乒乓球拾取机器人

乒乓球的普及之路乒乓球，作为一项深受全球人民喜爱的体育运动，其普及之路充满了传奇色彩。

从最初的宫廷游戏到如今的国际大赛，乒乓球经历了一个漫长而精彩的发展历程。

本文将探讨乒乓球如何在全球范围内传播和普及，以及它对人类社会产生的积极影响。

乒乓球的起源乒乓球起源于19世纪末的英国，最初被称为“桌上网球”。

它是一种在室内进行的球类运动，因其设备简单、易于学习而迅速在英国上层社会流行起来。

随着时间的推移，乒乓球逐渐传入欧洲其他国家，并最终跨越大洋，来到亚洲。

乒乓球的国际化进程20世纪初，乒乓球开始进入国际体育赛事的舞台。

1926年，国际乒乓球联合会（ITTF）成立，标志着乒乓球正式成为一项国际性运动。

此后，乒乓球在世界各大洲逐渐普及，尤其是在亚洲的中国、日本和韩国等国家，乒乓球得到了空前的发展。

乒乓球在中国的崛起中国是乒乓球发展史上的一个重要里程碑。

自20世纪50年代起，中国开始重视乒乓球运动的发展，培养了一大批优秀的乒乓球运动员。

中国乒乓球队在国际比赛中屡创佳绩，为中国赢得了“乒乓球王国”的美誉。

此外，中国还积极推动乒乓球运动的国际交流，通过举办各种国际比赛和培训活动，促进了乒乓球在全球范围内的普及。

乒乓球的社会影响乒乓球不仅是一项竞技运动，更是一种社交活动。

它跨越年龄、性别、文化和国家的界限，将人们紧密地联系在一起。

乒乓球的普及有助于增强人们的体质，提高生活质量，同时也促进了国际间的友谊和理解。

乒乓球的未来展望随着科技的发展和社会的进步，乒乓球也在不断创新和发展。

例如，近年来出现的乒乓球机器人和虚拟现实技术为乒乓球训练和比赛带来了新的可能性。

未来，乒乓球将继续在全球范围内普及，吸引更多的人参与其中，共同享受这项运动带来的乐趣和挑战。

总之，乒乓球的普及之路是一个充满挑战和机遇的过程。

通过不断的努力和创新，乒乓球已经成为了一项深受全球人民喜爱的体育运动。

在未来，我们有理由相信，乒乓球将继续在全球范围内传播和普及，为人类的健康和幸福做出更大的贡献。

最新乒乓球训练器材推荐大家好，今天我要和大家分享一些最新的乒乓球训练器材，让你在练习乒乓球时更有效率，更有趣味性。

乒乓球是一项非常受欢迎的体育运动，不仅可以锻炼身体，还可以提高专注力和反应能力。

选择合适的训练器材对于提升自己的技术水平至关重要，接下来就让我们一起来看看这些推荐的器材吧！1.可调节高度的乒乓球发球机乒乓球发球机是训练乒乓球技术的好帮手。

最新款的乒乓球发球机不仅可以调节发球速度，还能够根据个人需求调节发球的角度和高度。

这种发球机可以帮助你练习不同类型的球路，提高自己对各种球路的适应能力，是训练发球技术的利器。

2.智能计分乒乓球桌智能计分乒乓球桌是一种集计分、训练于一体的器材。

它可以通过内置的传感器自动识别球的落点，并准确记录比赛成绩。

这款乒乓球桌还配备了多种训练模式，可以根据个人水平进行自主训练，是提高比赛技巧和战术能力的好选择。

3.腕力训练器腕力在乒乓球运动中起着至关重要的作用，而腕力训练器可以帮助你有效锻炼腕部力量。

