【文章內(nèi)容簡介】 小車底盤 是由直徑 350mm 2的圓形硬質(zhì)塑料材料做成。兩塊以間隔 60mm 的距離疊放在一起，中間通過上底盤支架和螺柱固定，在下底盤上有安裝四個直流減速電機(jī)驅(qū)動輪。在兩塊底盤之間有兩個上底盤支架支持上底盤支架形成的 V形通道的收納口。收納口形成通道的底部與儲球管相連，儲球管是大小略大于網(wǎng)球直徑兩頭 90 度彎曲的一個空心管， 90 度的彎管和直徑略大于網(wǎng)球的作用是便于網(wǎng)球在進(jìn)入儲球管時運動不受限制。其中一個上底盤支架的中間有一個紅外檢測傳感器，用于檢測是否有球進(jìn)來。上底盤上有儲球管安裝座和 U型曹，用于安裝儲球筒和撥球桿的運動。 撿球機(jī)構(gòu) 撿球機(jī)構(gòu)由馬達(dá)驅(qū)動一根硬質(zhì)塑料撥桿。撥桿與電機(jī)輸出主軸連接在一起，電機(jī)轉(zhuǎn)動帶動撥桿旋轉(zhuǎn)，撥桿推動網(wǎng)球運動，撥桿和球在儲球筒的弧形幾何外形下產(chǎn)生豎直向上的一個分力，使網(wǎng)球豎直向上運動。 7 圖 （撿球機(jī)構(gòu)圖） 圖 (撿球機(jī)構(gòu)實物圖 ) 鎖存機(jī)構(gòu) 鎖存器是由安裝在直徑略大于網(wǎng)球直徑的塑料儲球管左右兩端上的一個只能夠讓球單向運動的機(jī)構(gòu)。鎖存器的作用是撥球桿把球撥進(jìn)儲球管中讓網(wǎng)球只能豎直向上運動而不會依靠重力豎直向下運動的一個機(jī)構(gòu)，他能有效地把網(wǎng)球儲存在進(jìn)球管中而不 8 讓網(wǎng)球因為重力掉下去。鎖存器的原理是一個可以旋轉(zhuǎn) 60度的 L 形的機(jī)構(gòu)，他可以通過 L 形狀的 L 直角處的軸轉(zhuǎn)動 ，軸的中間有扭簧用來復(fù)原旋轉(zhuǎn)后 L 形的鎖存器。 圖 （鎖存器） 智能撿球機(jī)的材料簡介 底盤材料 底座材料選擇為硬質(zhì)塑料板。對于網(wǎng)球而言，其質(zhì)量不大，網(wǎng)球質(zhì)量為 180200g，直徑為 65mm。并且網(wǎng)球場比較平坦。撿球機(jī)在運動時的運動速度為 。在這種低速的運動下，撿球機(jī)運行平穩(wěn)，撿球機(jī)受到的力并不大。對材料的力學(xué)性能要求并不高。普通的硬質(zhì)塑料的許用力學(xué)參數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過實際使用時的力學(xué)要求。硬質(zhì)塑料的強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性等力學(xué)性能都能滿足使用條件。在滿足使用要求的條件下，硬質(zhì)塑料具有易加工、易成型、易獲取、密度小、價格便宜的眾多優(yōu)點。 車輪材料 車輪是撿 球機(jī)與地面接觸的重要部分。承擔(dān)著所有地面與撿球機(jī)的力，材料對其影響極大。但因為撿球本身的質(zhì)量輕，運動速率小，受力小。所以選擇硬質(zhì)塑料。其直徑為 60mm。外邊為后約 2mm的橡膠輪，選用橡膠為了增加運動時與地面的摩擦因數(shù)并且可以緩沖在地面不平時的沖擊。從而達(dá)到高效穩(wěn)定的工作效率。 撿球機(jī)構(gòu)材料 撿球機(jī)構(gòu)為一根直徑為 5mm 的塑料曲桿。曲率半徑為 70mm。兩端略小于中間，利用的是塑料有極好的韌性，在受力較大時不會折斷。質(zhì)量較小，減小了輸出力矩，節(jié)省了電能。 固定材料 固定材 料：硬質(zhì)角鋁、螺釘、螺桿、螺柱等各類緊固件。 其他材料 萬用板、各類線接頭、各類電子元器件（單片機(jī)、電阻、二極管、發(fā)光二極管、電動機(jī)、數(shù)碼管） 9 2 多功能網(wǎng)球撿球機(jī)工作原理 多功能網(wǎng)球撿球機(jī)是將散落于球場的各個地方的網(wǎng)球收集撿起。根據(jù)其工作目的，可將工作原理分為三部分： 1 移動部分， 2 撿球部分， 3 控制部分。 1）移動部分：因為網(wǎng)球散落于球場各個地方，撿球機(jī)需要運動到各個地方，才能進(jìn)行撿起散落的網(wǎng)球。 2）撿球部分：當(dāng)撿球機(jī)運動到網(wǎng)球所在地時。則需 要通過撿球機(jī)構(gòu)將網(wǎng)球撿入存球筒中，將網(wǎng)球集中撿起，重復(fù)利用。 3）控制部分：控制部分由 AVR 高性能單片機(jī) ATmega16 作為主控芯片、 L298N 電機(jī)驅(qū)動模塊、 NRF24L01 無線模塊、紅外傳感器模塊、電壓檢測模塊、降壓模塊、數(shù)碼管顯示以及高性能的繼電器組成。 