乒乓球机器人手臂及其击球策略

为了实现机器人自主完成击打乒乓球的操作,构建了由双目视觉摄像头、嵌入式中控、六自由度机械臂、视觉处理计算机和监控计算机等组成的乒乓球机器人系统．灵巧臂采用关节模块化设计方法,共有6个自由度,集成有关节位置、电机位置、关节力矩、驱动电流及温度等多种传感器．采用模块化、多层次的手臂电气结构,基于FPGA(fieldprogrammablegatearrays)实现关节的通讯、电机驱动、传感器信息采集与处理等功能．中控处理器实现击打策略、机械臂正逆运动学、轨迹规划等,采用IntelCoreII双核嵌入式CPU作为控制核心,以FPGA作为通信逻辑控制芯片．采用系统辨识方法预测乒乓球的轨迹,通过采集多个点,有效地减少偶然误差,提高预测精度．以预测的轨迹方程、乒乓球机器人的工作空间为基础,确定击球点的位置、姿态及速度;在机械臂的任务规划中,采用多个点、多个运动过程约束手臂末端的运动路径,提高击球成功率．击球实验证明了机器人系统及控制策略的有效性．