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本科学生毕业设计（论文）任 务 书系( 院 )： 机械与控制工程学院 课题名称： 乒乓球发球器的结构设计 专业(方向)： 化机械设计制造及其自动 （机械装备设计与制造 ） 班 级：学生姓名：指导教师：下发日期：课题名称 乒乓球发球器的结构设计主要内容(包括设计参数)与要求本次设计的主要内容是一种乒乓球发球器设计，具体内容包括以下 5 部分：(1) 了解乒乓球发球器原理及要求。(2) 设计乒乓球发球器总体方案。(3) 进行整体的设计。(4) 对机械部分的设计、验算，给出零部件图和装配图。(5) 编写毕业设计（论文）说明书。工 作 进 程 及 工 作 量1-2 周：1.资料检索、查询、收集及设计分析。2. 写出开题报告 3000 字以上。3-4 周：实习完成系统总体方案构思及设计。5-6 周：查阅相关软件资料并初步掌握7-8 周：完成主要机构的设计9-10 周：完成机构的三维设计11-12 周：完成设计的其他部分13-14 周：1.书写说明书（10000 字以上，中、外文摘要、目录、正文、参考文献，形式完整） 。2.修改错误。3.完成所有设计成果4.教师审查，提出修改意见15 周：修改、检查打印论文，准备答辩16 周：答辩。注：学生于 5 月 11 前必须上交论文初稿的电子文档到指导老师处。应 遵 守 的 法 规1遵守学校相关规定2严格按计划（工作进程）进行毕业设计工作。毕业设计(论文)完成日期： 2015 年 5 月 31 日指 导 教 师 ： (签字)教研室主任： (签字)本 科 毕 业 设 计 (论 文 )外文翻译（附外文原文）系 ( 院 )：机械与控制工程学院 课 题 名 称 ：乒乓球发球器的结构设计 专业(方向)：机械设计制造及其自动化 （机械装备设计与制造 ） 班 级： 机械 11-2 学 生： 蔡书斌 指 导 教 师 ： 张声岚 日 期 ： 2015 年 3 月 12 日 第 29 届中国控制会议论文集7 月 29 日至 31 日，2010 年，北京，中国基本姿势 5 自由度混合机械臂控制算法适合乒乓球机器人ZHENG Kuijing1, CUI Pei 1, MAO Haixia21.机械工程学院，燕山大学，秦皇岛，066004 中华人民共和国电子邮件：kjzheng2. E啊科学河北科技师范学院的学院，秦皇岛，邮编：066004摘要：发展和乒乓球机器人的组成进行了介绍。基于乒乓球，一种 3-RPUR+ RP5 自由度混合机械臂提出，它可以执行三个平移自由度和两个旋转自由度的运动特性。通过使用 DH 参数法和 XYZ 欧拉角，混合动力车机械臂的运动学逆溶液进行分析，球拍的姿势被方便地描述。姿态控制方程被推导，这可变换球拍构成在工作空间到关节空间的驱动轴的参数。通过 ADAMS 软件，将运动仿真被执行，从而有效地证明了理论分析。基本算法奠定了成功的 5 轴联动控制的乒乓球机器人的理论基础。关键词：乒乓球机器人，自由的五度，混合机械手臂和姿态的反解1 引言作为一个服务机器人，乒乓球机器人可用于不仅为专业运动员作为试马针对性的训练，而且在行使对业余运动员。因此，乒乓球机器人吸引了来自学术界和工业界国内外越来越多的关注。许多大学和公司都在打乒乓球的机器人了深入的研究，并开发了多种乒乓球的机器人在不同结构和类型的自 1980 年以来初步乒乓球机器人具有比服务多样化球的功力没有其他的话，机械臂进行开发反击即将到来的球。 1983 年，约翰比林斯利1从英国朴茨茅斯理工大学约占乒乓球机器人法规。罗素 L.Andersson 2，宫崎文雄3等开发的乒乓球机器人一个接一个。建昌元4从西安理工大学，德许5从北京自动化研究所和魏巍6浙江大学还研究了乒乓球的机器人。的详细介绍可以在参考进行检查7。乒乓球机器人由机械系统，视觉系统和控制系统。作为手眼协调系统，三个子系统必须彼此协调。机械系统，类似于人类的手臂，直接进行打乒乓球的功能。视觉系统，类似于人的眼睛，监视乒乓球运动，并预测其运动轨迹。控制系统，类似于人类的大脑，控制所述机器人臂以敏捷摆动球拍根据移动轨迹乒乓去的规划位置和方向，并实现了精确的命中。A 排序五自由度混合机械臂包括并行机制和串行机制提出，它可以执行三个平移自由度和两个旋转自由度。混合机械臂的运动学反解进行了深入分析。的位置和方向的控制方程推导。