最新款的腕力训练器采用智能调节设计，可以根据个人需要调节训练强度，让你在短时间内提升腕部力量，增强击球的力度和控制力。

4.360度回球机器人360度回球机器人是一款可以模拟真实比赛情况的训练器材。

它可以在不同方向、不同高度进行回球，帮助你练习接发球和应对各种球路的能力。

这款机器人还配备了智能记忆功能，可以记录你的训练习惯和进步情况，是训练技术的好助手。

选择适合自己的乒乓球训练器材至关重要，它们可以帮助你提高技术水平，增强比赛实力，让你在乒乓球运动中更上一层楼。

记得多加练习，保持耐心，相信你一定能取得进步！如果对乒乓球训练器材有更多疑问或想要了解更多推荐，请随时咨询专业教练或运动装备店员。

愿大家在乒乓球运动中享受快乐，不断提升自我！选择合适的乒乓球训练器材对于技术提升至关重要，每一款器材都有助于提高技术水平，增强比赛实力。

投入适当的训练和挑选适合自己的器材，相信你一定能够在乒乓球运动中取得更大的进步！。

乒乓球机器人球拍位姿的确定
严国全;张学锋;余利;李博;叶荫球
【期刊名称】《工业控制计算机》
【年(卷),期】2013(026)004
【摘要】针对乒乓球机器人球拍位置及球拍击球姿势进行了探讨,分析乒乓球从击球点到落点的运动过程,列出了相应的状态方程,基于这些状态方程,最终确定出球拍位姿.
【总页数】2页(P4-5)
【作者】严国全;张学锋;余利;李博;叶荫球
【作者单位】安徽工业大学,安徽马鞍山243000
【正文语种】中文
【相关文献】
1.乒乓球拍微结构对乒乓球与球拍碰撞过程的研究 [J], 武秀根;郑百林;贺鹏飞
2.基于熵不确定性概念的机器人位姿精度理论(六)——位姿精度分析的计算机仿真系统 [J], 闫华;郑时雄
3.基于熵不确定性概念的机器人位姿精度理论(Ⅲ)--机器人DH参数误差概率分布数学模型 [J], 闫华;刘桂雄;郑时雄
4.斜状手柄直握式乒乓球拍与常规直握式乒乓球拍比较研究 [J], 谢庆伟
5.基于熵不确定性概念的机器人位姿精度理论(Ⅳ)——测量不确定性H_m 的计算(英文) [J], 刘桂雄;闫华;郑时雄
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张小只智能机械工业网
张小只机械知识库波尔vs库卡机器人乒乓球11比9略胜一筹
昨天，德国工业机器人制造商库卡在上海为其亚洲新工厂举行开幕典礼。

同时，一场乒乓球人机大战在库卡的新产品与德国籍的世界冠军波尔间展开。

人工智能再次挑战竞技体育世界冠军，而且不同于以往的脑力竞赛，这一回机器人挑战的是人类世界冠军的运动能力手眼协调、移动速率、判断精准度人机大战结果，波尔11比9小胜一筹。

若干年后方能挑战高手
人机大战的面纱一经揭开，众观者心里便有了基本走向。

主办方呈现的并非当场对决，而是一段时长2分钟的视频，或更准确些，是宣传片。

片中，前世界第一选手一度很狼狈。

他被打至0比6大比分落后，只能依靠滚网球和擦边球才扳回劣势；整个过程，只见人类冠军左右奔忙、高接低挡，而对垒的机器人，仅凭单臂机械手，就能包下所有近中远台，从容不迫；及至最后，11比9取胜的波尔汗流满面，而机器人自然毫无体能烦恼。

