机械原理课程设计网球自动捡球机模板

0 引言球类运动员及其运动爱好者日常训练就是对一个动作的反复的机械性的练习，从而形成肌肉记忆，进而取得最佳效果。

由于训练强度高，球场的周围会散落大量的球，如乒乓球、网球、羽毛球等，不仅影响场地使用面积，给训练者带来了很多麻烦，完全靠人力去完成球类的捡拾，既浪费精力又浪费时间。

为了解决球场上大量球的捡拾工作，有良好的运动氛围，实现捡球过程的自动化、智能化、高效化。

国内外研究了多种人工、半自动和全自动的捡球装置，如武泽孟[1]研制的智能捡球机、夏春风[2]研制的乒乓球捡球机是针对乒乓球的，丁正龙[3]研制的全方位运动捡球机，还有冯嘉伟[4]、吕腾飞[5]等也是针对网球的，徐爱群[6]、王华玲[7]研制的羽毛球捡球机是针对羽毛球的，这些装置和设备针对某一种球类进行设计，无法满足多方面需求，因此，开发出多功能具有自主运动捡球、整理为一体的捡球机具有巨大的市场潜力。

1 工作原理及总体方案设计该设备的主要任务是自主捡球，主要应用在乒乓球、网球和羽毛球比赛场或者练习场上。

其工作流程如下：当捡球机开启，进入工作模式，先绕球场边界绕行一周，再按S 型绕整个场地移动，在捡球机移动过程中机械手处于离地面较近的位置，当机械手中的红外传感器检测到有球在抓手中，舵机驱动抓手闭合，视觉传感器识别球的种类，根据识别到不同的球将信息传给控制器，控制器处理信息，将驱动信号发送给机械臂底盘舵机，控制机械臂转向不同的储球装置。

机械臂的转动角度为固定值，转到一定位置，抓手打开，球下落沿轨道进入储球装置。

机械臂按原路返回继续下一个抓取动作。

当遇到人或者其他障碍物时，安装在捡球机车体上的超声波传感器将信息传输给控制器，控制器将信息处理传输给全向轮驱动电机，捡球机可自动绕行。

当完成捡拾工作，捡球机返回初始点，发出声音提示工作人员更换储球装置，最终完成工作。

自主运动捡球机主要由机械臂、分拣装置及储球装置、全向轮、电机、传感器构成。

其整体装配图如图1所示。

本科毕业论文（设计）题目：多功能智能网球捡球机学院：工学院姓名：学号： 20101173专业：机械设计制造及其自动化班级：指导教师：二 0 一四年五月目录摘要 (3)Abstract (4)引言 (5)1 多功能智能捡球机概论 (6)1.1 多功能智能捡球机外形简介 (5)1.1.1 捡球机底盘 (6)1.1.3 锁存机构 (7)1.2 智能捡球机的材料简介 (8)1.2.1 底盘材料 (8)1.2.2 车轮材料 (8)1.2.3 捡球机构材料 (8)1.2.4 固定材料 (8)1.2.5 其他材料 (8)2 多功能网球捡球机工作原理 (8)2.1 多功能网球捡球机设计原理 (8)2.1.1 捡球机底盘 (9)2.1.2 捡球机构 (9)2.1.3 球桶的设计 (10)2.2 控制中心的设计 (11)2.2.1 捡球机的控制中央处理器AVR系列中ATmega16 (11)2.2.5 红外线传感器模块 (12)3 数据理论计算 (13)3.1 电机功率的计算 (13)3.1.1 驱动电动机输出功率 (13)4 实验结果 (14)参考文献 (15)附录 (14)致谢 (21)摘要目前市面上已经存在的各种网球发球机，忽视了把球捡回来的问题，很多训练网球的场所还是原始的采用人工捡球的方法，这样做不仅仅浪费了大量的时间，也消耗了人的体力。

因此研究网球捡球设备同样具有重要意义。

人们希望制造一款简单的网球捡球机，能够在网球训练时轻松捡起，有效提高网球运动乐趣。

根据目前国内外市面上主要网球捡球机的原理与特点，同时针对现有捡球机的不足之处设计了一款新型的多功能智能网球捡球机。

多功能智能网球捡球机由驱动装置、捡球装置和中央处理器组成，以蓄电池供电，并用高性能的单片机作为控制核心对遥控装置、寻球机构、捡球装置进行高效集中的控制。

多功能智能网球捡球机能够通过遥控器甚至智能手机遥控完成网球捡取、人推动捡球机运动完成网球捡取、技术成熟时可以通过无人操作智能识别全自动网球捡取，可以方便捡拾网球场上散落的网球，并可以通过遥控捡球机捡球给运动过疲劳的人们一点娱乐。