在前述的算法仿真，通过 ADAMS 软件的方式进行验证。该算法还规定，为人们控制机器人手臂的姿势的理论基础。2 方案乒乓球机器人基于 5 自由度混合机械臂柔性双眼视乒乓球机器人的方案示于图 1 的混合式机器人臂装置串行机制连接到并行平台。它包括三个 RPRU（回转-棱柱回转通用型） ，四肢和RP（回转-棱镜）肢。球拍安装在机器人臂的末端。在该并联机构中三个平移对和在串行机制两个旋转对被用作驱动轴达到 5 轴同步控制。球拍能够摆动到达需要的位置，方向和速度。两个 2 自由度摇篮头上面的机械臂安装和 CCD 照相机被安装在每个托架的头。两款相机都可以进行旋转 2 自由度，形成灵活的双眼视觉。图 1：乒乓球机器人计划乒乓球的机器人是一个手眼协调系统与快速的眼睛和灵巧的手。该机器人可以摆动它的球拍敏捷，灵活，精确打击乒乓球和避免现有的人类击球的正反手问题。3 说明 5 自由度混合机械臂乒乓球具有速度快，各种坠落点，广泛和强烈的旋转等特点。因此，机械臂必须满足顺序执行这些要求，以适合打回乒乓球。一方面，它必须是多自由度来实现的各种位置和方向和摆动球拍去的规划点。另一方面，它需要有足够的工作空间到盖体内部并在表外部更大的面积和回击各个到来乒乓球。此外，速度快，精度高，还需要快速，准确地回击了乒乓球。基于上述分析，一种 3- RPUR+ RP 5 自由度混合机械臂提出。如图 2 所示，混合机构由稳定的平台，移动平台，其与移动平台，旋转对和平移一对串联在移动平台和安装在端球拍连接稳定的平台四肢机器人手臂。其在特征在于：在稳定的平台和移动平台都具有相同的连接3 RPUR（旋转，平移万能旋转）驾驶的肢体。通过控制 P 对三个 RPUR 驱动四肢的位置和移动平台的取向的运动可以被改变以实现两维转动和一维平移。旋转一对 R 4 与移动台连接的，使周围的移动平台的中心轴的摆动杆 L4 转动。在摆杆 L4 平移对 P5 使得沿摆杆轴方向的球拍 P 数据搬移。a）机器人臂模型 b）该坐标机械臂系统图 2：3 RPUR+ RP5 自由度混合机械臂通用对和旋转对的轴的两个轴在一个点上相交的 3- RPUR 并联机构，其等于球体对，即 3-RPS 机构。 3-RPS+ BP 混合机械臂自由度可以计算通过使用Kutzbach Grubler 的公式如下：M =610 11-117 =5这样的3-RPS+ BP混合机器人手臂的自由度是5。该混合机械臂结合高刚性，速度快，惯性小，误差小，高负荷和简单的敏捷和串行机制，宽大的空间足够并联机构的结构。的惯性和累积误差被降低。的刚性提高。的运动精度和运动速度提高。的位置和取向以及动态属性的敏捷性被有效地提高。该混合机械臂能够进行球拍的运动计划更迅速，敏捷，准确地在不同的速度，落点，角度和各种未来乒乓球的条款。4. 混合机械臂的运动学逆解4.1转发和RP肢体位置分析反解用DH法8，该坐标系上的旋转对R4，平移对P5，哪些是在移动的平台上链接的乒乓球拍分别成立。如图2 b）的移动坐标系统B是基准坐标系中的0，坐标系4对应于R 4，坐标系5对应于P5的坐标系统P对应的乒乓球拍。表1示出了相应的D-H参数。 Q4和d5的是变量，A1，A2，d1和d3的是常数。90度A190A2，D1lB4，D3 l5P。LB4是坐标系统B和坐标系统P的原点的原点之间的距离。表 1：D-H RP 肢的参数根据表 1 中的参数，变换矩阵（_B P）的坐标系统P相对于坐标系统B的 T 被给出如下：在公式（1） ，S 是 sin，c 是 COS。从等式（1） ，相对于P的原点的位置，可以在B表示：等式（2）是反相肢体的位置的正解，所以逆溶液给出如下：4.23-RPS 肢体位置分析的反解如图 2，3-RPS 并联机构的移动平台是正三角形 S1S2S3。移动坐标系B是建立在移动平台上。产地 OB 位于动平台的几何中心。 Axis_XB 恰逢载体 OBS1。稳定的平台也是一个正三角形 R1R2R3。稳定的坐标系A是建立在稳定的平台。产地 OA 位于稳定的平台的几何中心。 Axis_XA 恰逢载体 OAR1。相对于三个旋转对 R1，R2 和 R3 的三个轴是相切的稳定的平台的外接圆。外接圆半径为 A R。的三个关节的 R1，R2 和 R3 可以在坐标系A中被表示为如下的位置：正三角形 S1S2S3 的外接圆的半径为 Rb。