乒乓球机器人：六自由度机械臂与击球策略研究

"乒乓球机器人手臂及其击球策略 (2013年) - 哈尔滨工业大学学报，作者：刘伊威、王滨、姚郁、刘宏" 这篇2013年的论文主要讨论了一种乒乓球机器人系统的设计与击球策略。该系统由以下几个关键组成部分构成： 1. 双目视觉摄像头：用于捕捉乒乓球的运动轨迹，提供三维视觉信息，是机器人感知环境的关键。 2. 嵌入式中控：作为系统的核心，负责处理各种信息并执行击球策略。它包含一个Intel Core II双核嵌入式CPU，用于处理复杂的计算任务。 3. 六自由度机械臂：采用关节模块化设计，共有6个自由度，能够实现全方位的动作。机械臂集成了多种传感器，包括关节位置、电机位置、关节力矩、驱动电流和温度传感器，确保精确控制和反馈。 4. 视觉处理计算机和监控计算机：分别处理视觉数据和整个系统的监控，确保机器人能准确判断乒乓球的动态和执行正确的击球动作。 系统设计中，采用了FPGA（现场可编程门阵列）实现关节的通信、电机驱动和传感器信息的采集与处理。FPGA的优势在于其高度可配置性和并行处理能力，可以高效地执行实时控制任务。 论文中提到的击球策略涉及以下几个关键环节： 1. 乒乓球轨迹预测：通过系统辨识方法收集多个点的数据，减少偶然误差，提高对乒乓球轨迹的预测精度。 2. 击球点的确定：基于预测的轨迹方程和机器人工作空间，选择合适的击球位置、姿态和速度，以优化击球效果。 3. 轨迹规划：在机械臂任务规划阶段，采用多点、多运动过程约束来规划手臂末端的运动路径，以提高击球的成功率。 实验结果表明，所设计的乒乓球机器人系统和控制策略具有良好的效果和实用性。该研究为机器人运动控制和智能体在复杂动态环境中的交互提供了有价值的参考。 关键词：乒乓球机器人；灵巧臂；击球策略；运动路径；轨迹规划 这篇论文属于自然科学领域，特别是机器人技术和自动化控制的研究，对于理解高级机器人系统的设计和运动控制策略有重要的理论和实践价值。