双轮差速足球机器人设计 - 图文

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目 录

目 录 ...................................... 1 摘要 ........................................ 3 Abstract .................................... 4 前 言 ..................... 错误！未定义书签。 1. RoboCup机器人足球世界杯简介 .............. 8

1.1前言 ............................................................................................................................... 8 1.2 ROBOCUP机器人足球世界杯 ....................................................................................... 9 1.3足球机器人研究 ......................................................................................................... 11

2. 足球机器人结构设计基本要求. .............. 18

2.1 基本要求..................................................................................................................... 18 2.2设计参数 ..................................................................................................................... 20

3.两轮机器人整体结构设计 ................... 21

3.1设计指标及运动系统与车身布局 ............................................................................. 21

3.1.1 设计指标 ............................................................................................................ 21 3.1.2运动系统与车身布局 ........................................................................................ 21 3.2两轮机器人结构设计 ................................................................................................. 22 3.3传动设计 ..................................................................................................................... 24

3.3.1 驱动电机 ............................................................................................................ 24 3.3.2减速器 ................................................................................................................ 24 3.4电池设计 ..................................................................................................................... 26

4. 带球机构设计 ............................ 27

4.1 带球机构..................................................................................................................... 27 4.2 力学分析..................................................................................................................... 28

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4.3 设计计算..................................................................................................................... 30

4.3.1 电机选择 ............................................................................................................ 30 4.3.2带球辊转速 ........................................................................................................ 30

5. 击球机构设计 ............................ 32

5.1击球机构的要求 ......................................................................................................... 32 5.2击球机构的种类及特点 ............................................................................................. 32 5.3力学分析 ..................................................................................................................... 35 5.4击球力 ......................................................................................................................... 37

后记 ....................... 错误！未定义书签。 参考文献 ................................... 41

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摘 要

开展机器人足球赛，最大的好处是能够将人工智能技术的最新研究成果与实践结合起来，借助机器人足球赛对人工智能技术的前沿研究成果进行检验，探索多个智能机器人在不可预测的动态环境中如何密切配合、协同作战，使人工智能技术更加成熟，加速人工智能技术的商品化、产业化进程。

本文主要设计RoboCup中型组的结构，主要包括车体整体结构、电磁铁击球机构、带球结构等的设计。同时通过对带球机构进行静力学、运动学分析获得带球辊实现带球的理论最低转速;通过对击球机构的动力学分析获得理论最佳击球点和击球方位. 依据理论分析结果对旋球式和电磁式击球机构进行机构优化设计,提高带球的稳定性和击球的准确度.

关键词：足球机器人；RoboCup；螺线管；踢球带球;结构设计。

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Abstract

The biggest advantage of Robotcup is to combine the artificial intelligence technology to the latest research results and practice.Through Robotcup,the artificial intelligence technology to the forefront of research results can be tested, exploring a number of intelligent robots in unpredictable dynamic environment how closely cooperate and coordinate their operations. This can boot the artificial intelligence technology more mature and accelerate the commercialization of artificial intelligence technology and the process of industrialization .

This paper mainly desige the structure of The RoboCup ,

middle-size robot soccer , including the overall body structure 、the machine of elect romagnet kicking、and the dribbling system. The limitation of dribbler minimal angular velocity was obtained fromt he static and kinematic analysis of the dribbling system which enables maintenance control of t he ball. Through the dynamic analysis of t he kicking system ,the optimal position and orien tation of kicking were derived. Based on the above analysis ,the dribbling system and kicking system were optimized in order to improvet he stability and veracity.

Keyword: soccer robot; RoboCup; solenoid; kicking & dribbling

framework design

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前 言

转瞬间，大学生涯即将结束。作为检验本科所学的毕业设计，我们要十分重视它，并且尽可能好的完成它。毕业设计，培养了学生的实践能力和所学综合运用能力，它对进一步培养学生分析问题、解决问题，全面提高毕业生综合素质，使之能较快的适应工程实践的需要起了极为重要的作用。我会好好珍惜这个机会，将这四年学习的所有知识进行总结和思考，通过这次设计来展现自己的能力，弥补自己的不足，为今后的再学习打下结实的基础。

对于本次毕业设计，即足球机器人的设计，机器人足球是足球运动与机器人学等高新技术结合的产物，它的远景目标之一是使机器人足球队战胜人类足球队。机器人足球系统研究涉及非常广泛的领域，它以计算机（行为决策、传感器学、机器学习等）为核心，涵盖了计算机视觉、计算机图形学、人工智能、机械电子学、机器人学、传感器信息融合、无线网络技术、智能控制技术、机电一体化技术、仿真技术、动态组织学、通讯等等跨学科综合技术，吸引了世界各国的广大科学研究人员和工程技术人员的积极参与。学术界认为，机器人足球是人工智能技术的新里程碑，它将过去以计算机象棋为首的单智能体在静态环境下非实时知识处理技术发展为多智能体在动态环境下实时知识处理技术，大大拓宽了人工智能技术的应用领域。更有意义的是，机器人足球比赛的组织者始终奉行研究与教育相结合的根本宗旨。比赛与学术研究的巧妙结合更激发了青年学生的强烈兴趣，通过比赛培养了青年学生严谨的科学研究态度和良好的技能。

机器人足球赛的主要类型分为半自主型（MIROSOT）、全自主型（ROBOSOT）、类人型（HUROSOT）、仿真型（SIMUROSOT）四种类型。 目前，在国际上最具影响力的赛事组织有FIRA国际机器人足球联合会和ROBOTCUP国际机器人足球世界杯赛。

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开展机器人足球赛，最大的好处是能够将人工智能技术的最新研究成果与实践结合起来，借助机器人足球赛对人工智能技术的前沿研究成果进行检验，探索多个智能机器人在不可预测的动态环境中如何密切配合、协同作战，使人工智能技术更加成熟，加速人工智能技术的商品化、产业化进程。

近年来，我国有关单位也积极组织国内的机器人足球学术研究和比赛，参加国际性的机器人足球组织，并且组队参加国际性的机器人足球比赛。

1998年2月，在东北大学召开了我国首届足球机器人研讨会，东北大学的开发者们展示了自行设计开发的机器人及仿真系统。

1999年6月，经国际BoboCup联合会授权，我国清华大学和中国科技大学共同发起成立了国际BoboCup联合会中国分会筹备委员会。同年8月，我国东北大学参加了在巴西举行的FIRA世界杯机器人足球微型组的比赛。10月，第一届中国BoboCup仿真机器人足球赛在重庆大学举行。2000年6月又举行了第二届比赛。同年8月，中国科技大学研制的仿真机器人足球队参加了第四届机器人足球世界杯赛。

我国开展机器人足球赛有力地推动了人工智能领域的研究与实验。智能机器人的研制早已列入“863”计划，我国科学家已研制成功了水下自主机器人，并且成功地进行了深海作业。机器人足球的研究目标之一是探索多个机器主体在不可预测的动态环境中如何进行通信联系，如何进行紧密的配合，这也正是当前人工智能领域的主要研究课题之一，因此，我国科学界和高等院校对于机器人足球的研究投入了大量的人力、物力和财力，力争通过机器人足球的研究，在国际人工智能研究领域取得新的突破。

