析 (7)3.5中间元件表 (8)4基于PLC网球自动发射机控制系统硬件设计 (9)4.1系统总图设计 (9)4.2PLC控制系统图设计 (9)5 基于PLC网球自动发射机控制系统软件设计 (11)5.1控制流程图设计 (11)6基于PLC网球自动发射机系统调试 (12)7基于PLC网球自动发射机监控系统软件设计 (13)7.1上位机监控画面的组态设计 (13)7.2实时数据库的变量设置 (14)7.3设备窗口的连接设置......................................................................................................错误！未定义书签。
1前言现代生活越来越繁忙了，可以说竞争压力也越来越大，平时人们都为了使自己不被淘汰而拼命努力的工作，从而使身体没有得到应该有的锻炼，很多现代化的锻炼方式也随之出现，网球是人们都喜欢的锻炼方式，为了使想提高网球运动水平的练习人员提供方便，网球训练机应运而生。
简单的所谓网球训练机就是用一块铁绑着绳子，绳子的另一头系上网球，那绳子要有弹性的，那样拍出去的球就还能再回来。
针对网球训练项目中的技术要求和存在的问题,提出了设计网球自动发射器的想法。
该机器主要是利用PLC编程系统和机械的结合而构成的本设计以PLC为设计核心，利用一定的机械结构，能自动的一不同方向发射网球，以供练习人员练习。
机械设计课程设计—网球训练发球机
机械原理课程设计说明书设计题目网球训练发球机专业班号设计者指导教师完成时间目录一．设计背景及设计任务 (2)二．最初方案设想 (2)三．基本功能分析及最终方案 (2)四．解决方案的简单说明 (3)五．相关机构设计 (3)六．相关数据计算 (4)七．设计总结 (7)八．参考文献 (7)一．设计背景及设计任务起源于法国的网球现在成为了全世界最流行的球类运动之一，深受户外运动人士的喜爱。
但事实上，作为一个对抗性的运动，当你只有一个人的时候，或许也只能徒唤奈何了，而我们的这个网球发球机的设想，便是为了应对这种情况而产生的。
尽管可能无法获得如同与人对抗时的乐趣，但对于技术的提高与自身的锻炼还是有很大的帮助的。
经过我们小组分析讨论，我们一直认为网球发球机是一个很有前景的机械设备，所以我们决定设计一个网球训练发球机。
二．最初方案设想原理：采用抛石机原理，考杠杆把球抛掷出去优点：结构简单，便于设计缺点：因为是连杆机构，所以速度不能过高，如果速度过高，机构将产生强烈震动。
三．基本功能分析及最终方案功能基本要求： 1.自动连续发球2.发球速度可调，且具有一定的速度3.落点的随机性4.必要时可以加上下旋最终方案：顶盘承载球，转盘每转一圈可实现一次发球，球落入通道后进入摩擦轮中间，接着有摩擦产生的速度带出。
四．解决方案的简单说明顶盘承载球，转盘每旋转一圈片刻实现一次罚球，球落入通道后进入摩擦轮中间，接着有摩擦产生的速度带出。
机构的两岸滑块机构是锯齿结构，其与主体部分底部的半齿轮啮合可以带动主体的左右旋转。
自动发球的连续性可以有出转盘的旋转周期大小确定，发球速度由摩擦轮的速度控制，上下旋可由上下摩擦轮的速度相对性决定，出球角度的左右旋问题取决于连杆锯齿机构的运动。
因此，可以近似地认为出球具有随机性。
五．相关机构设计1.出球机构组成零件：顶盘，底盘，转盘，电主轴2.发球机构组成零件：输球通道，摩擦轮系，动动力源电机3.左右旋机构组成零件：小型电机，凸轮，连杆，锯齿，主体转盘凸轮连杆锯齿4.支撑机构组成零件：矩形支撑台，四个可调高度支撑架六、相关数据计算1 首先网球通过球网所需数据相关数据：标准网球场地尺寸：22.77m（长）×8.23m（宽），网球中心上沿距地面为0.914m。
面向网球运动的捡球机器人控制系统设计
面向网球运动的捡球机器人控制系统设计摘要：随着人工智能和机器人技术的不断发展，自动化捡球机器人在各种球类运动中的应用变得越来越普遍。
本文以面向网球运动的捡球机器人为研究对象，针对其控制系统设计展开讨论。
