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乒乓球拾取机器人设计
By
高二（14）班
吴俊琨
乒乓球拾取机器人

总体方案设计：
由于要使用乒乓球拾取机器人的场所多为乒乓球赛场，而赛场一般比较宽敞，且地面平整，而且乒乓球形状规则，体重轻，为了设计小巧简便的乒乓球拾取机器人，首先要选择合适的机械臂的运动形式。
我选择圆柱坐标型机械臂。它所占空间较小，工作范围较大，动作比较灵活，且结构相对简单。
其次要选择合理的行走机构，机器人的行走机构有以下几种
特点
轮式
最适合平地行走，不能跨越高度，不能爬楼梯。
履带式
可以在有些凸凹的地面上行走，可以跨越障碍物，能爬梯度不太高的台阶。
行走式
使机器人的重心经常在接地的脚掌上，一边不断取得准静态平衡，一边稳定的步行。控制复杂.
由于赛场一般比较宽敞，且地面平整，所以选择轮式行走方式是比较合适的。
另外，乒乓球在比赛场分布散乱，需要乒乓球能够识别乒乓球的位置，然后运动到合适的位置，然后拾起，然后放到合适的位置，为了提高效率，乒乓球机器人自身带一个装球篮，这样机器人可以拾取多个球后再运到合适位置，由操作人员把乒乓球放到合适的位置。
综上机器人的总体方案图如下
驱动形式：
乒乓球体拾取机器人拾取的对象乒乓球体重轻，所以机器人的转动，提升以及机器人的行走可以使用电动机带动，不仅响应快，环保，而且结构简单。并且液压驱动可能会有液压油泄露，给比赛场地带来污染。对于小臂的伸缩，也可以使用齿轮齿条，小臂结构小，使用齿轮齿条会使制作更不方便，而用气动可以很方便的解决。最后，机器人的手部，由于拾取的乒乓球形状规则，体重轻，可以使用吸盘式的机械手，这时采用气动可以方便的实现吸盘的动作，并且气动响应快，可以提高效率。
综上机器人的腰部转动是通过电动机带动齿轮的转动，肩关节的上下移动是通过电动机转动啮合齿条来实现的，小臂的伸缩是通过气动来实现的，手部对乒乓球的拾起，放下是通过启动来实现的。
下面分析一下机器人的行走装置的驱动方式：
乒乓球拾取机器人是轮式行走装置，为了实现拾取整个场地的乒乓球，转弯是必须的，所以我采用的行走形式是：两个后轮驱动，一个前轮导向。其结构如下图
对于后轮，电机带动齿轮1转动，齿轮1再带动齿轮2转动，齿轮2带动主轴转动，带动
锥齿轮的转动使两后轮转动，机器人行走
对于前轮，电机带动带轮的转动，使得前轮转向，
实现机器人的转向。
三．机器手臂
对于直角坐标型机器臂，这种机器臂臂部由三个相互正交的移动副组成。带动腕部分别沿X、Y、Z三个坐标轴的方向作直线移动。结构简单，运动位置精度高。但所占空间较大，工作范围相对较小。在乒乓球赛场妨碍了运动运的运动，且平时放置时占地面积大。