本科毕业论文-打乒乓球机器人机械系统设计.doc

打乒乓球机器人机械系统设计 黄金梭 （机械与汽车工程学院 指导教师：段福斌） 摘要：本篇设计在介绍乒乓球机器人的发展状况以及研制乒乓球机器人的意义后，提出了一个乒乓球机器人的设计方案。根据技术参数的要求，进行了一些重要结构和零部件的设计计算。同时也参考了前人的成功范例，进行次要零部件的设计、制图。整机制造装配完成后，经测试满足人机对打的设计目标。 关键词：机器人 乒乓球 机械系统 Abstract:In this design, a method of designing the table tennis robot is proposed after we decribe the current situation of the table tennis robot’s development and the meaning of designing the table tennis robot. The design and calculation of some importmant mechanisms and componants are made according to the requirement of the technical parameter. At the same time, we also study the robots as reference which were already developed succcessfullly by the predecessors to design and draw the subordinate componants. After the manufacturing and the assembling of the whole machine, we test the robot and find that it meet the target of man-machine Ping-Pong playing. Keywords：Robot；Ping-Pong； Mechanical System 第一章 绪论 1.1 课题背景 作为一门发展迅速的新兴学科，机器视觉识别技术正在越来越多的领域得到了非常广泛的运用。在过去，通常是用人眼对目标进行识别、跟踪和分析。现在，由于视觉识别技术的发展，可以用摄像机和计算机代替人眼实现生产更高程度的自动化。随着电子计算机科学，图像处理技术，模式识别技术与理论的迅速发展，机器视觉的实际研究与应用价值正日益得到重视，并不断在许多领域取得骄人的成果。如物流系统运用视觉识别技术对货物进行自动识别，大大提高了生产效率；机器人配上识别系统，可以在不需要人参与的情况下进行更多过去无法完成的任务等等。可见，对如此重要的视觉识别学科的研究是具有非常大的理论和现实意义的。当然，这种学科的研究必须有一个实验台架，来检验和调试视觉识别系统的视觉识别、轨迹分析和电气控制系统水平高低，这种实验台架就是一台乒乓球机器人。鉴于此，本文涉及的主要内容就是设计该乒乓球机器人的执行机构，以便展开对视觉识别系统的研究。 1.2 研究意义 任何学科的发展都与当时的环境和条件紧密相联。打乒乓球机器人系统也是一样，在人类进入工业社会以后，出于对生存与发展的需要，人们开始尝试使用更先进的设备和技术来处理日常生活中遇到的问题。例如在乒乓球运动训练中，如果打乒乓球机器人的机械系统发展成熟，那么它可以代替教练训练乒乓球运动员，也可以设计出一些高水平的机械系统，进行一些高难度训练等等。总之，如果能研发出更加完善的视觉识别和分析系统，就可以使机器人实现更快更准完成击球任务。这样，它将来就可以代替人类教练员。正是出于此目的，我们设计出了这台实验架，也就是视觉识别和分析系统的执行机构。 文献综述 机器人的发展可以说是日新月异,机器人技术的进步也是前所未有的,而娱乐机器人的发展那更是层出不穷,乒乓球机器人也可谓是典型的娱乐机器人的一种。机器人乒乓球运动自1983年由John Billiney首次提出倡议后，已在1985~1988年间在欧洲成功举办了四届比赛。在参赛的历届机器人中，我们发现它们的视觉识别和分析系统呈现出越来越成熟的态势。而当今该部分的研究也成了国内外关注的焦点，也是打乒乓球机器人技术的关键。在这样的情况下研制出一台实验架，也就是视觉识别和分析系统的执行机构，来改善视觉识别和分析系统具有重要的意义。接下来将要综述国内外乒乓球机器人的现状。 国外：乒乓球机器人运动最早是由John Billingsley提出的，乒乓球机器人技术在国外也已经发展了二十多年了。比较早的乒乓球机器人的球拍自由度数，如Andersson所提