通过对机器人的感知、决策和控制模块进行详细的分析和设计，旨在提高机器人的准确性和效率，实现对网球捡球任务的自动化执行。
1. 系统概述面向网球运动的捡球机器人控制系统主要由感知模块、决策模块和控制执行模块组成。
感知模块负责获取环境信息，包括球的位置、速度和方向等；决策模块利用感知信息进行路径规划和动作决策；控制执行模块根据决策结果控制机器人执行相应的动作。
2. 感知模块设计为了准确获取球的信息，感知模块使用摄像头进行实时图像采集，并通过图像处理算法对图像进行分析。
首先，利用机器学习算法训练模型，实现球的目标检测和跟踪；然后，通过计算球的位置和速度，进行球的预测，并将信息传递给决策模块进行下一步决策。
3. 决策模块设计决策模块根据感知模块提供的信息进行路径规划和动作决策。
路径规划算法应考虑球的位置和速度，以及机器人的当前位置和速度，通过优化算法确定最优的移动路径。
动作决策算法根据路径规划结果，决定机器人的具体动作，如移动、旋转等，以实现捡球任务。
4. 控制执行模块设计控制执行模块负责控制机器人执行决策模块生成的指令。
通过调用机器人的动作控制接口，控制机器人进行相应的动作。
例如，当决策模块决定机器人需要向左移动时，控制执行模块发送相应指令给机器人的驱动器，使机器人按照指定路径和速度移动。
5. 系统集成与测试在设计完成后，进行系统集成和测试是必要的。
首先，将感知、决策和控制执行模块整合为一个完整的系统，确保各模块之间的数据交换和通信正常。
然后，通过实验验证系统设计的准确性和性能。
例如，通过在真实网球场景中进行测试，评估机器人的捡球准确率和响应速度。
结论：本文针对面向网球运动的捡球机器人进行了控制系统设计，包括感知模块、决策模块和控制执行模块。
基于PLC的网球自动发射机课程设计说明书
摘要：针对目前网球自动发射机发射模式单一的情况，本文提出了一种针对不同层次锻炼者的设计。
本设计提供三种不同的模式供锻炼者选择，即手动模式，自动模式一和自动模式二。
本设计在两种不同方案的基础上选择了使用PLC控制发射机的方案。
通过对输入输出信息的分析确定了使用什么型号的PLC控制器件。
然后对发射机工艺流程进行分析，从而确定了整个程序的结构，利用顺序编程的方法编写控制程序，使用梯形图测试功能初步验证了程序的正确性。
使用易控组态软件对整个程序进行模拟验证，进而进一步确定编程的正确性。
使用MX Component进行了综合测试，验证了组态软件与GX Developer成功通信。
本设计完成了设计目标，实现了网球自动发射机主要功能。
关键词：网球自动发射机，PLC，GX Developer，易控组态软件，MX Component Abstract: In order to improve the insufficient that the present automatic transmitter launch mode was single ，this design proposed a design for different levels of exercisers.This design provided three different patterns for the exercisers to choose, namely, manual mode, automatic mode and automatic mode.On the basis of two different schemes，this design chose PLC control transmitter scheme. A ccording to the analysis of the input and output information， we determined the type of PLC controller device.And then analyze the transmitter process, to determine the structure of the