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1、一種智能程控?fù)烨騻髑驒C(jī)的設(shè)計(jì) 陶來(lái)華 【摘要】目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)智能程控?fù)烨騻髑驒C(jī)零使用。因此設(shè)計(jì)了一款新型的智能程控?fù)烨騻髑驒C(jī)。主要為了方便于籃球運(yùn)發(fā)動(dòng)的使用。撿球傳球機(jī)由收集裝置、發(fā)球裝置和中央處理器組成，并用活塞連桿裝置作為籃球彈射機(jī)構(gòu)。智能程控?fù)烨騻髑驒C(jī)能夠完成籃球的收集和發(fā)球，可以防止產(chǎn)生球場(chǎng)上滿是散落的籃球的狀況。自動(dòng)化程度高，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)收集和發(fā)球，節(jié)省大量人力資源。 【關(guān)鍵詞】智能；撿球；傳球；設(shè)計(jì) 1設(shè)計(jì)背景 近年來(lái)，隨著運(yùn)動(dòng)產(chǎn)業(yè)的不斷開(kāi)展，各國(guó)運(yùn)發(fā)動(dòng)的水平都在不斷提高，這也必須將訓(xùn)練設(shè)備進(jìn)行不斷改進(jìn)，不斷完善，促使運(yùn)發(fā)動(dòng)更加有效、快捷地進(jìn)步，特別是籃球運(yùn)開(kāi)工程。目前我國(guó)的

2、籃球運(yùn)動(dòng)開(kāi)展受到了一定的阻礙，一定程度上與我們?nèi)梭w的體質(zhì)特征有關(guān)，但也與訓(xùn)練裝置有一定的關(guān)系。 目前我國(guó)籃球訓(xùn)練根本仍采用傳統(tǒng)的訓(xùn)練方式，利用人工進(jìn)行撿球和傳球。此訓(xùn)練方式不但需要雇傭人工，而且因個(gè)體的差異，每次傳出的球力度和方向都不同，無(wú)法到達(dá)訓(xùn)練的標(biāo)準(zhǔn)化和科學(xué)性。所以要設(shè)計(jì)出價(jià)位比較合理，同時(shí)擁有收集球、發(fā)球、計(jì)算命中率等技能的智能程控?fù)烨騻髑驒C(jī)。 2設(shè)計(jì)方案 2.1撿球裝置 投籃已進(jìn)籃筐的球?qū)⑼ㄟ^(guò)管1收集，沒(méi)有進(jìn)籃筐的球通過(guò)外側(cè)的網(wǎng)兜收集。網(wǎng)兜的上沿與下沿都是通過(guò)三根圓柱形鐵棒與管1連接。運(yùn)用三根圓柱形鐵棒首先是為了讓網(wǎng)兜更為穩(wěn)定，同時(shí)也盡量不占據(jù)整個(gè)平面的面積，使得沒(méi)有進(jìn)框的球

3、都可以被網(wǎng)兜收集。其次運(yùn)用圓柱形是因?yàn)榉乐估饨菍⑶騽澠啤９?制作成上大下小是因?yàn)橥哆M(jìn)的球會(huì)有一定的偏移，因此口徑采用上大下小利于籃球被收集。撿球裝置如下圖1所示。 2.2計(jì)數(shù)控制裝置 管1末端處安裝的計(jì)數(shù)器所計(jì)的數(shù)目是指進(jìn)球的個(gè)數(shù)，記為a，直管2處安裝的計(jì)數(shù)器所計(jì)的數(shù)目是指總共投球的個(gè)數(shù)，記為s，命中率m=a/s。計(jì)數(shù)控制裝置結(jié)構(gòu)框架如圖2所示。 2.3發(fā)球裝備 發(fā)球裝置采用了活塞連桿裝置，并且使用渦輪蝸桿減速器匹配使用。通過(guò)直管2處安裝的感應(yīng)器，利用PLC控制技術(shù)，將籃球有序地發(fā)射。我們采用的活塞頂部是凹形的，尺寸與籃球的球面相吻合，目的是使得球面與活塞頂部接觸面盡可能的大，使得彈射

4、力更大。發(fā)球裝置如圖3所示。 2.4程控系統(tǒng) 微處理器芯片IC1內(nèi)部的振蕩器通過(guò)2、3腳與外部的振蕩晶體X組成一個(gè)高頻振蕩器，產(chǎn)生高頻振蕩信號(hào)。此信號(hào)送入定時(shí)信號(hào)發(fā)生器后產(chǎn)生40KHz的正弦信號(hào)和定時(shí)脈沖信號(hào)。正弦信號(hào)送入編碼調(diào)制器作為載波信號(hào)；定時(shí)脈沖信號(hào)送制掃信號(hào)發(fā)生器、鍵控輸入編碼器和指令編碼器作為這些電路的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。 3數(shù)據(jù)分析 3.1活塞連桿彈射力 式中，T為彈射力；V1為籃球加速到x1處時(shí)的速度，x1為活塞從一個(gè)極限位置到另一個(gè)極限位置的距離；ρ為空氣密度；f為籃球與管壁之間的滾動(dòng)摩擦系數(shù)；θ為直管3與斜管之間的夾角。 3.2籃球的運(yùn)動(dòng)軌跡 根據(jù)計(jì)算和試驗(yàn)，通過(guò)m

5、atlab建立傳球的運(yùn)動(dòng)方程為Y=-0.38X2+2.487X，仿真軌跡如圖4所示。 4創(chuàng)新點(diǎn)及應(yīng)用 1〕投籃撿球機(jī)中的兩個(gè)地方安裝有計(jì)數(shù)器，因此可以計(jì)算投籃命中率。 2〕出球口的上下角度可以調(diào)節(jié)，可以適應(yīng)不同身高的人群使用。 3〕出球口的水平角度可以調(diào)節(jié)，可以在球場(chǎng)上任意角度接收球。 4〕發(fā)球裝置運(yùn)用了活塞欄桿機(jī)構(gòu)，使得發(fā)球更加穩(wěn)定。 5〕動(dòng)力電池作為助力動(dòng)力源，無(wú)需拉線通電，使投籃撿球機(jī)在使用過(guò)程中更加便捷。 【參考文獻(xiàn)】 【1】濮良玉，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社，2021：271-398. 【2】鄭文維，吳克堅(jiān).機(jī)械原理[M].第七版.北京：高等教育出

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