我和同组的同学在学习设计的过程，虽然遇到了许多难题，但是在我们指导老师以及其他老师的耐心指导和其他同学的热心帮助下，我们学到了很多，解决了不

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少的难题。我还要特别感谢孔青松。在整个设计过程中，他不仅和我共同学习进行毕业设计，而且在我偷懒贪玩时督促我学习，使得我们没与其他组落后多少。现在毕业设计完成了，但由于我们能力有限，设计中难免有错误和不妥之处，竭诚希望指导老师批评指正。

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1. RoboCup机器人足球世界杯简介

1.1前言

RoboCup机器人足球世界杯赛及学术大会是国际上级别最高、规模最大、影响最广泛的机器人足球赛事和学术会议，每年举办一次。机器人足球赛的最初想法是由加拿大不列颠哥伦比亚大学的艾伦·马克沃斯教授于1992年提出的。日本学者迅速对此进行了系统的调研和可行性分析。1993年6月，浅田埝和北野宏明等著名学者决定创办日本机器人足球赛，并暂命名为RoboCup J联赛（J联赛是日本足球职业联赛的名称）。一个月之内，他们就收到了来自国外的热烈反响，要求将其扩展为一个国际性的比赛，并将其定名为机器人足球世界杯赛 (the Robot World Cup Soccer Games)，简称RoboCup。

经过数年准备，第一届机器人足球世界杯赛于1997年8月25日在日本名古屋与国际最高级别的人工智能学术会议——国际人工智能联合大会（IJCAI－97）同时举行。来自美、欧、日、澳的40多支球队参加了比赛，5000多名观众现场观看了比赛。

1998年7月，正当第16届世界杯足球赛渐入佳境之时，第二届机器人足球世界杯赛在巴黎隆重举行，60多支球队参加了比赛。

1999年7月，第三届机器人足球世界杯赛在瑞典斯德哥尔摩举行，参赛队多达90余支。一些著名的大学（如美国卡内基－梅隆大学、康奈尔大学）、国立研究机构（如美国国家航空航天局）和大公司（如日本索尼公司）均参与了相关的活动和比赛。

2000年9月，第四届RoboCup机器人足球世界杯赛在澳大利亚墨尔本隆重举行。来自30多个国家的约100支队伍参加了比赛。中国科学技术大学“蓝鹰”队作为中国首支队伍参赛，在有40支球队参加的仿真组正式比赛中，中国科大“蓝鹰”队先后战胜了历届多支强队，最终获得了第9名，同时获sony四腿组第九名。

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2001年８月，全球人工智能领域高手云集美国西雅图，争夺第五届机器人世界杯盟主的宝座。战幕徐徐拉开后，中国的绝代双骄——清华大学代表队和中国科技大学代表队一鸣惊人，以精湛的球艺横行于群雄之中，如入无人之境，最终清华风神队摘得仿真组冠军，中国科大“蓝鹰”队获仿真组第五名，sony四腿组第五名，让群雄再也不敢小觑华夏精英。

2002年6月17日至25日，第六届RoboCup机器人足球世界杯比赛在日本福冈举行。来自29个国家的288支队伍，共1004位研究人员参加了本次盛会，共11万人次的公众参观了比赛过程。本届比赛分仿真组、小型组、中型组、sony四腿组等。其中仿真组是参赛队伍最多的一组，有130多支队伍报名，最后有44支队伍获得最后的参赛资格，他们分别来自14个国家。我国出征的“清华风神队”再次获得仿真组冠军，卫冕成功，中国科大“蓝鹰”队获仿真组第五名，sony四腿组第五名。美国的卡耐基梅隆大学获得Sony四腿组冠军，康奈尔大学获得小型组冠军，日本的Keio大学获得中型组冠军。

2003年7月2日至11日第七届RoboCup机器人足球世界杯比赛在意大利举行，中国有清华大学,中国科大,上海交大,北京理工大学和浙江大学多支代表队参加仿真组、小型组和sony四腿组比赛。其中中国科大蓝鹰小型组也是第一支代表中国在国际赛场首次亮相。

2004年6月27日至7月5日第八届RoboCup机器人足球世界杯比赛在葡萄牙举行，其中小型组报名参赛的中国队伍有清华大学,中国科大,国防科大和浙江大学四支代表队。

1.2 RoboCup机器人足球世界杯

国际RoboCup联合会(the Robot World Cup SoccerGames and Conferences) 现在已经成为世界上最大的机器人足球国际组织，总部设在瑞士，现有成员国近40个。联合会现任主席是国际著名科学家、曾获得国际人工智能最高奖——“计算机与思维”大奖的北野宏明。联合会负责世界范围的学术活动和竞赛，包括每年一届

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的世界杯赛和学术研讨会，并为相关的本科生和研究生教育提供支持（教材、教学软件等）。这个组织现在下辖三项重大赛事：日本公开赛、德国公开赛和机器人世界杯足球赛。RoboCup比赛分仿真组、小型组、中型组、sony四腿组等。

仿真组比赛采用RoboCup提供的标准服务器程序，在计算机上进行11对11的仿真机器人足球赛，分布式控制，类似于人类足球比赛，比赛规则采用RoboCup竞赛的仿真组比赛规则。

图1-1 仿真组比赛图面 图1-2 小型组比赛场景

小型组比赛在290X240cm的场地上进行，机器人最大尺寸为180（直径）X150（高）cm，双方各有5个机器人上场，比赛用球为标准的桔黄色高尔夫球，比赛规则采用RoboCup竞赛的小型组比赛规则，比赛分上下半场，各10分钟有效比赛时间，中间休息10分钟。小型组属于半自主模式，比赛采用集中全局视觉系统，无线通讯方式传输比赛场景信息（机器人和球的位置、方向等），各机器人同时接收相同的视觉信息，自行决策，独立控制。

中型组比赛在8X5m的场地上，机器人尺寸不超过50（长）X50（宽）X80（高）cm，有1对1和2对2级别，比赛用红色标准排球，比赛规则采用RoboCup竞赛的

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图1-3 中型组比赛场景 图1-4 sony四腿组比赛场景

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中型组比赛规则。中型组采用全自主模式，机器人自带视觉系统，自动采集场景信息，自行决策控制。

Sony四腿组比赛在180X300cm场地进行，比赛使用sony公司生产的四腿机器狗，全自主模式。机器狗自带视觉系统、无线通讯系统，机器狗之间可以相互通讯。

目前世界上有两种机器人足球世界杯赛，一是由韩国学者金钟焕倡议下，韩国牵头举办的FIRA系列微型机器人世界杯足球赛，也成立了自己的国际机器人足球联合会，每年举办一次世界杯足球赛。另一是由日本发起的RoboCup系列机器人世界杯赛。这两个不同的机器人世界杯赛存在很大差距。一是影响不同。2001年正式参加RoboCup机器人世界杯赛的球队来自30多个国家，共有123支参赛队伍，其中包括美、日、德、葡萄牙等机器人足球的强国。而由韩国人领导的机器人世界杯赛今年仅有９个国家，40多个足球队参加。二是参赛机器人的控制方法不同。以仿真机器人为例，韩国人的世界杯赛中的机器人采用集中式系统，侧重灵巧机器人，而RoboCup采用分布式控制，必须是独立自主系统。简单来说，前者整个球队只由一个程序控制，而后者是每一位场上队员都有自己独立的控制程序。三是举办地点不同。RoboCup世界杯赛在偶数年，选择当年的奥运会或世界杯足球赛主办国举行比赛；在奇数年，则与国际人工智能联合大会选择在同一地点举办。而韩国世界杯赛则根据成员国申请，决定主办国。

