毕业设计（论文）-投球机器人结构设计.docx

普通本科毕业设计论文课题名称：投球机器人结构设计学院专业班级学号姓名指导教师（签字）教研室主任（签字）院长（签字）2023年4月7日IVAbsrtactVKEYWORDS:VI投球机器人结构设计1第一章前言11.1 课题设计的意义和目的11.2 国内外的发展现状和趋势21.2 .1国内的发展现状和趋势21.3 .2国外的发展现状和趋势41.3 课题主要研究的内容6第二章投球机器人总体结构设计82.1 总体方案的确定82.2 2设计参数的选择92.3 各传动部件的结构设计102. 3.1投球机器人底座的设计103. 3.2立柱和机械臂结构设计102. 4夹持机械手结构设计14第三章投球机器人传动部件的计算校核163.1夹持电机的选型163. 2机械臂驱动力的计算校核163. 3夹持机械手计算183. 4机械手夹持丝杆螺母载荷的校验193. 5夹持丝杆螺母额定寿命的校验203. 6立柱和机械臂的设计计算203. 7立柱和机械臂的强度校核223.8齿轮传动系的设计计算243. 8.1确定齿轮传动精度等级244. 8.2计算齿轮的许用应力的大小255. 8.3按投球机器人齿面接触疲劳强度确定中心距256. 8.4验算齿面接触疲劳强度26总结29参考文献29致谢31摘要在现代科技不断发展的过程中，很多结构形式的机器人的发展在电子技术和先进的制造技术的发展下，得到了飞速的发展。使得在体育锻炼、体育竞技、生产配套、医学辅助上出现了很多的机器人结构，来代替和辅助人们在工作和生产上的人脑形态。在现有的市场环境中，对于投球机器人的发展还不是很普遍，在乒乓球的领域中，有发球机器人的存在和运用较为广泛；在羽毛球的训练中，同样有发球机器人和捡拾机器人的使用；在篮球上，对于机器人的使用频率较低，一般篮球机器人在实际的运用上主要是在休闲娱乐的场所，实现篮球投球机器人和人进行互动，满足提高娱乐度的作用，对于辅助投球和参与训练过程中的帮助捡拾和投球达到传球功能的机器人技术还不是很多。本次设计的投球机器人的结构，主要是实现在体育锻炼上，能够通过机器人的辅助捡球和投球，达到人们在锻炼和训练上的辅助功能。其主要是通过现有的机器人结构传动方式，将机器人传动和电子化的驱动方式，运用在投球机器人上。主要的结构组成有底座回转传动系统，支柱结构设计，传动臂结构的设计，升缩杆结构设计，篮球夹持结构的设计。通过对球球机器人的结构形式的设计，满足基本的捡球和投球的要求，使得现有的投球机器人的发展得到更加快速的进步，在现有的市场上提高投球机器人的占有率。通过对投球机器人的各传动部件的设计，校核和分析各传动结构的运动形式，夹持传动结构的选择和设计，完成部件总体结构的组合，绘制传动结构总体，撰写设计论文。关键词：篮球、投球、机器人、回转结构、捡拾AbsrtactIntheprocessofcontinuousdevelopmentofmoderntechnology,thedevelopmentofmanystructuralformsofrobotshasachievedrapiddevelopmentwiththedevelopmentofelectronictechnologyandadvancedmanufacturingtechnology.Thishasledtotheemergenceofmanyrobotstructuresinphysicaltraining,sportscompetitions,productionfacilities,andmedicalassistancetoreplaceandassistpeopleintheirworkandproductionofhumanbrainmorphology.Inthecurrentmarketenvironment,thedevelopmentofpitchingrobotsisnotverycommon.Inthefieldoftabletennis,thereareservicerobotsthatexistandarewidelyused;Inbadmintontraining,therearealsoservicerobotsandpickuprobotsused;Inbasketball,thefrequencyofusingrobotsisrelativelylow.Generally,theactualuseofbasketballrobotsismainlyinplacesofleisureandentertainment,achievinginteractionbetweenbasketballpitchingrobotsandpeopletomeettheroleofimprovingentertainment.Therearenotmanyrobottechnologiesthatassistinpitchingandparticipatinginthetrainingprocesstohelppickupandpitchtheballtoachievethepassingfunction.Thestructureofthepitchingrobotdesignedinthisdesignismainlyimplementedinphysicaltraining,whichcanachievetheauxiliaryfunctionsofpeopleinexerciseandtrainingthroughtheassistanceofrobotsinpickingupandpitchingtheball.Itmainlyappliestherobottransmissionandelectronicdrivingmethodstotheballthrowingrobotthroughtheexistingrobotstructuretransmissionmethods.Themainstructuralcomponentsincludethebaserotarytransmissionsystem,pillarstructuredesign,transmissionarmstructuredesign,liftingandretractingrodstructuredesign,andbasketballclampingstructuredesign.Throughthedesignofthestructuralformoftheballrobot,itmeetsthebasicrequirementsofballpickingandthrowing,makingthedevelopmentofexistingballthrowingrobotsmorerapidprogress,andimprovingtheshareofballthrowingrobotsintheexistingmarket.Throughthedesignofvarioustransmissioncomponentsoftheballthrowingrobot,checkandanalyzethemotionformofeachtransmissionstructure,selectanddesigntheclampingtransmissionstructure,completethecombinationoftheoverallstructureofthecomponents,drawtheoveralltransmissionstructure,andwriteadesignpaper.Keywords:basketball,pitching,robots,slewingstructures,pickup投球机器人结构设计第一章绪论1.1课题设计的意义和目的在本次的设计过程中，通过对篮球投球机器人的现场调研和分析，实地考察篮球教学过程中的传球和对篮球的捡拾的过程。在捡拾过程中，征用了很多的运动中的时间，将消耗更多的运动上的体力。在投球上，如果在打球的过程中人员较少，场地较为广阔的情况下，能够将机器人辅助的技术运用在投球上，可以大大的提高了在篮球训练和教育上的效果，节省大量的时间来提高效率。所以在本次的选题上，通过查阅投球机器人在国内外的参考文献，综合投球相关的投球机器人的结构形式和设计的总体方向，更将的了解机器人的发展，将综合更多的机器人结构形式。选择本次设计的课题内容，拟定本次课题，再进行设计内容的可行性分析，最终确定本次课题设计的意义。在查阅相关的投球机器人的书籍和文献上，投球机器人的发展在我国运用和技术上远不如国外的发展。在很多的国外机器人的发展上，已经使用了Ai技术等高科技的技术手段，实现了投球机器人能够达到和人近乎一样的基本操作过程。在很多的流水线和码垛上，更多的机器人发展技术更为突出，一些发达国家,机器人的技术已经可以代替大部分人工的工作，解决了在危险工作环境下的安全性生产。同样大量的机器人运用在工作上，可以大幅度的降低人工工作的劳动力。提高生产上的基本要求，解决了因为人工造成的疲劳和劳动力不足的情况。在近几年的发展上，机器人已经快速的进入我们的生活，在家用和工业用上，更多的机器人将在不断的代替人工，实现更加先进的技术变更和技术的改进，达到智能化更为强大的机器人技术。投球机器人的设计，在现有的国内教研上和大学研究的发展中，很少进行了深入的研究和开发，使得投球机器人的运用不是很多。本次设计投球机器人的主要目的是解决国内投球机器人设计上的短缺，改进投球机器人的结构形式，优化传动结构上的形式，使得投球机器人的发展更快的引起人们的重视，提高更多的科研人员的研发兴趣。在设计过程中，通过查阅相关设计文献进行展开，首先进行投球机器人的基本结构形式的了解，确定简易的结构形式，满足本次课题设计的基本要求。从设计的目的上出发，实现投球机器人在参与人工训练上，可以更好的为频繁的捡拾模式带来更为便捷的效率。为人们在打球上提供捡球和传球的过程，实现更为人性化的机器人传动结构形式。结合多样性的传动方式，实现投球机器人的多功能型。1.2国内外的发展现状和趋势1.2.1国内的发展现状和趋势投球机器人的使用在我国的市场上是特征少的，也是比较稀缺的一种机器人结构形式。在我国对投球机器人的研制和研发以及生产上，相对于其他的发达国家，起步是非常晚的，所以在基本的技术上和设计的精度上是落后于其他的发达国家的。我国在人工智能的发展上，急需提高一些高精尖的技术水平，将电子信息化技术和硬件技术更好的运用在机器人的发展和研发上，才能在未来的发展过程中更好的提高机器人的基本载体技术，在软件的控制和硬件的运用上，使得我国的机器人更快的赶上一些西方国家的技术水平。在智能化的投球机器人的发展上，国内的发展上的空缺和研发上的不足已经很明显，使得在投球机器人的市场上没有更好的推广和信任。严重的阻碍了我国在投球机器人上的量化发展。只有在一些竞赛和比赛上，进行了一些单方向上的设计和研究，没有形成实际的生产控制上的实际，不能更好的进行国内投球机器人的实际运用和一些短板上的认识。在投球机器人的发展上技术一直因此停滞不前，主要的研发和投资远远不够达到快速发展的基本需求。在八九十年代，国内在投球机器人的发展上，有过类似的设计和研究，清华大学的智能机器人的研究中，开始进行了一些基本机械结构传动和运转上的研发。并且在得到国家相关机构的鉴定后，在市场了实现了小批量的生产和运用，只是在后来的发展上，没有更大的进步和提高。上海交通大学在对于机