李海铭

（吉林工业职业技术学院电气与信息技术学院，吉林 吉林 132013）

在实际应用中，球体表面运动轨迹的控制是较为复杂的，以棒球为例，若要控制球体以棒球上的弧形纹路为轨迹实现球体的寻迹旋转控制，是比较困难的。如选择两个维度的旋转控制可基本实现轨迹的跟踪，但精度较低，为满足球体表面寻迹的高自由度，需要采用三个维度的旋转运动控制系统来实现[1]。本设计可以作为运动控制的实验模型和运动控制的应用研究对象，笔者将从机械结构的方案研究和控制器的方案研究两个主要部分展开介绍。

1 机械结构方案研究

机械结构对于控制系统而言是研究的前提和重点，根据以往的设计经验，如果控制系统设计有缺陷，精度不高，势必会对后续的控制器程序设计环节造成麻烦。因此，在机械设计环节应尽量考虑周全，且在分析时应考虑到配合控制器的控制策略，构成连续、闭环的控制系统。这里主要从夹具、传动结构和电机三个方面来进行研究介绍。

1.1 夹具结构方案研究

考虑到球体的结构特点，在夹持时需要保证较高的稳定性，设计夹具时需要考虑3点固定或4点固定，同时在球体旋转的过程中需要保证其旋转中心保持固定不变，如图1所示。

在夹具和球体接触点的材料选取方面应选择硬质高摩擦阻力材料，如硬质橡胶，这样在紧固球体时可有效避免球体在夹持时的位置偏移。橡胶材料可进行开内螺纹设计，与后面连接杆所做的外螺纹配合使用，同时橡胶头与球体接触侧可做磨圆处理。……