作为库卡产品形象大使，波尔的点评自是褒扬为主：当他第一次听说要与机器人交手，满心好奇与惊喜，它的落点精准、击球速度以及移动灵活性都让我震惊。

这几重特质恰是厂商要向外界展示的产品优越性。

而身为乒乓球世界冠军，德国人站在纯竞技角度给出如下评价：视频中难免有电脑特效。

机器人与人类对打完全不成问题，但要真正实现与高手较量，还必须解决旋转球的处理等难题。

照我看，也许5到10年，这台机器人才能够叫板我国的高手们。

言下之意，乒乓球人机大战，暂时噱头大于竞技。

意义在于科学需要幻想
事实上，乒乓球人机对决，库卡不是第一台。

浙江大学早在两年前就研发出悟。

我的奇思妙想机器人作文我的奇思妙想机器人作文（通用23篇）在学习、工作或生活中，大家总少不了接触作文吧，根据写作命题的特点，作文可以分为命题作文和非命题作文。

那要怎么写好作文呢？以下是店铺精心整理的我的奇思妙想机器人作文，仅供参考，欢迎大家阅读。

我的奇思妙想机器人作文篇1乒乓球是我国最受欢迎的体育运动之一。

现在有越来越多的人开始学习打乒乓球，但是因为训练需要一对一，学员多，教练少，我每次上课都要排队，很浪费时间，所以我想要发明一个乒乓球陪练机器人。

这个陪练机器人是个什么样子呢？她长得很萌。

她有一个大大的脑袋，脑袋上有一个黑色的显示屏，屏幕里有一双大大的蓝色眼睛。

她的脑袋里面装有微型电脑，可以通过显示屏看见的图像，来迅速判断球的位置、速度和方向。

她的躯干是椭圆形的，就像一个竖着的鸡蛋。

她的肚子里有一个装乒乓球的盒子，这个盒子至少可以装500个乒乓球。

肚子底下有一个感应器，用来收集乒乓球，还有四个万向轮，方便行走。

胖胖的身体两侧有两个可以伸缩的手臂，每个手臂上握着一个乒乓球拍。

它既可以采用太阳能充电，也可以使用一般方式充电。

在户外，如果是晴天，只要你拉出她身后的太阳能面板，在阳光下照射15分钟，就可以充满电。

如果是在室内陪练，拉出肚子后面的数据线，插上电源，也可以为她充电。

这个陪练员大约一米六左右的身高，身体采用纳米材质制成，所以她的体重却很轻，只有2千克左右。

别看这个陪练员胖胖的，她的身手可敏捷了。

脚底的万向轮能让她灵活的移动，脑袋上大大的显示屏里的蓝眼睛能够迅速判断对手发球的方向和速度，并指挥她的双手做出准确的回击。

微型电脑里储存的各种发球、接球设计动作，配合上她灵活的双手，能让她发出各种角度的球，并且接住对手的各种球。

在中场休息的时候，她还能放出美妙的音乐，甚至可以讲出几个小笑话，逗逗小朋友们。

这个陪练员的脑袋里可以记忆每一个球员打球的优缺点，并且通过数据分析，在训练的时候，针对球员的弱点技术进行反复的加强训练。

纳米智能机器人作文在二十一世纪的今天，机器人已经存在于人类的各个领域，人工智能随处可见。

如果你看过《复仇者联盟》的电影，就一定知道其中钢铁侠的战甲就是一个名副其实的机器人，你们知道那个战甲是什么做的吗？它就是用纳米做出来的高科技装备。

纳米到底什么是呢？它是一种很小的东西，如果把一个纳米的小球放在乒乓球上，就相当于把乒乓球放在地球上一样，可见，纳米是多么微小的物体。

如果把纳米做成一个一个的机器人，那这些机器人就可以达到见缝穿针的地步了。

我的脑袋里面描绘出来的纳米机器人，它是这样的：首先，它的前面的一个一纳米的摄像头，摄像头的旁边是一个激光发射孔，中间是一个药囊，后面是三个吸盘。

这样的纳米机器人它可以用来干什么呢？我们可以把它应用于临床医学，把它通过针管注射进人体的血管，通过摄像头和电子监控设备，直接进入病灶，然后把携带的药囊释放，直接杀死病毒，如果病毒太厉害了，那么它会毫不留情的发射出激光，别担心，这种激光就是照射性激光，就像紫外线灯一样，不会对人体造成伤害。

可以想像，只要这种机器问世，就会帮助到很多病人减轻手术痛苦，很快康复。

如果再出现“新冠肺炎”这种超级病毒，就不需要那么多的医护人员冒着生命危险，天天和病毒做斗争了，只需要在人体放入纳米机器人，让它们和病毒斗智斗勇。

纳米机器人除了应用于医学，它还可以干什么呢？如果把它中间的药囊替换成马达，那么它就可以飞向太空，因为纳米的体积小那它的阻力就会很小，只需要一点点动力和一个飞行器它就能飞上太空，去到人类去不到的地方采集信息。