whole program, the method of using sequential programming write control program . Using ladder diagram test functions preliminary verifies the correctness of the ing INSPEC for simulating the whole program verification, and further to determine the correctness of the ing MX Component has carried on the comprehensive test to verify the configuration software and GX Developer communication success.This design completed the target of the design , and realized main the function of the tennis automatic transmitter . Keywords:Tennis automatic transmitter, PLC, GX Developer, INSPEC, MXComponent目录1 前言 (1)2 网球自动发射机方案设计 (3)2.1网球自动发射机设计要求 (3)2.2网球自动发射机方案设计 (4)2.2.1 方案一基于PLC的网球自动发射机 (4)2.2.2 方案二基于VB和单片机的网球自动发射机 (4)2.3网球自动发射机的方案论证 (5)2.3.1 方案一 (5)2.3.2 方案二 (5)2.4网球自动发射机的方案选择 (6)3 基于PLC的网球自动发射机系统分析 (7)3.1基于PLC的网球自动发射机功能分析 (7)3.2基于PLC的网球自动发射机工艺流程图 (7)3.2.1 总体工艺流程图 (8)3.2.2 手动模式工艺流程图 (8)3.2.3 自动模式一工艺流程图 (9)3.2.4 自动模式二工艺流程图 (11)3.3基于PLC的网球自动发射机输入控制信息分析 (12)3.4基于PLC的网球自动发射机输出控制信息分析 (12)3.5基于PLC的网球自动发射机PLC输入输出表设计 (12)3.6基于PLC的网球自动发射机的PLC选型 (13)4 基于PLC的网球自动发射机硬件设计 (14)4.1网球自动发射机工作电路图设计 (14)4.2PLC外部接线图设计 (15)4.3基于PLC的网球自动发射机的PLC选型 (15)4.4基于PLC的网球自动发射机的电机选型 (16)4.5基于PLC的网球自动发射机的光电开关选型 (16)4.6元器件表 (16)5 基于PLC的网球自动发射机软件设计 (18)5.1中间元件表的制定 (18)5.2网球发射机程序顺序功能图设计 (20)5.2.1 网球发射机主程序顺序功能图设计 (20)5.2.2 网球发射机手动模式程序顺序功能图设计 (21)5.2.3 网球发射机自动模式一程序顺序功能图设计 (21)5.2.4 网球发射机自动模式二程序顺序功能图设计 (23)5.3PLC编程平台GX D EVELOPER介绍 (24)5.4基于PLC的网球自动发射机程序设计 (24)5.5基于PLC的网球自动发射机程序调试 (28)6 基于PLC的网球自动发射机上位监控系统设计 (30)6.1易控组态软件介绍 (30)6.2上位监控系统界面设计 (31)6.3易控变量组设置 (32)6.4易控FX串口设置 (34)7 基于PLC的网球自动发射机综合调试 (36)7.1综合调试平台说明 (36)7.2综合调试的步骤 (38)7.3整体的综合调试 (38)8 总结 (39)9 致 (40)参考文献 (41)附录基于PLC的网球自动发射机元件表 (42)1 前言PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。
