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[动态] 【比赛优秀作品】电子足球

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本帖最后由虚怀若谷于 2024-4-29 14:01 编辑

【比赛优秀作品】电子足球

作品来源：第五届全国青少年人工智能创新挑战赛——开源硬件创意智造专项赛

参赛学生：

重庆市第八中学校赵梓铎
重庆市第八中学校黄宇峣

指导教师：重庆市第八中学校孙宇新

原文链接: https://contest.dfrobot.com.cn/tcwl2022/project/312744?p=dfrobot2022sh

1 创作灵感

在生活中，我们会看到一种桌上足球，很多人，特别是学龄段儿童，也十分喜欢这种有趣而轻松的桌上运动，而且不受时间和空间的限制。但是，我们也发现了两个问题：1、这项游戏必须要两个人一起进行，但是许多学龄段儿童很难找到一个玩伴；2、就算找到了一个玩伴，水平也不一定相当，会使游戏体验下降。为了解决这两个棘手的问题，我们决定制作这个电子桌上足球。

2 结构搭建

（一）零件部分

1. 球场

我们使用了3Done设计了一个球场。为了增加难度，我们给球场设计了一个向两边倾斜的角度。由于我们的打印机仅支持打印20cm20cm20cm的打印件，而整个球场的体积过于庞大，所以我们将整个球场分成了两半进行打印，之后再用电烙铁把两个部分组装在一起。

【比赛优秀作品】电子足球图1

2. 球杆

球杆部分我们设计成了“L”型。但是第一次打印出来之后发现球杆太短了，导致球杆击球之后球无法越过我们给球场设计的斜坡。于是我们使用了KT板加长了球杆，测试之后发现加长后的球杆可以将球打过斜坡。我们测量了这时球杆的尺寸。接着我们就将原本的球杆设计件加长后再打印了出来。

【比赛优秀作品】电子足球图2

3. 球

由于市场上的球要么就是体积过于太大放不到球场里，要么就是质量太大球杆打不动，所以我们决定自己打印小球。为了方便哈士奇识别到小球，我们使用了区别于球场颜色白色的红色进行打印小球。

【比赛优秀作品】电子足球图3

4. 哈士奇固定架

为了将哈士奇固定到球场上，我们设计了一个哈士奇固定架，并使用3D打印机打印出来。同时，为了使哈士奇有一个良好的视角，让摄像头可以90度朝下，便于摄像头识别球的位置。

【比赛优秀作品】电子足球图4

【比赛优秀作品】电子足球图5

（二）安装部分

1. 球场

3D打印完成后，我们用烙铁头将球场的两部分黏合在一起，并在球场的两头安装木板，便于安装控制球杆的舵机和主控板等。

2. 球杆

我们使用3D打印件作为球杆。为了固定球杆，我们将其用螺丝安装到了舵盘上，再由螺丝装到MD960上，再由舵机控制将球打出去。

3. 整体结构

我们将之前用电烙铁焊接在一起的球场的两边固定在木板上。由于为了获得更大的速度，我们使用了130mm的球杆，这也意味着舵机将安装在离球场较远的位置。由于我们只有200*200mm的木板，加之我们不需要很长的木板，我们将木板锯成两半，再用AB胶粘在球场的两端。由于球场有一定的倾斜角度，我们还用AB胶堆在了木板的前端，再用螺丝打孔固定，使木板与地面平行。为了进一步保证球场平稳，我们又用铝柱将球场架高。接着，我们又将舵机用螺丝固定在木板上，使球杆中间有一道球可以刚好滚过的缝。最后，我们用胶把两个按钮分别安在了两个舵机旁边，又将哈士奇摄像头用3D打印件固定在了对面，完成了结构的搭建。

【比赛优秀作品】电子足球图6

【比赛优秀作品】电子足球图7

【比赛优秀作品】电子足球图8

【比赛优秀作品】电子足球图9

3 程序编写

在最开始时，我们对哈士奇摄像头进行了初始化，并设置了5秒的延时。

我们测试了按钮按下与不按时测试到的数值，用于控制舵机。通过程序，我们可以使舵机在按下按键时将球打出。同时，我们测试了球在桌边和右边时哈士奇摄像头读到的值，当值在一定范围时，就分别控制不同舵机旋转。

【比赛优秀作品】电子足球图10

【比赛优秀作品】电子足球图11

4 功能简述

我们的足球机器人可以由人控制左边的两个球杆，与对面由哈士奇摄像头控制的两个舵机对打，使一个人就可以进行游戏。

【比赛优秀作品】电子足球图12

5 机器调试

我们最开始时发现舵机哪怕使用了9伏的大电压，也无法很好地打出球。我们认为，这是应为球杆太短，使其在挥动时速度小但是力量大。而我们并不需要很大的力，于是我们重新设计了更长的球杆使其可以刚好将球打上去。可是，我们的球太小了，容易从缝隙中穿过，于是我们有使用了环氧树脂做了一个更大的球。之后，我们又发现，摄像头那边的舵机挥杆太早了，这导致球无法被正常击打。于是我们为舵机加了延时，解决了问题。

【比赛优秀作品】电子足球图13