1.3 足球机器人研究

“机器人足球赛”是以足球为载体的高科技研究和对抗，它广泛涉及人工智能、计算机视觉、自动控制、精密仪器、传感和信息等一系列学科的创新研究和集成，反映出一个国家在信息和自动化技术方面的实力。

机器人足球赛是由硬件或仿真机器人进行的足球赛，比赛规则与人类正规的足球赛类似。硬件机器人足球队的研制涉及计算机、自动控制、传感与感知融合、无线通讯、精密机械和仿生材料等众多学科的前沿研究与综合集成。仿真机器人足球赛在标准软件平台上进行，平台设计充分体现了控制、通讯、传感和人体机能等方

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面的实际限制，使仿真球队程序易于转化为硬件球队的控制软件。机器人足球的研究重点是球队的高级功能，包括动态不确定环境中的多主体合作、实时推理－规划－决策、机器学习和策略获取等当前人工智能的热点问题。概括地说，机器人足球是以体育竞赛为载体的前沿科研竞争和高科技对抗，是培养信息－自动化科技人才的重要手段，同时也是展示高科技进展的生动窗口和促进科技成果实用化和产业化的新途径。

机器人足球课程是素质教育、创新教育与前沿研究相结合的一条可行途径。与传统的知识传授和技能培养为目标的课程不同，足球机器人及球队的研制具有实践性强、探索性强和综合性强的特点，有利于迅速接触前沿研究，并促使选课同学的创新能力和专业素质得到提高。

机器人足球的教育作用不局限于大学。自1992年开始，美国政府有关部门在全国高中生中推行“感知和认知移动机器人”计划。随着机器人技术的逐步成熟，将机器人足球活动推广到中小学势在必行。这也将对我国的教育改革及相关基础设施和产业提供新的机会和挑战。

机器人足球赛既是高科技的竞争，又具有足球的观赏性和娱乐性。因此，必将吸引大批的“球迷”。另外，随着普及程度的提高，越来越多的非专业人员可以参与非专业性的机器人足球赛。可以预计，机器人足球赛将产生和人类足球赛类似的吸引力，进而形成类似的“职业联赛”和“俱乐部”体制。由于我国在机器人足球方面与世界最高水平的差距远远小于我国人类足球与世界先进水平的差距，因而会对社会产生更大的吸引力。所以，机器人足球赛本身将可以形成一个与人类足球赛类似的产业。

机器人足球是人工智能和机器人学新的标准问题，是连接基础研究与实际应用的中介和桥梁，是展示信息自动化前沿研究成果的窗口和促进产、学、研结合的新途径。

在第15届国际人工智能联合大会上，由Kitano, Veloso和Tambe等来自美、

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日、瑞典的9位国际著名或知名学者联合发表重要论文“The RoboCup synthetic agent challenge 97”，系统阐述了机器人足球的研究意义、目标、阶段设想、近期主要内容和评价原则。概括的说，过去50年中人工智能研究的主要问题是“单主体静态可预测环境中的问题求解”，其标准问题是国际象棋人－机对抗赛；未来50年中，人工智能的主要问题是“多主体动态不可预测环境中的问题求解”，其标准问题是足球的机－机对抗赛和人－机对抗赛。从科学研究的观点看，无论是现实世界中的智能机器人或机器人团队（如家用机器人和军用机器人团队），还是网络空间中的软件自主体（如用于网络计算和电子商务的各种自主软件以及它们组成的“联盟”），都可以抽象为具有自主性、社会性、反应性和能动性的“自主体”（agents）。由这些自主体以及相关的人构成的多主体系统（multi-agent systems），是未来物理和信息世界的一个缩影。其基本问题是主体（包括人）之间的协调，可细分为自主体设计、多主体体系结构、自主体合作和通讯、自动推理、规划、机器学习与知识获取、认识建模、系统生态和进化等一系列专题。这些专题有的是新提出的（如“合作”），有的是过去未能彻底解决并在新的条件下更加复杂化的（如机器学习）。这些问题不解决，未来社会所需的一些关键性技术就无法得到。值得注意的是，上述一系列问题中的大多数都在机器人足球中得到了集中的体现。在这个意义下，将机器人足球作为未来人工智能和机器人学的标准问题是十分恰当的；而这一研究意义之深远重大，也是不言而喻的。

作为人工智能的标准问题，机器人足球赛与国际象棋人机对抗赛所体现出的研究背景区别主要有以下几个方面：

(1)静态环境和动态环境。国际象棋赛中，“深蓝”所处的环境是静态的--当轮到它走而它还未走时，即在它“思考”下一步棋的过程中，环境不发生变化。相反，足球赛中每一时刻场上形势都在变化。

(2)行动效果和环境的可预测与不可预测。国际象棋赛中，从一个给定的棋局出发可以达到的棋局是确定的和有限的，理论上可以穷举一切可能结果并从中选择

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最佳方案。而对足球赛来说，理论上不可穷举；通过离散化实现近似的穷举也存在理论上和技术上难以克服的困难。

(3)个体与团体。“深蓝”至多只相当于一个人。而机器人足球队中的每一个队员相当于一个人，它们之间必须合作和协调，因而出现个人（队员）和团体（球队）在目标、知识、计划和行动等方面既有区别又密切相关的复杂情形。这种复杂性是深蓝没有的。

以上三方面的差别使得每个足球机器人必须是一个能自主行动且与队友合作的自主体，而一支球队则是一个内部协调的多主体系统。相反，“深蓝”本质上只是一个能在几分钟内分析600亿个棋局的搜索程序。

多主体系统是90年代以来人工智能的主攻方向，agent这个词在人工智能、计算科学及相关领域文献中出现的频率高得惊人。当前agent基础研究与其应用背景之间的距离过大，导致注重实际背景的工作就事论事，而注重基本问题的研究“纸上谈兵”。为了改变这种现状，不仅需要各种类型研究工作的大量积累，而且必须采取必要的手段，在基础研究与实际背景之间寻找恰当的中介和桥梁。RoboCup机器人足球正是这样一个中介和桥梁；这主要是由于机器人足球的下述特点。

(1) 典型性。如上所述，RoboCup机器人足球队的研制涉及当前人工智能研究的大多数主要热点，因而构成一个典型问题。

(2) 可行性。多主体系统的绝大多数实际背景十分复杂，以致研究人员在目前的条件下难以把握，无法兼顾具体细节分析与基本问题探索。而在机器人足球中则较易兼顾二者，易于深入。

(3) 客观性。比赛提供了一种实验平台和评价各种理论与技术的客观方法，便于研究者的自我观察和相互交流。

(4) 综合性。在以往的研究中，各种技术通常被分别开发和考察，综合集成工作一般由面向最终用户的应用部门来完成，这种方式不利于相关技术在更高层次上的衔接和在更深层次上的创新。机器人足球是第一个深层的“综合平台”。

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因此，开展机器人足球研究是人工智能从基础理论走向实际应用的一个战略性步骤。