一种多功能网球捡球车的创新设计1. 引言1.1 背景介绍传统的网球捡球车通常只具有单一功能，无法满足现代网球训练和比赛的需求。

对于一种集合多种功能于一体的网球捡球车的设计就显得至关重要。

为了提高网球训练和比赛的效率，提升球员们的体验，本文将介绍一种创新设计的多功能网球捡球车。

通过引入新的技术和理念，使捡球车不仅可以高效地捡起散落的网球，还可以进行球场清洁、边界标记等功能，从而实现一车多用，大大提升了网球场地的管理和运营效率。

1.2 问题提出传统的网球捡球车功能单一，只能用来收集球场上的网球。

在实际比赛和训练中，球员和教练往往需要更多的功能来提高效率和便利性。

我们需要探讨一种多功能的网球捡球车的创新设计，以满足不同的需求和提高球场管理的效率。

现有的网球捡球车存在一些问题，如功能单一、操作复杂、移动受限等，无法满足球员和教练在训练和比赛中的实际需求。

如何设计一种集捡球、训练辅助、数据分析等多种功能于一身的网球捡球车，成为一个亟待解决的问题。

在传统网球捡球车上引入新的技术和设计理念，提高其性能和使用便捷性，也是当前亟需解决的问题。

通过对问题的深入分析和研究，我们可以为球员和教练提供更加便利和高效的训练和比赛环境，推动网球运动的发展和普及。

设计一种多功能网球捡球车的创新设计具有重要的研究意义和实际应用价值。

1.3 研究意义多功能网球捡球车的创新设计具有重要的研究意义。

随着人们对健康生活的关注不断增加，网球运动在全球范围内的受欢迎程度与日俱增。

而对于网球运动员来说，使用高效的网球捡球车能够帮助他们节省时间和精力，更好地专注于训练与比赛中。

多功能网球捡球车的设计不仅可以提高运动员们的训练效率，还能够减轻教练的工作负担，使训练过程更加高效和便捷。

多功能网球捡球车的创新设计还可以促进网球运动的普及和发展，吸引更多人参与到这项健康的运动中来。

通过研究多功能网球捡球车的创新设计，可以为网球运动的发展和推广提供技术支持，具有重要的实际意义和社会意义。

一种多功能网球捡球车的创新设计随着网球运动的不断发展，人们对于网球配套设备的要求也越来越高。

传统的网球捡球车通常只能完成捡球的功能，而在今天，人们希望捡球车能够具备更多的功能，以提高效率和便利性。

设计一种多功能的网球捡球车成为了一项重要的创新。

本文将介绍一种多功能网球捡球车的创新设计。

设计师们考虑了网球捡球车最基本的功能——捡球。

在这款捡球车的设计中，我们将采用一种智能感应系统，该系统可以根据球场上的球的位置，自动驱动捡球车到达需要捡球的地方。

这样就能够省去人工推动捡球车的麻烦，大大提高了捡球的效率。

这款捡球车还将配备一个高效率的捡球装置，可以在较短的时间内捡起大量的网球，减少了捡球的时间。

多功能网球捡球车还将具备发球功能。

在网球场上，有时候人们可能需要一个机器来进行发球练习，而发球机器体积庞大、价格昂贵，也不易携带。

这款多功能网球捡球车设计师们设计了一个发球装置，可以帮助球员进行发球练习。