三关节 S1，S2 和 S3 的位置可以被表示在坐标系统B如下：然后变换B相对于A可以表示如下的矩阵：在公式（4） ， OB 原产地在 A的位置。表示旋转矩阵和（A，B，g）为B相对于A的取向的欧拉角。关节的 Si（1 ，2,3）的位置的坐标系A中可被表示为如下：然后，在A的驱动轴的长度矢量可以举出：从等式（6） ，所有的驱动轴的长度可以计算：在 3-RPS 并联机构三个约束方程给出9：.从等式（8） ，下面的方程可以给出：从方程（9） ，在移动平台的位置和取向的 6 个参数，以及是独立的。一个，并且可以通过上述三个约束方程来解决。然后将三个驱动轴的长度可以表示为如下：4.3 姿态混合机械臂的逆解从等式（1）和（4） ，P相对于A的变换矩阵给出如下：在公式（11） ，是相对于P的A原点 OP 的位置。它可以表示为如下：在欧拉角 表示的旋转矩阵为P相对于A。是P相对的欧拉角A的欧拉角。4.4 姿势 3-RPS+ RP 混合机械手臂的控制方程的球拍可以通过所描述的位置和方向表示的球拍中A的中央点的位置，并且表示相对于球拍的取向的方向角。通过使用方向余弦的 ZP之间以及在三个坐标中A轴分别描述。从变换方程，规划的参数所构成的球拍，移动平台和（D5，Q4） ，反相肢的 DH 参数的姿势的参数由等式（12）中描述的。通过使用等式（12） ，的位置和移动平台的取向的数据可以根据相对于球拍的位置和方向的输入数据来计算。然后，利用位置反式（10） ，该规划姿势在工作空间的球拍可以被翻译成大约在关节空间的旋转轴的驱动轴和角度的长度。机器人手臂的运动控制可以通过等式（13）的方式来实现。机器人臂可以被控制以摆动其火箭到达规划姿势很快以便回击未来球准确。5 仿真图 3：模拟的流程图3 RPUR+ RP5 自由度混合机械臂可以在 SolidWorks 中构建。然后，该实体模型是通过一种数据转换格式命名的 Parasolid 导入 ADAMS。现有在 SolidWorks 中装配和约束关系成为 unvalid 当他们在 ADAMS。因此，有必要定义约束模型中的所有部分。首先，成立了工作状态。然后定义运动副的约束，包括固定对，对平移和旋转对。运动关系可以通过运动副装载驱动运动构造，其中四对平移一转动对10-11。最后，仿真可以通过导入的驾驶数据来获得。的流程图被示出为图 3.是机器人手臂的结构参数如下：rA=300mm, rB=220mm, lB4=132m, l5P=40mm是在驱动轴的初始参数如下：l1=l2=l3=679.72mm, q4 =0 , d5=500mm机器人手臂的规划动作如下：（500，0，847，90，90，0）（0,400,1147,110，108.75，27.99 O）（-200，0，847，90，90，0）（0，-400，1147,70，71.253，27.99）（500，0，847，90，90，0）表 2：姿势火箭数据表 3：机器人手臂的驾驶数据本 科 毕 业 设 计 (论 文 )开题报告（含论文综述）系 ( 院 )： 机械与控制工程学院 所属教研室： 机械教研室 课 题 名 称 ： 乒乓球发球器的结构设计 专业(方向)： 机械设计制造及其自动化 （机械装备设计与制造 ）班 级：学 生：指 导 教 师 ：开 题 日 期 ：学生姓名 学号 专业 机械设计制造及其自动化课题名称 乒乓球发球器的结构设计课题来源 自选主要内容1 论文选题的根据和研究意义在乒乓球这个运动中，发球的好坏决定着输赢的一半。发球在运动的各个技术中不受对手限制，能够体现出自己的个性和想象力等。在比赛中，高质量的发球不仅能直接得分，还能为进攻创造有利条件，并使对手产生较大的心理压力。随着乒乓球运动的不断发展，发球的种类越来越多，发球的好坏成了一个选手能否成功的首要因素之一。到 21 世纪乒乓球运动已经越来越为人们喜爱，为了推动乒乓球运动更好的融入社会，其中在 2002 年10 月 1 日，将乒乓球发球改为了“无遮挡发球” ，国际乒联提高了乒乓球比赛的观赏性，使比赛回合增加，促使世界乒乓球运动更好的向前发展，以求最大限度地降低发球者给对方造成的直接威胁，利用无遮挡发球降低接发球者地难度。为快速适应新规则的发球技术，探索新的发球技术，寻求更科学、有效的发球训练方法，以保持我国乒乓球运动在世界上的领先地位。2 主要功能1、可发任意上、下、左、右旋球，采用双轮驱动，因而速度旋转分别可调，同时亦可发不转球，贴近真人实战。