虽然机器人足球只有短短几年历史，它在推动产、学、研结合方面的显著作用和巨大潜力已经表现出来。

(1)提供一个展示高科技成果的形象化窗口，促进科学技术与社会生产和生活更紧密的融合。足球是当今世界上最普及的一项体育活动，同时也是一个巨大的产业。机器人足球赛在人类足球赛所具有的娱乐性、观赏性和刺激性之上，进一步增加了高科技对抗性，因而具有更大的魅力。国外人工智能研究始终自觉主动地融入社会的经济和文化生活，其主要手段是通过一些典型问题的解决（如自动定理证明和国际象棋人机对抗赛），在推动基础研究和技术创新的同时，引起社会的关注，从而获得社会的支持（资金投入和推广应用）。机器人足球是人工智能和机器人学主动融入社会的一种更加巧妙、更加平民化和更具吸引力的新形式、新手段。对于这种形式和手段将产生的作用（包括社会效益和经济效益），目前还难以准确的估量。但至少可以预期，除了机器宠物等已形成的产品化方向之外，一些属于“注意力经济”形式的产业化方向也值得密切关注。例如，据国际RoboCup联合会计划，10年内将开发出网上仿真比赛的３维动画平台，这将会带来什么结果？当然，机器人足球带来的主要社会和经济效益将来自多主体系统研究的进展以及在工业、商业和军事等方面的成功运用。

(2)提供了一种研究成果逐步转化的方式。例如，有腿足球机器人既是通向人形机器人的必要中间环节，又是机器宠物的原型研究。据报道，SONY公司在其有腿足球机器人基础上开发的机器狗已售出近几万台。可以预计，随着有腿足球机器人研究的不断进展，各种新型的机器宠物将不断开发出来并获得越来越大的效益。类似地，随着其他类型的足球机器人及球队在技术方面的逐步成熟，相关的产品化和经济效益亦将水到渠成。

(3)提供了一种素质教育和创新教育与前沿研究相结合的生动形式。国外的一

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些大学已经开设了机器人足球的本科生课程，中国科大也在国内率先进行了教学实验。分别在2001年和2002年开展了机器人跳舞比赛及机器人对抗赛，2002年6月在上海举行了“中国机器人竞赛”，2002年7月在北京首次举行CCTV机器人投篮比赛。实践表明，机器人足球课程是素质教育、创新教育与前沿研究相结合的一条可行途径。与传统的知识传授和技能培养为目标的课程不同，足球机器人及球队的研制具有实践性强、探索性强和综合性强的特点，有利于迅速接触前沿研究，并促使选课同学的创新能力和专业素质得到提高。

（4）机器人足球的教育作用不局限于大学。自1992年开始，美国政府有关部门在全国高中生中推行“感知和认知移动机器人”计划。高中生可免费获得70公斤重的一套零件，自行组装成遥控机器人，然后可参加有关的比赛。值得注意的是，第五、第六届RoboCup机器人足球世界杯赛增设了“仿真初级组”，其参赛者为中小学生。随着机器人技术的逐步成熟，将机器人足球活动推广到中小学势在必行。这也将对我国的教育改革及相关基础设施和产业提供新的机会和挑战。

机器人足球是科技、教育和产业化三位一体的事业。从技术的角度看，机器人足球的直接应用领域是各种智能机器人，包括家用机器人、医用机器人、工业机器人和军用机器人等。最大的应用领域是网络信息处理，未来网络信息空间中的软件代理将以类似于足球队员的方式，通过合作在竞争环境中完成预定任务。此外，预期在不远的将来，还将形成一个独立的产业，包括以下几个产业化方向。

在2000年和2001年的世界杯赛上，已经设立了初级组比赛，来自世界各国的几十支由中小学生组成的球队参加了\舞蹈组\、\一对一\和\二对二\三种类型的比赛。另外，美国、日本、澳大利亚和加拿大等国已经举办或即将举办全国性的初级组比赛。相应的各种产品已经开发出来，在国外市场上已经很流行，中小学生可以自由组装自己的机器人，而且其价位即使对国内消费者也是可接受的。初级组比赛对于培养中小学生的科技素养、创新能力和实践能力具有十分重要的作用。对于改变我国中小学教育的落后状况，具有重大的现实意义。因此，在我国开展初级组比

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赛及相关的教学必将得到社会各界的普遍欢迎，也将得到国家有关领导人和部门的充分支持。可以预计，这将是一个非常重大的市场，但目前国内仍是一片空白。

机器人足球赛既是高科技的竞争，又具有足球的观赏性和娱乐性。因此，必将吸引大批的“球迷”。另外，随着普及程度的提高，越来越多的非专业人员可以参与非专业性的机器人足球赛，特别是仿真组比赛。可以预期，机器人足球赛将产生和人类足球赛类似的吸引力，进而形成类似的“职业联赛”和“俱乐部”体制。由于我国在机器人足球方面与世界最高水平的差距远远小于我国人类足球与世界先进水平的差距，因而会对社会产生更大的吸引力。所以，机器人足球赛本身将可以形成一个与人类足球赛类似的产业。

在上述教育普及和\职业联赛\的带动下，有望形成一系列新的市场需求和相关的产品，如面向非专业人员的网络比赛环境、网络直播和收看软件、自动评论员、各种硬件机器人的产品和配件（高性能电源、电机、传感器、无线通讯设备）等。

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2. 足球机器人结构设计基本要求

2.1 基本要求

RoboCup 中型足球机器人机械结构组成：

车体底盘，行走机构，带球机构，击球机构，电源装置，外罩，通讯、CPU、控制电路板，传感器电路，色标板等。

图2-1足球机器人整体轮廓图

底盘部分为φ900的圆盘，圆盘上均匀布置两个行走机构，轮子方向与边平行，前两侧电机水平布置，，轮子采用差速轮，前端布置带球机构，前中部为击球机构，后面两侧安装电池盒，外罩安装在下半部位。车体外形可以选择圆形或多边形，主要作用是提供一个支撑的平台，要考虑行走，转弯，带球，击球等机构，电池，控制，通讯电路板以及外罩与车体的装配位置关系，设计主要的原则是以系统惯性最小作为系统总体指标，要求转到灵活，同时兼顾装拆方便，加工工艺等。 (1) Frontier-II双轮差速移动系列小型足球机器人的最大形体尺寸为(国际规则)：45×45×65cm，机器人能够放进直径为1000mm的圆筒中。足球机器人总体质量一般小于35.0kg，机器人最大直线运行速度大于2.0m/s（本设计速度为2.0m/s），轮子直径约为15cm，比赛场地铺毛毡，地面摩擦系数约0.40~0.70。

(2) 机器人要求总体质量轻，重心低，尽量处在机器人对称轴线上，运动系统灵活、

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可靠，系统转动惯量小，连接部件牢固、防松，整体刚性好，具备良好的撞击性能。

