乒乓球自动发射器的设计与研究

李明 韦德林 刘昭 周雨 冯阳

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