2、可左右调整出球角度，任意设置左右落点变化，实现定点、多区域以及全台多点发射。3、出球速度、出球频率、机头摆动速度均设多档，可任意调整，每分钟出球 17-90 个。4、含自动回收和供球系统，持续击打，无须捡球。5、快速安装与拆卸只需几分钟，无须任何工具。3 论文的主要内容本次设计的主要内容是乒乓球发球器的机构设计、三维造型与结构设计。1、 发球器的总体设计结构2、 发球器的设计思想3、 发球器的相关参数4、 发球基本原理5、 参数设计6、 电机选择采取的主要技术路线或方法乒乓球发球器是集电子、机械和计算机技术为一体的综合技术产物。能够更好的适应各种训练的需求。乒乓球发球机的设计原理及整体结构作了一个总体的说明，对其相应部分所具有的功能也作了一个详细的介绍，并对该机器的实际问题提出了具体设计方案。这将对乒乓球发球机的制造和这方面工作的开展大有好处预期的成果和形式1、毕业论文一份，含目录、中外文摘要，材料选择、电机选择、乒乓球发球器的结构设计，优化分析过程，存在问题，及需进一步改进的工作，结论、参考文献，总字数在 10000 字以上。2、外文专业资料翻译。3、开题报告一份4、实习报告一份（与说明书合订） 。5、所有内容电子文档一套6、毕业论文成果材料清单一份。时间安排1-2 周：1.资料检索、查询、收集及设计分析。2. 写出开题报告 3000 字以上。3-4 周：实习完成系统总体方案构思及设计。5-6 周：1.查阅相关软件资料并初步掌握7-8 周：完成中央系统的设计9-10 周：完成系统的电路设计11-12 周：完成设计的其他部分13-14 周：1.书写说明书（10000 字以上，中、外文摘要、目录、正文、参考文献，形式完整） 。2.修改错误。3、完成所有设计成果4、教师审查，提出修改意见15 周：修改、检查打印论文，准备答辩16 周：答辩。指导老师意见签 名：年 月 日 备注参考文献1哈尔滨工业大学理论力学教研室编.理论力学M:高等教育出版社，2012.5. 2关慧珍，冯辛安.机械制造装备设计及相互课程设计（第三版）M:机械工业出版社，2014.6.3濮良贵，纪名刚.机械设计（第八版）M:高等教育出版社，2006.5.4柯建宏，宾鸿赞.机械制造技术基础课程设计M.北京:华中科技大学出版社，2008.1.5陈守强.机械装备导论M:西安电子科技大学出版社，2008.9.6朱冬梅.画法几何及机械制图M.北京: 高等教育出版社，2008.6. 7马希青.机械绘图的方法与步骤M:北京:机械工业出版社，2009.7.8于永泗，齐民.机械工程材料（第八版）M:大连理工出版社，2010.1本 科 毕 业 设 计 (论 文 )外文翻译（附外文原文）系 ( 院 )：机械与控制工程学院 课 题 名 称 ：乒乓球发球器的结构设计 专业(方向)：机械设计制造及其自动化 （机械装备设计与制造 ） 班 级：学 生：指 导 教 师 ：日 期 ：第 29 届中国控制会议论文集7 月 29 日至 31 日，2010 年，北京，中国基本姿势 5 自由度混合机械臂控制算法适合乒乓球机器人ZHENG Kuijing1, CUI Pei 1, MAO Haixia21.机械工程学院，燕山大学，秦皇岛，066004 中华人民共和国电子邮件：kjzheng2. E啊科学河北科技师范学院的学院，秦皇岛，邮编：066004摘要：发展和乒乓球机器人的组成进行了介绍。基于乒乓球，一种 3-RPUR+ RP5 自由度混合机械臂提出，它可以执行三个平移自由度和两个旋转自由度的运动特性。通过使用 DH 参数法和 XYZ 欧拉角，混合动力车机械臂的运动学逆溶液进行分析，球拍的姿势被方便地描述。姿态控制方程被推导，这可变换球拍构成在工作空间到关节空间的驱动轴的参数。通过 ADAMS 软件，将运动仿真被执行，从而有效地证明了理论分析。基本算法奠定了成功的 5 轴联动控制的乒乓球机器人的理论基础。关键词：乒乓球机器人，自由的五度，混合机械手臂和姿态的反解1 引言作为一个服务机器人，乒乓球机器人可用于不仅为专业运动员作为试马针对性的训练，而且在行使对业余运动员。因此，乒乓球机器人吸引了来自学术界和工业界国内外越来越多的关注。许多大学和公司都在打乒乓球的机器人了深入的研究，并开发了多种乒乓球的机器人在不同结构和类型的自 1980 年以来初步乒乓球机器人具有比服务多样化球的功力没有其他的话，机械臂进行开发反击即将到来的球。 