完全不需要担心它会被风吹走，它后面的吸盘可以把旁边的石头牢牢吸住。

科技是一种伟大的东西，它可以救助即将垂死的病人，也可以帮助祖国完成强国梦，我爱我的祖国，我要努力学习，让我的这些奇思妙想得以实现！。

第45卷第3期2013年3月哈尔滨工业大学学报JOURNAL OF HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYVol.45No.3Mar．2013乒乓球机器人手臂及其击球策略刘伊威1，王滨1，姚郁2，刘宏1（1．哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室，150080哈尔滨；2．哈尔滨工业大学控制与仿真中心，150080哈尔滨）摘要：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（field program-mable gate arrays）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Intel Core II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．关键词：乒乓球机器人；灵巧臂；击球策略；运动路径；轨迹规划中图分类号：TP24文献标志码：A文章编号：0367－6234（2013）03－0033－06Dexterous robot arm for table tennis and hitting strategyLIU Yiwei1，WANG Bin1，YAO Yu2，LIU Hong1（1．State Key Laboratory of Robotics and System，Harbin Institute of Technology，150001Harbin，China；2．Control and Simulation Center，Harbin Institute of Technology，150001Harbin，China）Abstract：To achieve autonomous table tennis playing，this paper presents a table tennis robot system which consists of binocular vision camera，embedded central control processor，6DOF robot arm，visual processing computer and monitoring computer．Based on the modular design，the6DOF dexterous robot arm integrates joint torque sensor，joint position sensor，motor position sensor，drive current sensor，temperature sensor and so on．The multi-level electronic structure arm can realize the joint communication，BLDC motors control and data collection by a field programmable gate array（FPGA）．The hitting strategy，positive and inverse kinematics and trajectory planning are functioned in the central control processor which employs the Intel Core II dual-core embedded CPU as the control core and the FPGA as the communication logic control chip．The system identification method，which can effectively reduce the accidental error and improve the prediction accuracy by collecting multiple points during the ball moving，is applied to the table tennis trajectory prediction．Based on the predicted trajectory equation of ball and the working space of robot arm，the position，posture and velocity of the robot arm on hitting the ball can be determined．In the motion planning，the arm motion is constrained by multiple points and multiple segments to improve the successful rate of hitting table tennis．Finally，the effectiveness of the robot system and the hitting strategy are validated by experiments．Key words：robot for table tennis；dexterous robot arm；hitting strategy；motion trajectory；trajectory planning收稿日期：2011－11－25．