多功能網(wǎng)球撿球機(jī)設(shè)計原理 撿球機(jī)底盤 撿球機(jī)底盤作為該部分保證機(jī)器人在場地內(nèi)自由運動的主要框架結(jié)構(gòu)，保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，在框架的兩側(cè)分別安裝由直流電動機(jī)驅(qū)動的運動輪，運動輪分別通過角鋁和螺釘固定，四臺減速電機(jī)同時驅(qū)動，可以通過 左右兩邊的輪胎旋轉(zhuǎn)方向相反實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎，能夠在網(wǎng)球場地中靈活的自由運動。每臺電動機(jī)驅(qū)動一個輪子，保證了足夠的動力和運動速度。從而實現(xiàn)高速穩(wěn)定的工作效率。小車底盤充分考慮了撿球機(jī)的美觀、體積大小、收納口的收球效果和美觀、四個電機(jī)的安裝空間、以及蓄電池和控制電路的安裝空間等綜合因素而設(shè)計的。 10 圖 (下底盤 ) 撿球機(jī)構(gòu) 撿球機(jī)構(gòu)的撥桿外圓直徑位 10mm，內(nèi)孔直徑位 6mm,長 75mm,曲率半徑為 70mm 的塑料曲桿。曲桿兩頭略小。內(nèi)孔與大扭矩的直流減速撿球電機(jī)主軸連接，并通過銷釘固定，防止其產(chǎn)生相對運動。當(dāng)撿球機(jī)運動到網(wǎng)球所在地時，撿球機(jī)通過網(wǎng)球的正上端，網(wǎng)球則通過撿球機(jī)的的收納口進(jìn)入儲球管。安裝在上底盤支架上 的紅外檢測傳感器檢測到網(wǎng)球的進(jìn)入時發(fā)送個信號給控制中心處理后撿球電機(jī)開始轉(zhuǎn)動。撿球電機(jī)帶動撥桿圓周運動，撥桿則推動網(wǎng)球在儲球管中完成由水平運動轉(zhuǎn)換到豎直運動。網(wǎng)球通過安裝在儲球管上的鎖存器后被限制向下運動，最后這個網(wǎng)球就存儲在儲球管的中，安裝在撿球電機(jī)正上端的另一個紅外檢測傳感器檢測到撥桿后發(fā)送一個信號給控制中心處理后停止撿球電機(jī)的轉(zhuǎn)動，這時撥桿就停留在水平向上大概 40度左右的方向上，這就完成一個網(wǎng)球的撿起。當(dāng)撿第二個網(wǎng)球時，同理第二個網(wǎng)球進(jìn)入儲球筒管中把第一個網(wǎng)球頂起后被鎖存器鎖死，這時儲球管中就儲存了兩 個球。當(dāng)?shù)谌齻€球儲存在儲球管中，這時再進(jìn)來一個網(wǎng)球，那么儲球管中的最頂上的第一個網(wǎng)球在儲球管就溢了出來進(jìn)入球桶中，在后面的網(wǎng)球撿起來都進(jìn)入球筒中。在撿球的過程中每撿一個球，中央處理器都會發(fā)送數(shù)據(jù)給數(shù)碼管顯示球的個數(shù)，當(dāng)球撿滿后，報警喇叭就會報警。 圖 （撿球機(jī)構(gòu)剖面示意圖） 球桶的設(shè)計 球桶是直徑為 356mm，壁厚為 的圓柱型塑料桶，塑料球桶的上方有凹陷下去用于安裝提手的凹槽，提手則可以旋轉(zhuǎn)放入凹槽，提手也可以旋轉(zhuǎn)豎直起來方便人們提動撿球機(jī)。塑料球桶后方也有一個 T 字形的凹槽，凹槽內(nèi)安裝有可伸縮 T形推桿， 11 推桿可以繞凹槽底部的一個軸旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)后與 塑料球桶上表面形成大概 100 度的角度后固定，固定后推桿就可以拉伸，拉伸后人們就可以通過手推動撿球機(jī)完成高效率的撿球。塑料球桶儲滿球后可以通過球桶上方的一個酷似心形的一個圓口倒出來。 圖 （球桶） 控制中心的設(shè)計 本設(shè)計采用了 2 片 AVR 單片機(jī) (芯片采用的是 ATmega16）作為處理器，由 AVR芯片控制整個小車的運行，然后由單片機(jī)與 nRF24L01 無線模塊構(gòu)成主從式的控制系統(tǒng)，雙機(jī)采用無線串行通信。遙控部分采用杭州茂葳科技有限公司生產(chǎn)的 FSK 無線模塊（ nRF24L01），從而提高了控制的可靠性；該小車與遙控器采用了協(xié)議式的通信，根據(jù)它們之間所制定的協(xié)議，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，從而 提高了控制的有效性?？刂撇糠植捎玫氖歉咝阅?、低功耗的 8位 AVR 微處理器 ATmega16。驅(qū)動小車部分采用了 L298N 單塊集成電路，四通道驅(qū)動設(shè)計，用來接收 DTL 或者 TTL