1983 年，约翰比林斯利1从英国朴茨茅斯理工大学约占乒乓球机器人法规。罗素 L.Andersson 2，宫崎文雄3等开发的乒乓球机器人一个接一个。建昌元4从西安理工大学，德许5从北京自动化研究所和魏巍6浙江大学还研究了乒乓球的机器人。的详细介绍可以在参考进行检查7。乒乓球机器人由机械系统，视觉系统和控制系统。作为手眼协调系统，三个子系统必须彼此协调。机械系统，类似于人类的手臂，直接进行打乒乓球的功能。视觉系统，类似于人的眼睛，监视乒乓球运动，并预测其运动轨迹。控制系统，类似于人类的大脑，控制所述机器人臂以敏捷摆动球拍根据移动轨迹乒乓去的规划位置和方向，并实现了精确的命中。A 排序五自由度混合机械臂包括并行机制和串行机制提出，它可以执行三个平移自由度和两个旋转自由度。混合机械臂的运动学反解进行了深入分析。的位置和方向的控制方程推导。在前述的算法仿真，通过 ADAMS 软件的方式进行验证。该算法还规定，为人们控制机器人手臂的姿势的理论基础。2 方案乒乓球机器人基于 5 自由度混合机械臂柔性双眼视乒乓球机器人的方案示于图 1 的混合式机器人臂装置串行机制连接到并行平台。它包括三个 RPRU（回转-棱柱回转通用型） ，四肢和RP（回转-棱镜）肢。球拍安装在机器人臂的末端。在该并联机构中三个平移对和在串行机制两个旋转对被用作驱动轴达到 5 轴同步控制。球拍能够摆动到达需要的位置，方向和速度。两个 2 自由度摇篮头上面的机械臂安装和 CCD 照相机被安装在每个托架的头。两款相机都可以进行旋转 2 自由度，形成灵活的双眼视觉。图 1：乒乓球机器人计划乒乓球的机器人是一个手眼协调系统与快速的眼睛和灵巧的手。该机器人可以摆动它的球拍敏捷，灵活，精确打击乒乓球和避免现有的人类击球的正反手问题。3 说明 5 自由度混合机械臂乒乓球具有速度快，各种坠落点，广泛和强烈的旋转等特点。因此，机械臂必须满足顺序执行这些要求，以适合打回乒乓球。一方面，它必须是多自由度来实现的各种位置和方向和摆动球拍去的规划点。另一方面，它需要有足够的工作空间到盖体内部并在表外部更大的面积和回击各个到来乒乓球。此外，速度快，精度高，还需要快速，准确地回击了乒乓球。基于上述分析，一种 3- RPUR+ RP 5 自由度混合机械臂提出。如图 2 所示，混合机构由稳定的平台，移动平台，其与移动平台，旋转对和平移一对串联在移动平台和安装在端球拍连接稳定的平台四肢机器人手臂。其在特征在于：在稳定的平台和移动平台都具有相同的连接3 RPUR（旋转，平移万能旋转）驾驶的肢体。通过控制 P 对三个 RPUR 驱动四肢的位置和移动平台的取向的运动可以被改变以实现两维转动和一维平移。旋转一对 R 4 与移动台连接的，使周围的移动平台的中心轴的摆动杆 L4 转动。在摆杆 L4 平移对 P5 使得沿摆杆轴方向的球拍 P 数据搬移。a）机器人臂模型 b）该坐标机械臂系统图 2：3 RPUR+ RP5 自由度混合机械臂通用对和旋转对的轴的两个轴在一个点上相交的 3- RPUR 并联机构，其等于球体对，即 3-RPS 机构。 3-RPS+ BP 混合机械臂自由度可以计算通过使用Kutzbach Grubler 的公式如下：M =610 11-117 =5这样的3-RPS+ BP混合机器人手臂的自由度是5。该混合机械臂结合高刚性，速度快，惯性小，误差小，高负荷和简单的敏捷和串行机制，宽大的空间足够并联机构的结构。的惯性和累积误差被降低。的刚性提高。的运动精度和运动速度提高。的位置和取向以及动态属性的敏捷性被有效地提高。该混合机械臂能够进行球拍的运动计划更迅速，敏捷，准确地在不同的速度，落点，角度和各种未来乒乓球的条款。4. 混合机械臂的运动学逆解4.1转发和RP肢体位置分析反解用DH法8，该坐标系上的旋转对R4，平移对P5，哪些是在移动的平台上链接的乒乓球拍分别成立。如图2 b）的移动坐标系统B是基准坐标系中的0，坐标系4对应于R 4，坐标系5对应于P5的坐标系统P对应的乒乓球拍。表1示出了相应的D-H参数。 Q4和d5的是变量，A1，A2，d1和d3的是常数。90度A190A2，D1lB4，D3 l5P。LB4是坐标系统B和坐标系统P的原点的原点之间的距离。表 1：D-H RP 肢的参数根据表 1 中的参数，变换矩阵（_B P）的坐标系统P相对于坐标系统B的 T 被给出如下：在公式（1） ，S 是 sin，c 是 COS。