(3) 结构设计要考虑接插件连接方便，更换电池方便，运动中电池要防止松动、撞

击其它部件，电源开关、系统设置开关按放在便于操作位置。

(4) 运动机构采用两个个轮子布置，两个主要电机的安装位置要高度对称，转动特

性保持一致，作直线移动时，机器人要求能够达到高直线度轨迹运行。 (5) 击球机构设计：球击出速度不小于2.0m/s，击杆行程约为10cm，其中击杆加

速行程为4cm，击球行程为6cm，击球机构采用螺线管驱动，击杆回收时间小于1秒，击杆前方按装击球板，增大击球面。击杆两侧留有测球传感器通光孔。 (6) 带球机构设计：护球机构采用上下两个对滚的圆柱滚子组成，滚子的外表面使

用摩擦系数较大的海绵型材料制造，滚子与球表面的接触点在规则允许下力求吸力最大。电机与滚子之间用圆形带传动或齿轮传动。最大球心直线速度不小于1.0米/秒。

(7) 轮子结构设计：车轮结构有单排或双排轮结构，全方位轮设计，由四个鼓形滚

子组成，滚子绕自身轴线转动。

(8) PSD位置设计：PSD传感器设计为6个，前后主运动方向个1个，另外两个运

动前方各1个，安装高度距地面约60毫米以上，保证接收的信号为车体信号。击球方向采用左右各1个（中间位置被击杆占用），距地面高度约28毫米，在击杆和滚子的缝隙之间，水平间距约30毫米（小于43毫米球直径）。 (9) 外罩设计：外罩分上下两部分，下部用1毫米厚铝合金弯制，上部采用聚安脂

材料制作，顶部平整，便于贴色标。

(10) 底盘设计：所有零部件全部安装在底盘上，底盘要求有足够的刚度和强度，

同时质量尽可能轻，多余部分采用挖空设计，注意连接螺钉的连接可靠性，定位面的设计加工精度。

(11) 电池盒设计：电池侧放在车身后半部的两侧，注意便于更换电池。

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(12) 机器人外廓全部为黑色，各项功能设计成模块结构，便于安装调试和维修。

2.2 设计参数

车体前进最大速度V正≥2.0m/s。 带球球心移动速度V球心≥1.0m/s。 击球后瞬时，球速度V球≥2.0m/s。 重复击球时间小于1秒。 车体总重量G≤35.0kg。 质心与几何中心偏差小于20mm。

球：standard orange football, mass=435g, diameter=22 mm。

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3. 两轮足球机器人整体结构设计

3.1 设计指标及运动系统与车身布局

3.1.1设计指标：

最大速度：v≥2m/s 总质量：G≤35.0kg

3.1.2运动系统与车身布局

足球机器人的硬件作为策略运用的平台，其功能和效果直接影响到软件的发挥。因此设计足球机器人的时候，无不在硬件上花了很大的心思。从硬件设计的角度出发，对小型组足球机器人的运动系统与车身布局、踢球机构、带球机构、电路与控制系统等几个方面来对于足球机器人的设计提出一些构思，并总结了一些经验。

足球机器人要求反应迅速，运转灵活，以便完成发球、传接球、踢球、防守、断球、射门等动作。运动是足球机器人的最重要的功能，因此如何使足球机器人运动性能最佳是进行车身和运动机构设计的首要因素。机构设计原则主要体现为三项：降低转动惯量；增强稳定性；加强抗碰撞能力

机器人的整体结构从上往下分为三层：最上面是上平面板，用于视觉系统的识别色标和天线；中间是电路板；最下面是机械结构的车体部分。其中电池仓可置于电路板下边，或者机器人两边。机械结构的车体部分有两种设计方案：整体结构、板柱结构。如图3-1中的两个机器人分别为两种不同的结构。

图3-1机器人和球

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整体结构是指机器人的车体设计成一个完整的框架，这在加工上需要对铝合金进行铸造或者铣床加工，将内部掏空，然后来安装电机和其他机构。好处是装配精度高，不易变形，耐碰撞。但是造价高、重量大。

板柱结构是指机器人的车体设计成几块铝合金板和螺柱固定在一起装配而成，这样的结构轻便易于加工，造价低廉，重量轻，但是装配精度差，容易变形，不耐碰撞和长期运动。

在设计机器人的时候可以按照实际情况选用其中的一种结构。

3.2 两轮机器人结构设计

车体的俯视横截面不宜做成正方形，可以选择图3-2中的两种方案。

图3-2 两轮车体截面

图3-2（a）中边角采用圆角可以缩短机器人的转弯半径，减少阻碍。前后的两个凹槽是为了兜住球，使得球在带球机构的控制下。图3-2（b）中左右两侧的圆弧形状可以增大机器人面积，便于安装机构。

对于两轮机器人的运动，要求具备三个参数，坐标和方向角，即（x，y，θ），而两轮机器人只有两个主动轮，因此是不完整约束，两轮机器人运动轨迹是由圆弧和圆弧的切线组成曲线的（见图3-3），这样调整到正对球的位置不很方便，所以两轮机器人最好是设计成前后对称的方案，即前后都可以踢球和带球的结构。

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河南理工大学毕业设计说明书 图3-3两轮机器人运动轨迹

车体由四点支撑，其中左右各一个驱动轮，前后各有一个辅助的万向支撑轮。车体也可以由三点支撑，其中只有一个辅助支撑轮。四点支撑可以将左右主动轮配置在机器人的中轴线，如图3-4（a），这样重心容易掌握。有时为设计的需要，主动轮的轴线偏后，如图3-4（b）需要在旋转控制的时候做一些处理或者补偿。三点支撑也有这个问题，如图3-4（c）。四点支撑的结构不能强求4点都能着地，这样做的结构是会使一个主动轮悬空，而经验证明让其中一个不着地会使机器人在运动中通过俯仰减缓冲击力而更有稳定性。

助支撑轮有两种方式（见图3-5），一种是滚珠机构的万向支撑轮，这种轮子对机器人的运动影响小，但在地毯上长时间运动以后，容易堵塞，使得阻力增大。另外一种是轴承结构的单自由度支撑轮，不会堵塞，但装配的时候要求和主动轮的轴平行。

图3-4轮子的配置

图3-5辅助支撑轮

两个主动轮需要保证在一根轴线上，这样将减少很多运动误差，因此最好是采用共轴设计，如图3-6中所示。

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图3-6共轴结构

3.3 传动设计

该部分主要选择驱动电机和减速器的设计

3.3.1 驱动电机：

根据机器人运动参数要求选择Maxon118798/24V/70W/6210rpm/88.8mNm电机，电机效率85%。

Maxon118798/24V/70W电机图

3.3.2减速器

减速器的设计有两种考虑。一种是购买合适的减速器直接与电机装配在一起，因为购买的减速器精度好，传动效率高，但是给空间布局增加了难度；另外一种是

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自己设计减速器，将减速齿轮塞在车轮内，如图3-7所示，可以节省空间，但是齿轮精度不好，因此传动效率不高，容易产生噪声。本设计是直接选合适的减速器直接与电机装配在一起。

图3-7紧凑结构的减速器

轮子直径：ф150mm，轮子速度：2.50m/s; 轮子角速度w=转速n2=

V2.5?16.67,轮子=

R0.1530w?=159.15 rpm,取159rpm，电机转速：n1=6210rpm；减速器传动比：

i=6210?159=39.06：1，取43：1。传动效率75%,总效率η=63.75%。根据电机和减速器的传动比43：1选取行星轮减速箱GPC42?42mm,3-15 Nm166939型号 总长L[mm]=电机长度+减速箱长度+(测速机/编码器/制动器)+组件 总长：L=162.6；减速箱长度L1=69.9。

