投掷机器人一直是机器人比赛中的热门项目，因此对竞赛用的投掷机器人的研究已较为成熟。如果将这些竞赛项目中的投掷机器人加以改造，就能够得到发球机等商用机器人，拥有很大的市场潜力。随着网球、乒乓球等球类运动在近年来的发展，市场上对发球机器人的需求也在不断提高，投球机器人拥有较大的市场。

要实现投掷动作，最主流的方案有：（1）摩擦轮方案：（2）气动方案；（3）弹簧蓄能方案。本小组考虑到发球结果的精准度、稳定性等条件，最终选择了摩擦轮方案。

A.      完成挑战赛所给任务

在总限时五分钟，内完成挑战任务：将网球依次投入五个大小不同的目标区域。若无法完成任务，尝试尽可能多的将球投入目标区域。

目标区域如下图所示，目标区域自左向右直径分别为50 mm，40 mm，30 mm，20 mm，10 mm，各区域间距均为10 mm，矩形范围内为禁止区域。

图1 目标区域示意图

B.      对设计的装置进行改良，分析不足之处

分析机构的总成本、装置机构及结构设计合理性、完整性和创新性；预测装置可靠性和预期使用寿命。对于项目中不合理之处进行反思和改正。

A.      整体建模与机构示意图

整体结构由储球机构、运输管道、发射机构、角度调整机构、发射平台与支撑组成。

图2  3D建模渲染图

图3摩擦轮定轴轮系建模示意图

图4齿轮机架建模示意图

图5角度调整机构示意图

B.      机构运动分析、有限元分析

图6落点距离与发射角度、发射出口速度关系图

从图中可以看到同一发射速度下，落点距离最大时的发射角度随着速度的增加而增加并趋近于45度角。出口发射速度为[0.5,4.5]m/s时基本能满足发射至最远圆圈内的要求。

图7 ADAMS运动分析

结果显示，发射炮管最大仰角在滑块距离竖直杆13.9mm时取得，为63.1°，满足设计要求。实际调整时可以根据该图线通过希望得到的仰角确定滑块的位置。

图8有限元分析

C.      电控模块

D.      总体装配