从等式（1） ，相对于P的原点的位置，可以在B表示：等式（2）是反相肢体的位置的正解，所以逆溶液给出如下：4.23-RPS 肢体位置分析的反解如图 2，3-RPS 并联机构的移动平台是正三角形 S1S2S3。移动坐标系B是建立在移动平台上。产地 OB 位于动平台的几何中心。 Axis_XB 恰逢载体 OBS1。稳定的平台也是一个正三角形 R1R2R3。稳定的坐标系A是建立在稳定的平台。产地 OA 位于稳定的平台的几何中心。 Axis_XA 恰逢载体 OAR1。相对于三个旋转对 R1，R2 和 R3 的三个轴是相切的稳定的平台的外接圆。外接圆半径为 A R。的三个关节的 R1，R2 和 R3 可以在坐标系A中被表示为如下的位置：正三角形 S1S2S3 的外接圆的半径为 Rb。三关节 S1，S2 和 S3 的位置可以被表示在坐标系统B如下：然后变换B相对于A可以表示如下的矩阵：在公式（4） ， OB 原产地在 A的位置。表示旋转矩阵和（A，B，g）为B相对于A的取向的欧拉角。关节的 Si（1 ，2,3）的位置的坐标系A中可被表示为如下：然后，在A的驱动轴的长度矢量可以举出：从等式（6） ，所有的驱动轴的长度可以计算：在 3-RPS 并联机构三个约束方程给出9：.从等式（8） ，下面的方程可以给出：从方程（9） ，在移动平台的位置和取向的 6 个参数，以及是独立的。一个，并且可以通过上述三个约束方程来解决。然后将三个驱动轴的长度可以表示为如下：4.3 姿态混合机械臂的逆解从等式（1）和（4） ，P相对于A的变换矩阵给出如下：在公式（11） ，是相对于P的A原点 OP 的位置。它可以表示为如下：在欧拉角 表示的旋转矩阵为P相对于A。是P相对的欧拉角A的欧拉角。4.4 姿势 3-RPS+ RP 混合机械手臂的控制方程的球拍可以通过所描述的位置和方向表示的球拍中A的中央点的位置，并且表示相对于球拍的取向的方向角。通过使用方向余弦的 ZP之间以及在三个坐标中A轴分别描述。从变换方程，规划的参数所构成的球拍，移动平台和（D5，Q4） ，反相肢的 DH 参数的姿势的参数由等式（12）中描述的。通过使用等式（12） ，的位置和移动平台的取向的数据可以根据相对于球拍的位置和方向的输入数据来计算。然后，利用位置反式（10） ，该规划姿势在工作空间的球拍可以被翻译成大约在关节空间的旋转轴的驱动轴和角度的长度。机器人手臂的运动控制可以通过等式（13）的方式来实现。机器人臂可以被控制以摆动其火箭到达规划姿势很快以便回击未来球准确。5 仿真图 3：模拟的流程图3 RPUR+ RP5 自由度混合机械臂可以在 SolidWorks 中构建。然后，该实体模型是通过一种数据转换格式命名的 Parasolid 导入 ADAMS。现有在 SolidWorks 中装配和约束关系成为 unvalid 当他们在 ADAMS。因此，有必要定义约束模型中的所有部分。首先，成立了工作状态。然后定义运动副的约束，包括固定对，对平移和旋转对。运动关系可以通过运动副装载驱动运动构造，其中四对平移一转动对10-11。最后，仿真可以通过导入的驾驶数据来获得。的流程图被示出为图 3.是机器人手臂的结构参数如下：rA=300mm, rB=220mm, lB4=132m, l5P=40mm是在驱动轴的初始参数如下：l1=l2=l3=679.72mm, q4 =0 , d5=500mm机器人手臂的规划动作如下：（500，0，847，90，90，0）（0,400,1147,110，108.75，27.99 O）（-200，0，847，90，90，0）（0，-400，1147,70，71.253，27.99）（500，0，847，90，90，0）表 2：姿势火箭数据表 3：机器人手臂的驾驶数据本 科 毕 业 设 计 (论 文 )工 作 总 结学 院： 机械与控制工程学院 课 题 名 称 ：乒乓球发球器的结构设计 专业(方向)： 机械装备设计与制造 （机械装备设计与制造 ） 班 级：学 生：指 导 教 师 ：日 期：工作总结本次毕业设计的题目是乒乓球发球器的设计，随着时间的推移，在张老师的悉心指导下，毕业设计的工作已经接近了尾声。这次毕业设计围绕着乒乓球发球器的功能结构设计，主要论述了乒乓球发球器的整体方案设计、各种零部件的参数设计、发射装置、升降装置、输球装置和摇摆装置的设计。通过 SolidWorks2013三维模拟软件顺利模拟出了乒乓球发球器的整体模型。