其中，解码器是一个重要前段控制设备。在主机的控制下，可使云台、镜头、防护罩和照明灯等前端设备产生相应的动作。解码器，国外称其为接收器/驱动器（Receiver/Driver）或遥控设备（Telemetry），是为带有云台、变焦镜头等可控设备提供驱动电源并与控制设备如矩阵进行通讯的前端设备。通常，解码器可以控制云台的上、下、左、右旋转，变焦镜头的变焦、聚焦、光圈以及对防护罩雨刷器、摄像机电源、灯光等设备的控制，还可以提供若干个辅助功能开关，以满足不同能够用户的实际需要。高档次的解码器还带有预置位和巡游功能。解码器按照云台供电电压分为交流解码器和直流解码器。交流解码器为交流云台提供交流230V或24V电压驱动云台转动；直流云台为直流云台提供直流12V或24V电源，如果云台是变速控制的还要要求直流解码器为云台提供0-33或36V直流电压信号，来控制直流云台的变速转动。

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3.4 电池设计

功率：24V/70w

24V，20AH动力锂电池（一组），电池装在200×300×120的电池盒里。

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4. 带球机构设计

4.1 带球机构

带球机构对于机器人的传接球、带球突破同样有重要的意义。由于规则规定不可以限制球的自由度，所以带球机构只有一种方法，即利用摩擦力令球向后自旋。 产生摩擦力的机构是橡胶滚轮，当橡胶滚轮高速旋转的时候，将带动球向后旋转，如图4-1所示。

图4-1带球机构

在机器人的前方，由一个直流电机带动一个橡胶滚轮自始至终旋转，方向是由上往下，由外向里，当机器人前进的时候，由于球在向后旋转，因此能保持在机器人前端，当机器人后退的时候，球高速向后旋转，能够跟随机器人动。 橡胶滚轮的设计一是要选择合适摩擦力的橡胶材料，并且橡胶要有一定的强度，既不能太硬也不能太软，摩擦力和软硬度可以通过试验确定。二是橡胶滚轮的形状要设计合理，机器人在带球的时候，最理想的是让球保持在机器人正面的中心位置。因此滚轮最好设计成如下状态的表面曲线，即中部内凹如图

图4-2带球滚轮

带球如同球和机器人粘在一起,机器人在比赛过程中往往需要控球运行,寻找最佳射门点或传球点,带球机构是足球机器人中又一个不可缺少的关键机构。机器人能够实现在前进、转弯、后退等运行状态下控球,是带球机构所要达到的目标。如前所述,比赛用球重435g ,而比赛规则规定机器人身体遮盖球的部分不超过球表面

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积的20 % ,不能采用抱球的机构。在机器人与球之间仅有的一点接触面上使机器人能把球拿住并一道运行,对带球机构的设计具有一定的难度。带球机构设计的关键是带球机理与结构方案的设计,因球较重,在很小的接触球面上抱球或把球夹住并能随机器人同步运行从受力上讲是不可行的,必须借助其它因素。因此,从运动学角度出发,利用相对运动关系设计了带球机构。其关键设计思路为:机器人在前进、转弯、后退的运动中对球产生一个驱动力或力矩,使球产生一种朝向机器人身体方向的运动,相当于球产生一个推动机器人后退的运动;如此,球就能保持与机器人紧密接触状态,在机器人运动中球始终保持与机器人在一起,即使是机器人本身做后退运动,只要机器人后退的速度小于球推机器人的速度,球仍能保持与机器人的接触,这样便起到机器人控球的效果。根据以上设计思路,可以设计由电机、齿轮及带传动机构、滚轮、支架等组成的带球机构,如图7 所示。

图4-3 足球机器人带球机构简图

4.2 力学分析

在机构设计中,关键是使球产生相对机器人运动结构,用一个具有一定弹性的滚轮与小球发生滚动式接触,靠摩擦力产生的转矩带动球在地面产生朝向机器人方向的滚动,其结果球心具有一个水平方向的运动速度,方向指向机器人。这里设计的重点是弹性滚轮与球之间的摩擦力以及滚轮转速,最终作用效果为球心的水平运动速度。根据运动学和动力学基本原理可知,球与机器人之间的运动与受力关系如下:

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图4-5 控球动力学模型

Fd2?Nd1?fNd2?Nd1 ≥0 (6) V0 ≤ Vq =V2rVr2?rnR ≈1≈（7）

2?60?1000d2d2d2V1?V2 （8）

式中 r ———滚轮半径,mm

n ———滚轮转速, r/ min

Vq ———球心速度,m/ s

由式(6) 得,滚轮与球面之间的滚动摩擦系数:f ≥ d1/ d2 , 据此选择滚轮的材料。采用摩擦系数较大的海绵橡胶。另外, 从图7 中可以得到, 若滚轮材料与球之间的摩擦系数较小, 必须使f ≥ d1/ d2 值小,即滚子的中心高度应尽可能高。因此,在设计滚子安装高度时，在规则和结构尺寸允许的情况下，应尽量提高磙子中心设计高度；带球高度=

1R=70mm，由式（7）可知，车子后退速度r0与磙子半径r3和转速成n正比，与d2成反比，此条件用来选择电机的功率和转速，也是做控制软件的参考依据。

实验结果表明，滚轮材料用海绵橡胶比用聚四氟乙烯和硬等带铝球效果明显好

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4.3 设计计算

4.3.1 电机选择

电机的选择对机械结构的影响明显，并且对于小车的运动灵活性起关键作用。选择电机主要是对于步进电机和直流伺服电机的比较。

直流伺服电机的优点是功重比大，能保证足够的速度。但是要想保证准确的速度，必须使用测速传感器如光电编码器，通过CPU对伺服电机进行闭环的PWM控制；伺服电机的速度过高，必须使用减速器传动。并且伺服电机造价很高。

步进电机的缺点是同样功率下的重量比伺服电机大，体积也大。但步进电机是开环控制，无需测速器件，也不需要减速器，减少了机构的复杂性。 目前，电机还是选用直流伺服电机为宜，为了方便控制，可以选择高电压低电流的电机，可以选用的如MAXON、Minimotor等品牌。选择伺服电机的时候需要考虑功重比、外形尺寸、力矩等多重因素。

4.3.2 带球辊转速

足球运动学分析如图图4-6 所示，图中 为带球辊在 A 点的线速度，为足球机器人后退速度,

图4-6 足球运动学分析

设计带球时的速度为2.5m/s，则：

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由V=n

?d/60

2.5x60n1=2.5x60/（?d） ?d知：足球转速n1?解得n1=318.31rpm.