球员只需要设置好发球机器的参数，捡球车就可以自动进行发球，提供给球员练习。

多功能网球捡球车还将具备边界维护功能。

在网球场上，边界线一直都是一个需要维护的部分，因为经常有球员会踩到边界线，导致线路偏移。

这款多功能网球捡球车将配备一个自动维护边界线的功能，它可以根据监测到的边界线位置，自动驱动到需要进行修整的位置，并进行线路修整。

这样就能够有效地保持球场的边界线的清晰和准确。

多功能网球捡球车还将具备一定的治疗功能。

在球员进行比赛或者训练时，可能会出现一些轻微的伤痛，需要一些简单的治疗。

这款多功能网球捡球车将配备一些简单的治疗工具，比如冰袋、创可贴等，球员可以在需要时自行取用。

这样就能够避免因为轻微的伤痛而影响比赛或者训练的进行。

多功能网球捡球车还将配备智能操控系统，可以通过手机App远程控制捡球车的运动和各项功能。

球员可以通过手机设置捡球车的捡球路线、发球参数，甚至进行边界线的维护。

这款多功能网球捡球车的智能操控系统大大提高了球员的使用便利性和体验。

一种多功能网球捡球车的创新设计随着网球运动的不断普及，越来越多的人加入到了网球爱好者的行列中。

对于许多网球爱好者来说，捡起散落在球场上的网球是一个非常繁琐的工作。

虽然有一些捡球器可以帮助他们完成这项任务，但是现有的捡球器只能做到捡起球，功能单一，使用起来并不方便。

设计一种多功能的网球捡球车，能够帮助球员捡球的还能满足其他一些功能需求，将会给网球爱好者带来极大的便利。

一、设计理念多功能网球捡球车的设计理念是“便捷、多功能、智能、实用”。

在设计之初，我们就制定了这一思路，旨在为网球爱好者提供更为便捷、多功能和实用的捡球工具，以提升他们的球场体验和训练效果。

二、外观设计多功能网球捡球车的外观设计采用了简约、时尚的风格，整体线条流畅，外形美观大方。

车身采用高强度塑料材料制成，具有轻便、坚固的特点。

车体颜色采用鲜艳的网球场地绿色，符合网球运动的主题色彩，凸显出其与网球运动的紧密联系。

三、功能设计1. 捡球功能：多功能网球捡球车拥有出色的捡球功能，可以一次性捡起大量的网球，大大提高了球员捡球的效率。

捡起的网球可以被自动存放在车身内部的容器中，方便球员随时取用。

2. 球拍支架：在车身侧面设计了专门的球拍支架，球员在比赛或者训练中可以将自己的球拍放在支架上，避免了球拍随意乱放的情况，提高了整体场地的整洁度。

3. 喷水功能：在车身下部设计了一个喷水装置，球员可以通过控制按钮，将水喷洒到球场上，帮助球场保持湿润，提供一个更为舒适的比赛和训练环境。

4. 摄像头：多功能网球捡球车还配备了一部摄像头，可以实时监控球场情况，以及球员的比赛或训练状态，为球员提供更为全面的服务。

5. 自动导航：捡球车装备了自动导航系统，可以根据球场的大小和形状自动规划捡球路线，降低了球员对捡球车的操作难度，也减少了捡球车在球场上的冗余行驶，提高了捡球车的工作效率。

