桂林电子科技大学信息科技学院,桂林, 541004
摘要:目前,国内市场上存在的乒乓球发射器种类各异,大部分体积庞大、造价昂贵,且存在延迟出球、发球种类不全面等不足之处。随着越来越多的人喜欢乒乓球这项运动,用户们对发射器的需求也有了更高的标准。故本设计研究以无轴螺旋杆旋转进球装置、对转双轮发球装置为核心,大扭矩机器人舵机进行位置角度调节,Arduino为控制,设计乒乓球发射器,减轻成本、提高精确度、增加发球多样性。
关键词:乒乓球发射器;结构设计
1.引言:
乒乓球运动在我国谓之曰“国球”,它像一个社会符号一样在国人心中占有重要的地位。国人对训练用乒乓球发射器的要求亦越来越高。国内市场上的乒乓球发射器大多体积庞大、造价昂贵、精确度不高、功能不全等诸多不足之处,显然不符合大多数个人乒乓球爱好者的需求。本文设计的乒乓球发射器小巧灵活、造价低廉、出球精确度高,可进行远近球、旋转球等多种发球,还有多种发球模式可供选择,仅需使用手机便可进行控制,拥有更强的便携性,更高的性价比。
2.机械结构设计
乒乓球自动发射器主要由进球机构、发球机构、位置角度调节机构组成。其中进球机构使用步进电机控制无轴螺旋杆旋转,从而控制进球,无轴螺旋杆每旋转一周即乒乓球向前推进一个球位,使用步进电机控制,以达到精准控球的目的。发球机构使用对转双轮机构,通过控制两摩擦轮相对旋转的转速,控制发球的力度,调整两摩擦轮的转速差,控制乒乓球的旋转程度。位置角度调节机构由大扭矩机器人舵机控制,轴承辅助,以达到左右角与俯仰角的调整。
图1 机械结构图
3.控制部分硬件设计
本设计采用Arduino uno控制板(7—12v)进行主控,它的性能稳定和便于调试。有TB6600步进电机驱动(9-42v)驱动42步进电机57HS22(3A)通过主控板可以达到精确送球。通过L298N电机驱动模块(5—35v)驱动控制395直流电机(12v,300MA)组成的对转双轮从而控制射速。通过HC-06蓝牙模块(3.0-3.6v)来实现手机与主控板联机,从而远程操控乒乓球发射器。此外还有直流降压模块(输入电压3.2—35v),直流降压模块(输入电压3.2—35v)。
控制流程图如下图
图2控制流程图
此外,本系统电源供电采用220v供电;通过电源盒降压,可以随地取电。
电控原理图如图 3 所示。
图3电控原理图
4.软件设计
本设计采用蓝牙通信,实现了多模式无线控制,便于使用本
设计的部分 MAIN 程序如下:
void loop() //主函数 { while(Serial.available()>0) { inByte=Serial.read(); temp+=inByte; } if(temp!="") { angle=temp.toInt(); Serial.println(angle); if(temp=="Y"){shouyou();} if(temp=="Z"){shouzuo();} if(temp=="A"){moshi1();} if(temp=="B"){moshi2();} if(temp=="O"){fuwei();} if(temp=="F"){fashe();} if(temp=="S"){cw4();} } temp=""; delay(50);
}
4.结束语
本乒乓球自动发射器,体积小巧,方便携带,使用者可在家中、室外球场、体育馆等多种场地使用。发射器可用手机无线蓝牙控制,操作简单方便易上手;该乒乓球发射器解决了延迟出球的问题,同时增加了多种发球模式,丰富了发球种类的多样性,用户可根据自身需求进行选择。
参考文献
[1] 荆雯. 我国乒乓球运动项目文化发展研究[D]. 辽宁师范大学, 2014.
[2] 张美娟. 乒乓球旋转的力学分析[J]. 中学物理教学参考, 2015(8X):49-50.
[3] 吴宗泽. 机械设计课程设计手册[M]. 高等教育出版社, 2012.
[4] 卢耀祖. 机械结构设计[M]. 同济大学出版社, 2004.
【基金项目】本文系2018年广西自治区级大学生创新创业计划项目“乒乓球自动发射器的设计与研究”研究成果