脱辊直径选择为10mm时，则： 脱辊转速n2?n1xr1=4774.65rpm r2因为Ff=?1G=0.5x4.35=2.175N

则转矩为M=FfxR=2.175x0.005=0.010875=10.87mNm

电机到带球辊的传动只是运动的传递，没有传动精度的要求；为节省空间、减轻重量,由转速与转矩查的，选择电机型号为：第28页的额定电压为4.5V，功率为10w,转矩为12.0mNm 。该电机的型号为RE25 25mm,稀有金属电刷CLL，10W 118740型号的。

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5. 击球机构设计

5.1 击球机构的要求

在快节奏和瞬息万变的足球机器人激烈比赛中,及时把握射门机会非常重要,早期靠机器人身体撞击射门动作已逐步淘汰。一旦掌握射门机会,在较远的位置能准确把球射入对方球门是目前足球机器人比赛中取胜关键之一。因此,击球机构在足球。机器人中起着非常关键的作用。由于比赛采用标准的足球,重有435g ,机器人自由运行速度高达2.0m/ s ,球击出后若不被对方机器人拦截,球的速度需要更高,通常在2.0m/ s 以上,常规的撞球方式远不能使球达到如此高的运行速度,需要瞬间能量释放,产生较大的撞击力。击球机构设计主要考虑蓄能和瞬间释放机构。

5.2 击球机构的种类及特点

击球机构对于足球机器人的射门和传接球具有重要意义，有多种可供选择的方案，如直线电机、汽缸、齿轮齿条、电磁铁、螺线管、翻板、丝杠等，同时还需要辅助的储能机构如弹簧、电容等，以及触发机构，比如位置开关、继电器等。通常选择最有机械效率机构，常用的有四种：齿轮齿条、翻板、螺线管、气动击球。 齿轮齿条机构是在带球滚轴的下方，存在一个推板与滚轴平行，推板的上缘略高于球的中心高度，推板的后边与一个可以移动的水平齿条垂直固定，齿条则与另外一个小直流电机轴上齿轮啮合，此电机的控制电路使电机在需要的时候突然正转击球，然后缩回。齿条的前后应各有限位卡口，以防止齿条冲出。

翻板机构与带球滚轴使用同一根用轴承接合的复合轴，上边紧固一个翻板，一端与一个电机相连。踢球时打开电机，则翻板击中球，使其弹出。之后关闭电机即可。这种方案可以将球撬起越过对方机器人而进入球门。

这两种方案都要求电机的功率比较大，触发时用过电压和最大电流，其示意图如图5-1所示。

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图5-1击球机构

气动式击球机构设计制造复杂,稳定性不好。螺线管（solenoid）是一种螺线形式的电磁铁，机械效率比较高，最好采用图17这种机构。图5-2需要使用辅助的大电容和继电器，逻辑过程是：初始时，继电器接通电源和电容储存电能，触发时断开电源，连接电容和螺线管放电，踢球结束则断开螺线管，重新接上电源储能。

击球机构是目前世界队伍中应用最多的方案，其特点是击球力量大，球击出速度快（大于2.0m/s）。但是国内没有合适货源提供，实现时需要瞬间高压、大电流（110V，3-5A以上），若达不到此要求，击球能力呈指数下降，击杆行程较小，重复击球时间3-5秒。如果电路设计不好，击球时容易对机器人主电路板供电造成影响，产生短时CPU掉电，大电流和高压升压电路中元件体积也较大，至少需要一只耐高压、大容量的电解电容（相当于2个电机的体积），这种电路混合在3-5V的器件电路中潜在危险性较大，实现起来有相当难度，稍有不慎大电容也及易损坏。但这种击球机构也是目前最成功的一种方案。

图5-2 螺线管、

电磁铁的结构及工作原理

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电磁铁的结构：磁结构形式很多，如图所示。按磁路系统形式可分为拍合式、盘式、E形和螺管式。按衔铁运动方式可分为转动式如图(a)所示和直动式如图(b)、(c)、(d)所示

图5-3电磁铁的结构形式

电磁铁基本基本工作原理：当线圈通电后，铁心和衔铁被磁化，成为极性相反的两块磁铁，它们之间产生电磁吸力。当吸力大于弹簧的反作用力时，衔铁开始向着铁心方向运动。当线圈中的电流小于某一定值或中断供电时，电磁吸力小于弹簧的反作用力，衔铁将在反作用力的作用下返回原来的释放位置。

电磁铁是利用载流铁心线圈产生的电磁吸力来操纵机械装置，以完成预期动作的一种电器。它是将电能转换为机械能的一种电磁元件。

电磁铁主要由线圈、铁心及衔铁三部分组成，铁心和衔铁一般用软磁材料制成。铁心一般是静止的，线圈总是装在铁心上。开关电器的电磁铁的衔铁上还装有弹簧，如图5-4所示。

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图5-4电磁铁基本组成

5.3 力学分析

虽然各种击球机构结构不同,但其原理都是瞬间给足球很大的动量,使足球获得动量后前进. 建立击球动力学模型如图5-5 所示.击球机构给足球冲量越大,足球的前进速度也就越快;同时,施加给足球的冲量方向和作用点的位置也对足球的前进速度和前进方式有影响. 足球受到冲量作用后可能会出现以下几种运动状态:

( Ⅰ) 滚动加平动前进一段距离后纯滚动前进; ( Ⅱ) 足球受到冲量作用后跳起, 落下后滚动或滚动加平动前进;

( Ⅲ) 足球受到冲量后以纯滚动的方式前进.击球机构若使足球把受到的冲量全部转化为前进的动力,则足球的前进速度最快, 前进距离也最远.

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图5-5 击球动力学模型

以上3 种运动方式中, 以第3 种的运动效率最高,它把获得的能量全部用于前进必须的消耗上.足球受到冲量后若以纯滚动的方式前进,则在受到冲量的瞬间足球以球与地面接触点为铰链中心转动,力学模型如图4 所示. 图中O 点为铰链中心,C 为小球球心, O1 为冲量方向与铰链中心和球心连线延长线的交点,α为冲量与水平线的夹角, H 铰链中心到O1 的距离, V 为足球质心的前进速度,ω为足球受到冲量后的角速度.根据刚体平面运动微分方程的积分形式[4 ]

mx′c2 - mx′c1 = Iex , my′c2 - my′c1 = Iey , (7) Jc′?2， + Jc′?1，= Mc( Ie) . 足球受到冲量I 之前的速度和角速度都为0 ,即x′c1 = y′c1 = <′1 = 0. (8) 铰链O 处给足球的冲量在X 轴和Y 轴上的投影分别为Iox , Ioy . 若足球受到的两个冲量在Y 方向上的投影代数和为0 ,则足球不会出现跳起的现象即Ioy = 0. 将其代入式(7) 得

Iox = - Isinα, - 36 -

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Ioy = mV - Ico sα, (9)

ω = Ihcosα/ J0 . 很显然,铰链O 处施加的冲量I ox , Ioy 与I 的作用是相反的,会部分抵消I 的作用效果,减弱足球的前进速度. 所以要使足球的前进速度达到最大,应满足

Iox = 0 , Ioy = 0. (10) 将式(10) 代入式(9) ,整理得理论最佳击球点高度和角度,

h = 7 R/ 5 , α = 0. (11) 基于以上的分析,采用电磁铁击球机构.由分析可知, 击球点放在7 R/ 5 的位置并且击球杆与水平面平行时,族球获得最大的前进初速度.但是,要把由式(11) 约束的冲量I 通过击球杆施加给小球很困难,因为冲量施加物体的表面是球面,击球杆从任何方向击打小球, 击球杆给足球的冲量方向始终指向球心,所以在实际机构中击球点的位置为h = R.电磁铁击球机构简图如图5 所示,电磁铁铁芯导槽的作用是为击球杆导向,防止击球杆击球时转动和晃动. 击球机构收到击球指令,电磁铁线圈产生电磁力吸合电磁铁铁芯,使电磁铁铁芯瞬间获得很大的水平速度并在电磁铁铁芯导槽的引导下快速地击出足球.