四、智能控制多功能网球捡球车采用了智能控制系统，可以通过手机App进行远程控制。

一种多功能网球捡球车的创新设计随着网球运动的普及和受众的不断增加，网球场地上积累的网球也越来越多。

为了方便球员们进行训练和比赛，网球捡球车成为了一个不可或缺的工具。

传统的网球捡球车功能单一，使用效率低下，有许多不便之处。

我们团队决定设计一种多功能网球捡球车，以满足不同场景下的需求，并提高球场管理效率。

我们的多功能网球捡球车将拥有自动捡球功能。

在传统的网球捡球车中，需要由球员们手动操作，效率低下且耗时。

我们的设计中，车辆将通过激光雷达和相机系统来识别网球，并自动将网球吸入车厢。

这样一来，球场工作人员无需再为捡球而费力，可以将更多精力放在其他方面的工作上。

多功能网球捡球车还将具有智能导航功能。

该车将安装有定位系统，能够自动规划捡球路线，并在球场范围内进行自主巡航。

这一功能将大大提高网球捡球车的工作效率，减少人工操作的时间和成本。

除了捡球功能，多功能网球捡球车还将配备球拍投放系统。

球员在训练中，往往需要大量的网球和球拍进行练习。

我们的设计中，球员可以通过手机App或者遥控器来控制捡球车将网球和球拍精准投放到指定位置，极大地方便了球员们的训练需求。

我们的多功能网球捡球车还将具备环境检测功能。

通过在车辆上安装传感器，可以实时监测网球场地的环境状况，包括温度、湿度和空气质量等因素。

这将有助于球场管理人员更好地调整球场环境，提高球员训练和比赛的舒适度和安全性。

我们的多功能网球捡球车还将配备多媒体播放系统。

在球场休息期间，球员们可以通过车辆上的大屏幕观看比赛录像、学习技术教学视频，或者享受音乐、电影等多媒体娱乐内容。

这将使球员们在训练和比赛之余，有更多的选择和方式来放松自己，提高整体的训练体验。

我们的多功能网球捡球车将成为网球场地上的一项全新利器，不仅提高了球场管理效率，也给球员们带来了更加便利和丰富的训练体验。

我们相信，这一创新设计将对网球运动的发展和推广产生积极的影响，为球员们和球场管理人员带来更多的便利和快乐。

机械设计课程设计—⽹球训练发球机机械原理课程设计说明书设计题⽬⽹球训练发球机专业班号设计者指导教师完成时间⽬录⼀．设计背景及设计任务 (2)⼆．最初⽅案设想 (2)三．基本功能分析及最终⽅案 (2)四．解决⽅案的简单说明 (3)五．相关设计 (3)六．相关数据计算 (4)七．设计总结 (7)⼋．参考⽂献 (7)⼀．设计背景及设计任务起源于法国的⽹球现在成为了全世界最流⾏的球类运动之⼀，深受户外运动⼈⼠的喜爱。

但事实上，作为⼀个对抗性的运动，当你只有⼀个⼈的时候，或许也只能徒唤奈何了，⽽我们的这个⽹球发球机的设想，便是为了应对这种情况⽽产⽣的。

尽管可能⽆法获得如同与⼈对抗时的乐趣，但对于技术的提⾼与⾃⾝的锻炼还是有很⼤的帮助的。

经过我们⼩组分析讨论，我们⼀直认为⽹球发球机是⼀个很有前景的机械设备，所以我们决定设计⼀个⽹球训练发球机。

⼆．最初⽅案设想原理：采⽤抛⽯机原理，考杠杆把球抛掷出去优点：结构简单，便于设计缺点：因为是连杆，所以速度不能过⾼，如果速度过⾼，将产⽣强烈震动。

三．基本功能分析及最终⽅案功能基本要求： 1.⾃动连续发球2.发球速度可调，且具有⼀定的速度3.落点的随机性4.必要时可以加上下旋最终⽅案：顶盘承载球，转盘每转⼀圈可实现⼀次发球，球落⼊通道后进⼊摩擦轮中间，接着有摩擦产⽣的速度带出。

四．解决⽅案的简单说明顶盘承载球，转盘每旋转⼀圈⽚刻实现⼀次罚球，球落⼊通道后进⼊摩擦轮中间，接着有摩擦产⽣的速度带出。

的两岸滑块是锯齿结构，其与主体部分底部的半齿轮啮合可以带动主体的左右旋转。

⾃动发球的连续性可以有出转盘的旋转周期⼤⼩确定，发球速度由摩擦轮的速度控制，上下旋可由上下摩擦轮的速度相对性决定，出球⾓度的左右旋问题取决于连杆锯齿的运动。

因此，可以近似地认为出球具有随机性。

五．相关设计1.出球组成零件：顶盘，底盘，转盘，电主轴2.发球组成零件：输球通道，摩擦轮系，动动⼒源电机3.左右旋组成零件：⼩型电机，凸轮，连杆，锯齿，主体转盘凸轮连杆锯齿4.⽀撑组成零件：矩形⽀撑台，四个可调⾼度⽀撑架六、相关数据计算1 ⾸先⽹球通过球⽹所需数据相关数据：标准⽹球场地尺⼨：22.77m（长）×8.23m（宽），⽹球中⼼上沿距地⾯为0.914m。