在此次对乒乓球发球器的尺寸、齿轮尺寸参数的设计中，让我深深觉得基础知识的重要性，在翻阅许多机械相关书籍后终于把计算部分完成，同时也弥补了自己缺失的理论知识。在刚开始此次设计时通过自学 SolidWorks三维建模软件完成了对乒乓球发球器的三维建模。通过这次设计熟练掌握了 SolidWorks三维辅助设计建模软件的使用，对以后在工作的设计中起到很大的帮助。乒乓球发球器由于有许多零件构成，在建模时是一个耗费很大时间的过程。需要耐心的把各个零件逐个准确的画出，稍有错误就会影响整体的建模装配。此次设计不仅对我的理论知识的提高有很大的帮助还让我在实际设计产品的过程中磨练了我的耐心意志。对整个产品的研发思路设计方法也有了很大的理解，开拓了我的设计思路。通过这次毕业设计，我明白了“实践是检验真理的唯一标准”这句话的含义。所学的理论知识再多再丰富，如果不经过“实战演习” 终究只能纸上谈兵，没有任何实际意义。只有亲身经历理论与实际相结合的实践过程，才能说知识学到手了。毕业设计不仅仅是对大学四年所学知识的一种检验，更是对自己能力的一种提高方式。以前总以为自己所掌握的知识已经做够多足够好了，经过这次设计才明白学无止境这个道理。学习是一个长期积累的过程，在以后的工作合和生活中都应该不断的学习，努力增加自身的知识和提高综合素质能力。本 科 毕 业 设 计 (论 文 )工 作 计 划学 院：机械与控制工程学院 课 题 名 称 ：乒乓球发球器的结构设计 专业(方向)：机械设计制造及其自动化 （机械装备设计与制造 ） 班 级：学 生：指 导 教 师 ：日 期 ：1工作计划1.第 1周第 4周结合毕业设计题目，对乒乓球发球器进行了解，了解毕业设计要做的内容。查找相关的资料，撰写开题报告。2.第 5周第 9周了解、熟悉乒乓球发球器设计内容；完成一篇 10000字符以上的外文译文。根据要求完成 10篇以上的读书笔记，并做好工作计划和阶段总结。3.第 10周第 14周撰写设计说明书，绘制乒乓球发球器总装图及其主要零件图。4.第 15周论文初次审核，并修改毕业设计。论文中级审核，并修改毕业设计。论文最后审核，并修改毕业设计。5.第 16周 制作 PPT 演讲稿，进行毕业答辩，提交要求的毕业设计相关技术文档资料一套。6第 17周毕业设计总结阶段。1本 科 毕 业 设 计 (论 文 )读书报告（读书笔记）学 院： 机械与控制工程学院 课 题 名 称 ： 乒乓球发球器的结构设计 专业(方向)： 机械设计制造及其自动化 （机械装备设计与制造 ） 班 级：学 生：指 导 教 师 ：日 期 ：2读书笔记一：机械原理主编：李杞仪，赵韩. 机械原理武汉理工大学出版社本课程主要研究各种机械的一般共性问题，即研究机构的组成原理、机构运动学及机器动力学等；研究各种机器中常用机构的运动及动力性能分析与设计方法和机械传动系统方案设计的问题。本课程的目的和任务是使学生通过本课程的学习，掌握机构学和机器动力学的基本理论、基本知识和基本技能，并初步具有拟定机械运动方案、分析和设计机构的能力。它在培养高级工程技术人才的全局中，具有增强学生对机械技术工作的适应能力和开发创造能力的作用。第一章 绪论主要知识点：机械原理研究的对象和内容；学习机械原理课程的目的和方法；机械原理学科发展概貌。基本要求：对课程的性质、主要内容等方面有个初步的了解，为以下学习打好基础 。第二章 机构的结构分析主要知识点：机构结构分析的内容及目的；机构的组成、机构运动简图及机构具有确定运动的条件；平面机构与空间机构的自由度计算及应注意的事项；平面机构的组成原理、结构分类及结构分析；虚约束对机构工作性能的影响及机构结构的合理设计。基本要求：明确机构组成的概念；能绘制常用机构的机构运动简图和计算平面机构的自由度，了解空间机构的自由度计算和平面机构的组成原理。第三章 平面机构的运动分析主要知识点：机构运动分析的任务、目的和方法；用速度瞬心法作机构的速度分析；用矢量方3程图解法作机构的速度及加速度分析；用解析法（复数法或矩阵法）作机构的运动分析。基本要求：用图解法和解析法对级机构进行运动分析，特别是能运用计算机进行机构的运动分析。第四章 平面机构的力分析主要知识点：作用在机械上的力；构件惯性力的确定（质量代换法） ；运动副中摩擦的概念、摩擦力的计算和总反力方向的确定；考虑摩擦时机构的受力分析。