图5-6 电磁铁击球机构简图

5.4 击球力

击球机构采用电磁铁击球，其击球力的能量由电池提供，功率：28.5V/80w，其电池由带球电机的电池驱动轮子的电机的电池提供。

V球==2.5m/s

F?P80??32N V2.5- 37 -

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后 记

两个月的毕业设计就要接近尾声了，看这两个月来所做的紧张而有序的设计工作,禁不住生出很多感想，也就有一种总结的冲动。

首先来说，这次设计是我学了四年本科全部课程之后的又一次重要检验。它考验了我是否真的牢固掌握了全部所学知识，以及运用知识的能力并且是否具有广泛的视角来看待机械方面的问题。就我而论，深深感觉基础知识的不健全和不牢固，因此尚不能很灵活的解决所遇到的全部问题。在本次设计中表现出了这样那样的不足和漏洞,说明了基本功的不扎实. 幸好我得到了老师和同学的有力的热情帮助,这些问题的解决将对我以后的工作和学习有极大的帮助.

再者,本次设计全面锻炼了我驾御知识的能力,使我对四年来所学的理论知识进行了系统化条理化全面化的回顾和复习,让我在懂得如何运用所学知识的同时又学到了猎取其他知识的方法.这些都将作为课本知识的有益补充,为我们以后所要从事的工作打下了坚实的基础.我欣喜的感觉到我仿佛一下子又掌握了那么多又学会了那些陌生而似曾相识的知识以及那么多新鲜的知识。

最后呢,这次设计也给了我一次大规模检索相关资料的机会和提高运用网络和专业计算机软件辅助设计的能力，我想这是一种很重要的启发。因为它也是一种学习的重要方法，我不仅学到并掌握了应该学到的知识，而且我以后还会想到当我遇到麻烦时，我应该及时的向参考书请教。当我掌握的知识不够准确时候，我可以通过各种方式来查证，不仅仅把学习方式局限在书本上，应该向实践向老师向文献以及通过网络来和别的工作人员与资源进行交流。

由于此次设计的角度限制和知识的不够系统和不够完善，难免有错误和不足之处敬请老师批评指正以完善此次设计，本人将感激终生。另外，我也要真诚祝愿各位老师今后工作取得更大的成绩并为社会主义祖国培养出越来越多的优秀人才。我相信在老师们辛勤的培养之下一定不乏有大量的高级知识分子来回报各位老师的辛勤付出，也希望在以后的工作学习过程中得到老师们继续热忱的指导和帮助。

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本次设计是已经结束了，我收获的不仅仅是知识而且也锻炼了我的品质，我想通过这次认真而又细致的设计，我对待事情的态度更加严谨更加有耐心并且我更希望把所做的事情做好做完美，我想这也是一种很重要的财富。感谢本次设计，感谢遇见了麻烦和难题，感谢老师的指导以及同学的帮助，设计的结束是另一种开始，相信本次设计会令我走得更好也能取得更大的成就。

毕业设计的完成代表着本科学习阶段的最终结束，也将为我们的在校理论学习画上了句号。我不由感慨颇多，宝贵的四年学习转瞬即逝，然而我在这段人生阶段中收获了多少，是否好好利用了珍贵的大学时光了呢，我在以后又将怎么学习才不至于落伍呢？无论如何，我们的毕业设计已经结束了，我们的本科学习彻底将我们推上了社会，我们应该清醒的认识到我们还有将来，我们不仅要好好利用已经学到的知识而且我们也要继续学习掌握新的以便更新我们的知识系统。重要的是，我们要将所获取的各种知识运用于实践，并用实践来休整我们的不足和缺陷，使我们真正成为一名理论扎实而又具有很强的实践能力的机械工作者。

在此，我深深的感谢我所遇到的各位良师益友，是我们一起陪伴着走过了这四年的宝贵时间。我早已把母校的一切深深的印入脑海，过去仍然历历在目，我热爱这里的一切，更留恋母校的生活、学习以及各种活动。的确，我和我的母校，和母校的认识和不认识的同学和老师，和学校的花草树木以及建筑产生了很深的感情。愿情谊绵长，更希望在以后的过程互相帮助互相合作互相鼓励。人虽已不在我们学校，但历史却将我们记下，不管怎样，我是从河南理工大学毕业的，我，在以后的工作或者学习都实实在在的影射着学校，代表着学校的一点一滴，相信我不会给母校抹黑，相反，我会更加努力以取得很好的成绩来为母校增辉，愿意为母校的发展尽一份力。愿前程似锦！

在设计过程中，我得到了导师和各位同学的大力帮助，但由于对专业知识掌握不够牢靠，有时不能克服缺乏耐心的缺点，设计中还有些不尽人意或错误的地方，欢迎各位老师的批评指正，我会尽力克服自己的缺点，完善我设计。

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本次设计对我各方面的能力都有很大的提高和帮助，对我今后进行再学习起了不可估量的促进作用。

最后。在此感谢导师，各位指导老师，谢谢！

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参考文献

1《机械设计使用手册》吴宗泽主编 化学工业出版社 1991年1月 2《机械零件设计手册》蔡春源主编 机械工业出版社 1992年4月

3 濮良贵、纪名刚主编.《机械设计》第七版.西北工业大学机械原理及机械零件教研室.高等教育出版社.2003年3月。

4 《机器人学》 熊人伦开，，机械上业出版计．1993

5《 工智能机器人学导论》 [美]墨菲著 杜军平 吴立成 胡金春等译 机械工业出版社.2004年10月

6 《机器人机械设计和分析》 费仁元 张慧慧编著 高等教育出版社 1998年09月 7 《机器人学》蔡自兴编著 高等教育出版社 2000年08月第1版 8 《机器人》 王天然主编 机械工业出版社 2002年01月第1版 9 《机器人机构拓扑结构学》 杨廷力著 机械工业出版社2004年03月第1版 10《 机器人技术基础》 陈哲 吉熙章著 机械工业出版社 1997年10月第1版 11《 机器人技术及其应用》 朱世强 王宣银编著 机械工业出版社 2001年07月第1版

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参考文献

1《机械设计使用手册》吴宗泽主编 化学工业出版社 1991年1月 2《机械零件设计手册》蔡春源主编 机械工业出版社 1992年4月

3 濮良贵、纪名刚主编.《机械设计》第七版.西北工业大学机械原理及机械零件教研室.高等教育出版社.2003年3月。

4 《机器人学》 熊人伦开，，机械上业出版计．1993

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6 《机器人机械设计和分析》 费仁元 张慧慧编著 高等教育出版社 1998年09月 7 《机器人学》蔡自兴编著 高等教育出版社 2000年08月第1版 8 《机器人》 王天然主编 机械工业出版社 2002年01月第1版 9 《机器人机构拓扑结构学》 杨廷力著 机械工业出版社2004年03月第1版 10《 机器人技术基础》 陈哲 吉熙章著 机械工业出版社 1997年10月第1版 11《 机器人技术及其应用》 朱世强 王宣银编著 机械工业出版社 2001年07月第1版

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