《輔助投籃機(jī)器人設(shè)計(jì)》論文中期報(bào)告2300字

PAGE1輔助投籃機(jī)器人設(shè)計(jì)中期報(bào)告內(nèi)容一．論文所取得的階段性成果（1）輔助投籃機(jī)器人總體設(shè)計(jì)輔助投籃機(jī)器人的本體結(jié)構(gòu)組成如圖2-1所示，一共5自由度，每個(gè)自由度都有一個(gè)驅(qū)動(dòng)元件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。圖2-1機(jī)器人示意圖輔助投籃機(jī)器人各部件組成和功能描述如下：底座部件：底座部件包括底座、萬向輪、電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪等。機(jī)座作用是支撐部件，支承和轉(zhuǎn)動(dòng)大臂部件,承受關(guān)節(jié)機(jī)械手的全部重量和工作載荷，所以機(jī)座應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度和承載能力。另外機(jī)座還要求可以進(jìn)行轉(zhuǎn)向及穩(wěn)定，保障籃球機(jī)器人工作時(shí)的穩(wěn)定運(yùn)行。輔助投籃機(jī)器人的手臂通常由驅(qū)動(dòng)手臂運(yùn)動(dòng)的部件（如油缸、氣缸、齒輪齒條機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)等）與驅(qū)動(dòng)源（如液壓、氣壓或電機(jī)等）相配合，以實(shí)現(xiàn)手臂的各種運(yùn)動(dòng)。輔助投籃機(jī)器人手臂分為大臂和小臂。大臂部件：包括大臂和齒輪傳動(dòng)部件，驅(qū)動(dòng)電機(jī)。小臂部件：包括小臂、傳動(dòng)軸、同步傳動(dòng)帶等，在小臂一端固定驅(qū)動(dòng)手腕運(yùn)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)。手腕部件：包括手腕殼體、傳動(dòng)齒輪和傳動(dòng)軸、機(jī)械接口等。（2）輔助投籃機(jī)器人的參數(shù)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100cm,上底為120cm高為220cm。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，①大臂長度加底座的高度約1500mm，小臂的長度約800mm，大臂小臂轉(zhuǎn)動(dòng)范圍為，旋動(dòng)速度為6r/min。②腕部和末端執(zhí)行器重量約為15kg，籃球的重量約為600-650g，接球時(shí)工件對末端執(zhí)行器的作用力為100N，執(zhí)行器能夠承受的最大負(fù)載為300N。最上方的模擬干擾手為彈簧選擇原長為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。二．與開題報(bào)告所定的研究內(nèi)容和進(jìn)展是否相符目前與開題報(bào)告所確定的研究方向和內(nèi)容保持一致，并且符合進(jìn)展預(yù)期。三．繼續(xù)研究的內(nèi)容輔助投籃機(jī)器人控制系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)（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單，容易操作而且成本非常低，對于我們來說是一個(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?？刂菩酒粌H能夠簡化我們對于電路設(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。（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)儲存器，和，可進(jìn)行普通數(shù)據(jù)的存儲，而可以用來進(jìn)行對序號、校準(zhǔn)數(shù)據(jù)等非易失性數(shù)據(jù)的存儲。對于其模擬功能來說，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。（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。（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)。四．存在的問題對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，對其進(jìn)行三維建模的繪制，對于驅(qū)動(dòng)輪進(jìn)行了電機(jī)的計(jì)算選擇，其次對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。五．計(jì)劃完成論文的時(shí)間和預(yù)期結(jié)果2022年8月22日-8月25日：開始選題，在實(shí)踐中與指導(dǎo)老師商討，確定畢業(yè)論文題目及寫作方向。2022年8月26日—8月28日：通過查詢資料并結(jié)合寫作方向，完成論文開題報(bào)告。2022年9月1日—9月10日：完成論文初稿，期間在圖書館及網(wǎng)上查閱并參考了大量相關(guān)資料。2022年9月11日—9月25日：完成論文初稿第一次修改。根據(jù)指導(dǎo)老師針對文章論點(diǎn)、論據(jù)的闡述以及論文邏輯性等方面問題提出的修改意見進(jìn)行修改。2022年9月