基本要求：了解作用在机械中的力的分类，掌握运动副中摩擦力的计算方法和总反力方向的确定。第五章 机械的效率和自锁主要知识点：机械的效率和自锁的概念；机械与机组的机械效率计算；机械自锁条件的确定。基本要求：明确机械效率和自锁的概念，能确定机构的瞬时机械效率和机构的自锁条件。第六章 机械的平衡 主要知识点：机械平衡的目的；刚性转子的静平衡计算和动平衡计算；刚性转子的静平衡和动平衡实验；转子的许用不平衡量概念；平面四杆机构平衡的基本概念。基本要求：明确机械平衡的目的，掌握刚性转子的静平衡和动平衡的条件、平衡原理和任务和作用；对机械原理学科的发展趋势有所了解。第七章 机械的运转及其速度波动的调节 4主要知识点：机械运转过程的三个阶段；机械上的驱动力与工作阻力的特性；机械系统的等效动力学模型；机械运动方程式的建立和求解；机械周期性速度波动产生的条件、程度描述及其调节方法；机械非周期性速度波动及其调节原理。基本要求：掌握建立单自由度机械系统的等效动力学模型及运动方程式的方法，会求解力为函数时的运动方程式；了解飞轮的调速原理和特点，掌握飞轮转动惯量的简易计算方法；了解非周期性速度波动调节的基本概念。第八章 平面连杆机构及其设计 主要知识点：连杆机构及其传动特点；平面四杆机构的基本型式及其演化和应用；平面四杆机构有曲柄条件、急回运动、传动角及死点、连杆曲线和运动连续性等；连杆机构设计的基本问题；用图解法设计四杆机构的方法；用解析法设计四杆机构的方法；用实验法设计四杆机构的方法 。基本要求：了解平面四杆机构的基本型式及其演化，对曲柄存在条件、急回运动（极位和极位夹角）和行程速比系数、压力角、传动角、死点及运动连续性，有明确的概念，掌握四杆机构的设计方法。第九章 凸轮机构及其设计主要知识点：凸轮机构的应用、分类和特点；推杆运动规律的名词术语、常用运动规律及选择的原则；用图解法和解析法设计凸轮的轮廓曲线；凸轮机构的受力分析、压力角的概念及意义；凸轮基圆半径、滚子半径和平底长度等基本尺寸的确定。基本要求：了解凸轮机构的类型和应用，对推杆的运动规律，凸轮机构的压力角及自锁有明5确的概念，能确定盘形凸轮机构的基本尺寸；掌握盘形凸轮廓线的设计方法。第十章 齿轮系及其设计主要知识点：齿轮系的分类及功用；定轴轮系、周转轮系和复合轮系的传动比计算；行星轮系的效率和行星轮系选型即各轮齿数的确定。基本要求：了解齿轮机构的类型和应用；掌握齿廓啮合基本定律，深入了解渐开线直齿圆柱轮传动的啮合特性；掌握标准直齿圆柱齿轮传动的基本参数和几何尺寸的计算方法；了解渐开线齿轮的展成原理和根切、最少齿数、变位、变位齿轮传动等概念；了解平行轴斜齿圆柱齿轮传动的啮合特点，掌握标准斜齿轮传动几何尺寸的计算方法；了解标准直齿轮圆锥齿轮的传动特点及几何尺寸的计算方法；对蜗轮蜗杆的传动特点有所了解。小结：更加了解了齿轮传动和一些机构的传动的原理。对齿轮设计过程的一些参数和尺寸的计算有所了解。6读书笔记二：画法几何及机械制图主编：朱冬梅，胥北澜高等教育出版社画法几何及机械制图(第 5版)共 15章，主要内容有：制图的基本知识，点、直线和平面的投影，直线与平面、平面与平面的位置关系，曲线与曲面的投影，立体及平面与立体表面的交线，组合体，机件的常用表达方法，轴测图，螺纹和齿轮等的规定画法，零件图和装配图，旋转法和立体表面的展开，计算机图形学和图形应用软件等。为适应当前机械设计的需要， 画法几何及机械制图(第 5版)以三维创新构形设计为中心，把三维构形设计及计算机绘图等新内容融入本课程。重点介绍了基于参数化特征的造型软件 Autodesk Inventor和国内外广泛使用的 AutoCAD绘图软件。第一章 制图的基本知识和基本技能掌握：国家标准机械制图的基本规定，几何作图。了解：制图的基本技能，徒手画图的一般方法。第二章 点、直线和平面的投影掌握：点、直线、平面的投影特点及作图方法。了解：直线的迹点和作图方法。第三章 几何元素间的相对关系掌握：几何元素间的平行、相交、垂直问题。了解：平面上的最大斜度线的投影特性。第四章 投影变换掌握：换面法及其运用。了解：旋转法及其运用。第五章 基本体的投影掌握：平面立体、曲面立体的投影及表面取点。了解：轴线倾斜的曲面体画法。 第六章 平面及直线与立体相交掌握：平面与平面立体、平面与曲面立体相交的作图方法。7了解：直线与立体相交的作图方法。第七章 立体与立体相交掌握：两回转体表面相交，多形体表面相交和不完整形体表面相交。了解：平