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开发研究
网球发射机器人综合设计
徐宇涵常峥平威
（武昌首义学院，湖北 武汉430064）
摘要:为了使网球发射机更加专业化并且适用于训 练，设计研究了更适合网球发射的机械结构。
通过运
用三维建模软件和对强度的校核与验算，设计出包括 网球进球口的收集，网球分拨盘结构、网球发射结构以 及网球转侖结构的网球发射机器人。
填补了网球发球 机器人领域的机械结构空缺，优化升级了现有的网球
结构，为网球运动员的训练提供了有利的技术支持。
关键词:网球发射；有限元分析；多领域建模与仿真； 储球分球
1简介
1.1项目的研究意义
此机器人的机械结构设计为网球的多功能发射实现了
可能，它可以变换网球的发球点、网球的落点、网球的旋度、 网球的角度以实现模拟专业选手的球路。
全方面地模拟训 练者可能面临在实际赛场上的大多数问题，并加以强化锻 炼。
通过编程可以拓展网球发射机器人的功能，实现单向
发球、单一旋度发球、高远球、吊球等类似于真人的不同球 路发球的拟真。
同时由于机器可以实现全场地运动，可以
锻炼运动员的回球能力。
1.2国内研究现状
网球运动在1885年前后传入中国。
最早的中国国内
的网球比赛是于1898年在上海举行的斯坦豪斯杯赛。
1906年，国内大部分学校开始举行校际网球赛，促进了网
球运动在中国的传播。
网球逐步迈向大众视野的同时，更 加扩大了公众对网球的运动训练的需求。
与此同时，网球 训练必须要双人对打的条件成为了无数网球爱好者难以进
步水平的根本原因。
而网球发球机则改变了只能双人对打 的局面，尽管无法体验到和人对打的激动、技艺、乐趣，但是 对于自身技术提高会有很大帮助。
现在主流网球发球机的 发球机主要为弹射式发球，有部分采用对转双轮结构，但是
都存在着功能单一、结构简单、精度较差等明显劣势。
而且 这类发球机构的服务对象都针对一般性的网球爱好者。
所 售商品大多都有结构轻便、体积较小等特点。
而此网球发球机构 同时兼具了市面上普遍
存在的网球发球机构的 优点，同时又具有精度
高，功能全面，可调节幅 度大的优点。
2发球机构介绍 2.1总体介绍
图］网球发球机外观
图2网球发球机侧视图（去壳）
图］中所示为带式网球发球机器人，网球通过上方进 球口进入，经过储球分球机构、分拨盘，对转双轮由发球机
构以斜抛运动的形式发出。
底座上方设有云台，可以让上
方机构360。
旋转。
下方加装履带式麦克纳姆轮，允许机 器人直行与缓慢转向。
如图2所示电机安 放在甲板底端通过带传
动连接至对转双轮机
构。
同时在云台下方放 置一个电机直接与云台 轴承相连接带动其旋
转。
在云台上方的凸台
上装有最后一个电机。
由齿轮与蜗轮蜗杆传动至分拨盘位 置，同时在齿轮轴上连接一个v 带至储球机构以实现一个
电机分别带动储球机构旋转和分拨盘旋转。
2.2储球分球机构简介
如图3所示，当球
被放入箱体时，会进入
有倾斜角且存在挡板的
6条轨道，网球会沿着轨
道向下移动。
网球会沿
着轨迹向下排列等待。
扇叶会在网球排列等待
的时候以规定速度旋转运动，网球会被旋转的扇叶挤压过 凸台并被推入下球的口。
扇叶每转一转只允许带走一排小
球，而后面其余的小球则会被凸台给挡住。
这样可以确保 网球能顺利地进入下方的分球机构。
2.3分拨盘传动部分设计
如图4所示，此机构由若干部分组成,分别为转盘、定 盘、漏球口、涡轮蜗杆以 及一对齿轮。
通过电机
的驱动、电机删齿轮转 动、齿轮通过啮合传动,
将动力传输到涡轮蜗杆, 从而达到减速的目的。
分边铳了一层齿,
代替了涡轮蜗杆中涡轮
图4分拨盘和传动机构
的作用。
分拨盘中有6个通孔，定盘则只有一个通孔且固
定不动，每个通孔刚好可以放入一个网球，当分拨盘通过转 动到与定盘的孔位置相同时小球便可以下落，以实现小球
的输出。
《湖北农机化》2019
年第仃期
开发研究
一般网球发球频率为20〜30次/min。
设计分拨盘转速n为4r/min。
网球宜径为6.8cm,取分拨盘和定盘球孔直径d=7cm,略微大于网球直径。
为了不让机构运动发生干涉，分拨盘和定盘直径D=35cm,材质均可选用不锈钢。
选用的涡轮蜗杆传动比i=20切向模数为4mm,切向压力角为20。
,导程角为11.31°,蜗杆头数为2,长度为60mm,涡轮齿数为40。
蜗杆选用材料为合金钢，蜗轮的材料选为铸造锡青铜，这种材料耐磨性较好。
齿轮传动比i 为1.8,模数选取为3mm,压力角20。
，变位系数和螺旋升角为0。
，小齿轮齿数，z讦54,z2=98分度圆直径d：= Zim=162mm,d2=z2m=294mm,中心距为a=tdi+d2】/2= [162+294]/2=228mm,齿宽均为30mm,选取材料均为20CrMnTi，热处理方法为渗碳后淬火,这样其强度极限和屈服极限可以达到较大值。
同时电机转速为144r/min,型 号为GA12—N20,额定功率为0.96W。
由于网球发球机的布局空间布局，分拨盘旁的一对齿轮模数为3mm o综上所述,在进行齿轮啮合的计算后，齿轮参数如下：
齿宽系数为30mm,小齿轮齿数zi=54,大齿轮齿数斫98,传动比i为1.8,模数选取为3mm,压力角20°小齿轮分度圆直径：d]=162mm,大齿轮分度圆直径: d2=294mm,中心距228mm,选取材料均为20CrMnTi,热处理方法为淬火，使其拥有较大的强度极限和疲劳极限。
2.4发球机构
网球经由分拨盘漏球口出来，通过轨道下滑到对转双轮机构,经过对转双轮高速旋转而使网球挤压弹射出去。
为了使结构合理，我们使轨道搭在了架子上，这个措施让轨道有了支撑。
2个电机分别安装在下方板上，通过同步带的传递分别带动双轮转动。
同步带目的在于传递功率，仅存在10%功率损耗。
对于对转双轮，双轮线速度可以近似看作网球发射速度，为22m/s。
摩擦轮半径r=0.234mn,电机n=910r/min o选用型号为Y90S-6伺服电机，额定功率为0.75RW,额定电流为2.3A。
3云台机构的电路设计及应用
采用mworks多领域建模仿真软件对对转双轮进行仿真分析。
由于伺服电
机需要电机轴与外部轴
相匹配的转动惯量，达到
惯量匹配。
在惯量匹配
时机构运行较为稳定，同
时不会出现由于惯量不
匹配导致的机构振动的图5电路整体仿真
现象。
然而惯量匹配没有固定的参考值与计算公式，就更需要运用仿真软件为其选取合适的值。
图5为云台电路仿真，图6为电机仿真。
仿真数据可以得出当选取电机转动惯量200kg/m2时,可以在Is内使机械台转动30°，此时达到比较符合要求的惯量匹配，使机械在平稳旋转的同时满足较低转动惯量的电机。
图6电机电路仿真
4云台轴承端盖应力分析
此端盖在机构转动过程中，与除本身和底座外所有机构重力所造成的压力直接承受,并且还要承受电机的转矩,综合考虑其承受负载较大。
所用材料也为碳钢，其强度、刚度均达到设计要求。
产生的形变量也在材料承受范围内，具体情况如图7。
图7云台轴承端盖应力分析图
5结束语
本文基于提升市面上已有的网球发球机器，提供更加专业且功能完备的解决方案，并得出以下结论：
(1)通过Autodeskinventor的建模技术以及其附带的应力分析功能，还有Mworks多领域建模仿真软件的运用,确保了机械运行的稳定和可靠性。
(2)通过强度、硬度分析，该网球发射机器人的机械结构有足够的强度、刚度和稳定性以支撑发球。
(3)该网球机器人还有很多电子电路方面的内容需要加以补充研究，如何实现网球发球机器人的智能化,如何融入更多的技术，如计算机视觉或者自然语言处理，使之达到真正的智能还有很长的路要走。
参考文献：
[1]成大先.机械设计手册[M].北京:化学工业出版社,2004.
⑵关慧贞•机械制造装备设计M打惊:机械工业出版社,2015.
[3]陈立德,赵海霞.机械制造装备设计[M].北京:国防工业出
版社,2010.
⑷陈晓南.机械设计基础[M].北京:科学出版社,2012.
(收稿日期=2019-06-30)
《湖北农机化》2019年第17
期礙。