面向网球运动的捡球机器人控制系统设计摘要：随着人工智能和机器人技术的不断发展，自动化捡球机器人在各种球类运动中的应用变得越来越普遍。

本文以面向网球运动的捡球机器人为研究对象，针对其控制系统设计展开讨论。

通过对机器人的感知、决策和控制模块进行详细的分析和设计，旨在提高机器人的准确性和效率，实现对网球捡球任务的自动化执行。

1. 系统概述面向网球运动的捡球机器人控制系统主要由感知模块、决策模块和控制执行模块组成。

感知模块负责获取环境信息，包括球的位置、速度和方向等；决策模块利用感知信息进行路径规划和动作决策；控制执行模块根据决策结果控制机器人执行相应的动作。

2. 感知模块设计为了准确获取球的信息，感知模块使用摄像头进行实时图像采集，并通过图像处理算法对图像进行分析。

首先，利用机器学习算法训练模型，实现球的目标检测和跟踪；然后，通过计算球的位置和速度，进行球的预测，并将信息传递给决策模块进行下一步决策。

3. 决策模块设计决策模块根据感知模块提供的信息进行路径规划和动作决策。

路径规划算法应考虑球的位置和速度，以及机器人的当前位置和速度，通过优化算法确定最优的移动路径。

动作决策算法根据路径规划结果，决定机器人的具体动作，如移动、旋转等，以实现捡球任务。

4. 控制执行模块设计控制执行模块负责控制机器人执行决策模块生成的指令。

通过调用机器人的动作控制接口，控制机器人进行相应的动作。

例如，当决策模块决定机器人需要向左移动时，控制执行模块发送相应指令给机器人的驱动器，使机器人按照指定路径和速度移动。

5. 系统集成与测试在设计完成后，进行系统集成和测试是必要的。

首先，将感知、决策和控制执行模块整合为一个完整的系统，确保各模块之间的数据交换和通信正常。

然后，通过实验验证系统设计的准确性和性能。

例如，通过在真实网球场景中进行测试，评估机器人的捡球准确率和响应速度。

结论：本文针对面向网球运动的捡球机器人进行了控制系统设计，包括感知模块、决策模块和控制执行模块。

一种多功能网球捡球车的创新设计
该设计的核心部分是一台电动车，它配备了一套高效的网球捡球系统、储物格和太阳
能充电装置。

该车采用了轻量化、结构简洁的设计理念，保证了其运动性能和操控灵活度。

下面将对其各个部分进行详细介绍。

1. 网球捡球系统
该系统主要由一个球网收纳器和一个传送带式网球输送机构组成。

收纳器上装有一根
伸缩式的带有把手的管道，可以通过按压控制器的按钮将其伸缩到合适的长度，并通过自
动弯曲来适应地面高差。

当球员需要捡球时，只需要将管道放置在网球旁边，轻轻按下按钮，球就会被吸到管道内，并通过传送带输送到收纳器中。

该系统采用电动驱动，可以在
球场上快速高效地完成网球捡集任务。

2. 储物格
储物格分为两部分，一部分是可折叠的空间，用来存放球员的私人物品或者网球道具，另一部分则是两个网球筐，可以存放大量网球。

这两个筐可以自动升降，方便球员取用，
储物格的设计方便球员把所有需要的物品都放在车上，不需要时将其收纳起来，使车辆整
洁美观。

3. 太阳能充电系统
该车配备了太阳能充电系统，免费获取光能进行充电，充电效率高，环保节能。

该系
统可以为车辆配备的电机和设备提供充足的电力储备，减小对电力供应的依赖。

总之，这种多功能网球捡球车的创新设计，具有高效捡集、灵活操控、自主充能的特点，优化了球场运动体验以及运动场地的管理。

同时，其简洁明了、易于维护的设计风格，让使用者在使用过程中更加方便和安全，这将进一步提升球员们的运动热情，促进了网球
运动事业的健康发展。

一种多功能网球捡球车的创新设计
随着人们对网球的热爱程度不断提高，场地设施也在不断进步，除了标准的网球场地外，越来越多的地方也开始兴建板球场，但随之带来的问题是球的收集和清理。

针对这一
问题，我们设计了一款多功能网球捡球车，能够方便、高效地收集并清理球场上的球。

我们的多功能网球捡球车采用了创新的设计理念，不仅可以收集散落在球场上的所有球，还可以对球进行分类和清洗，从而减少了人力工作的投入和时间成本，提高了球场维护、管理的效率。

下面介绍一下该捡球车的设计特点：
1. 球的收集与分类
该捡球车配备了一组机械臂，可以扫描球场上的球并拾起所有球，同时将不同颜色的
球分开堆放在不同的仓里，避免不同颜色球之间的混淆。

而且机械臂采用弧形设计，足以
扫过球场上任何地方，无需耗费大量时间和人力。

2. 自动清洗
随着球的进行和使用，球表面上沾有泥土，污渍等杂质，不仅影响外观，也会对球场
的维护和使用造成威胁。

因此，该捡球车还配备了自动清洗装置，可将球的杂质自动清除，并对球进行消毒处理，这保证了球的清洁，在多次使用后仍能保持品质。

3. 高效节能，智能化管理
该捡球车采用的是先进的电动设计，不仅操作简便，还采用了智能化的管理模式，可
实现预设收集时间自动启动的功能，自动识别各种颜色的网球并按颜色分类，大大提高了
工作效率，减少了不必要的资源浪费，从而达到节能与环保的效果。

总的来说，这款多功能网球捡球车解决了网球场地维护管理中的诸多难题，不仅方便
了场地管理人员的工作，更提高了场地的使用效果和环境质量，具备多种功能，可应用于
各种场合。

未来，我们相信该捡球车会有更大的市场需求和应用价值。