基金项目：国家高技术研究发展计划资助项目（2008AA04Z602）；哈工大优秀青年教师培养计划资助（HITQNJS．2008．010）．作者简介：刘伊威（1977—），男，博士，副教授；刘宏（1966—），男，教授，博士生导师；姚郁（1963—），男，教授，博士生导师．通信作者：刘伊威，lyw@hit．edu．cn．仿人机器人是集机构、驱动、传感以及仿生、交互、智能等技术的一种综合平台，在服务机器人、空间机器人、特种机器人等领域具有广阔的应用前景，是当前机器人技术研究中的重要研究方向．灵巧臂作为机器人的核心功能模块之一，其操作能力对仿人机器人的作业水平具有重要的影响．面向击打乒乓球的机器人系统，涉及驱动系统的快速响应、传感技术、智能控制、视觉伺服等核心技术，是展示机器人研究水平的综合平台．从上世纪80年代后期，研究人员开始从事乒乓球机器人的研究［1］．1987年，美国贝尔实验室开始进行乒乓球机器人的研究，研究了乒乓球的运动过程，击球机器人采用六自由度的PUMA260机械手，4个高速摄像头采集、识别乒乓球的运动轨迹．具有较高的技术水平，对后续乒乓球机器人的研究具有重要影响［2－3］．2002年，大阪大学研制了四自由度乒乓球机器人［4－5］，属于直角坐标系的机器人系统，水平面内有两个自由度，球拍姿态有两个自由度，双目视觉采用60帧频率的高速摄像头，PC机作为中央控制器．该机器人击球、回球准确率较高，但由于机器人是安放在球桌上，击球空间受到限制．2007年，越南Tosy公司研制了乒乓球机器人TOPIO［6］，采用双目视觉，具有拟人化外形，身高1.88m，可以实现与人对打．2010年，德国研制了一个七自由度乒乓球机器人，机器人倒挂在天花板上，两个200Hz的高速相机用于视觉系统，击球准确率较高［7］．国内的浙江大学［8］、中科院自动化所等都开展了乒乓球机器人的研究，在视觉、乒乓球轨迹识别与预测、击球策略等方面取得一些成果．但由于受到运动速度、控制等方面的影响，乒乓球拍的运动主要采用直角坐标机器人系统，而不是多关节式机器人臂．本文面向机器人自主击打乒乓球演示操作，研制6自由度快速灵巧机械臂，以此为基础构建乒乓球机器人系统，并开展击球策略研究．最后通过击球实验，验证灵巧臂、乒乓球机器人系统功能及击球策略的有效性．1乒乓球机器人系统构成乒乓球机器人由视觉、机械臂和控制策略等组成，视觉类似人的眼睛，机械臂类似人的手臂，控制策略类似人的大脑．视觉通过2个或多个高速相机识别球的运动，经过多次修整得到乒乓球的运动轨迹．控制策略对机械臂进行运动控制，利用视觉看到的乒乓球物理运行过程，根据击球策略，以来球轨迹为输入、回球轨迹及落点为输出，控制机械臂实现击球动作．机械臂作为执行部件，实现回击球操作．乒乓球机器人系统构成如图1所示．由全局双目视觉摄像机、视觉采集和处理PC机、六自由度机械臂、机械臂控制器、监控PC机等组成．视觉采集和处理PC机负责乒乓球轨迹捕获和轨迹预测；监控PC机负责提供乒乓球机器人的人机交互界面以及数据的记录．视觉采集和处理PC 机、监控PC机与机械臂控制器间通过千兆网线连接．六自由度机械臂作为乒乓球机器人系统的核心组成，其性能对机器人能否完成击打乒乓球具有至关重要的影响．监控PC六自由度机械臂机械臂控制器视觉采集处理器全局双目视觉图1乒乓球机器人系统构成2灵巧臂结构及电气系统本文针对仿人机器人自主完成打乒乓球的操作，研制了高速、轻质量的灵巧臂，如图2所示．Z5Z4、X5、X6Z3X3X1、X2Z2Z1134.6Z0X0Y2625X4、Z6图2机器人的灵巧手臂灵巧臂具有5个关节、6个自由度，肩部两个关节，肘部两个关节，腕部一个关节、两个自由度，·43·哈尔滨工业大学学报第45卷关节采用模块化设计．机械臂总体质量5.9kg，末端负载0.5kg，末端定位精度ʃ1mm，臂长590mm，末端最快运动速度3m/s，肘关节最大角加速度45rad/s2．模块化的肩关节和肘关节具有相近的结构，采用大中心孔的直流无刷电机、谐波减速器的驱动和传动方案，关节中心孔走线．两个自由度的腕关节采用盘式电机驱动、谐波减速器减速、齿形皮带和由4个伞齿轮组成的差动机构传动的方案，实现手腕的俯仰和侧摆运动．多个连接件将5个模块化关节连接，构成手臂，安装关节电气系统，驱动芯片的散热装置以及支撑手臂的外壳包装件．在关节、连接件外部安装手臂包装件，保护手臂内部运动部件、电气系统等，并使机器人手臂的外形更加美观．模块化关节集成多种传感器．肩部关节和肘部关节具有完全相同的传感器配置，如表1所示；两个自由度的腕关节的自由度配置如表2．在手臂关节中，重要的传感器有位置传感器、力矩传感器和电流传感器．表1肩关节和肘关节传感器配置序号传感器类型数量原理1关节力矩1应变2关节位置1电位计3电机端磁编码器1霍尔效应4电机相对位置3霍尔效应5电流传感器2电阻压降6温度传感器1温度计表2腕关节传感器配置序号传感器类型数量原理1关节力矩1应变2关节位置1电位计3电机相对位置6霍尔效应4温度传感器2温度计在肩部和肘部关节中，采用电位计测量关节的绝对位置，采用磁编码器测量关节电机的相对位置．商业化的小体积电位计用于手腕关节的绝对位置反馈，检测差动机构两个主动齿轮的位置．盘式电机的数字霍尔信号用于计算关节的相对位置．关节绝对位置与相对位置的融合，能获得精度更高的关节位置信息，用于关节控制．关节力矩传感器有两方面作用：①保护作用，防止机械臂在高速运动过程中，出现不期望的、意外的碰撞；②控制作用，为机械臂的阻抗控制、抑振控制等提供力反馈信息．基于应变理论设计了关节力矩传感器．在肩和肘关节的电机三相输入中引用了电流传感器，主要用于实现关节的电流环控制，增加机械臂的快速响应性能．采用采集与电机相绕组串联的采样电阻两端电压的方法，实现电机相电流的检测．在灵巧臂电气系统设计中，采用模块化、多层次的结构，如图3所示．底层是5个关节电气，FPGA（field programmable gate arrays）作为微处理器，关节的驱动和控制均被集成在每个关节内．图3手臂电气系统结构关节电气是手臂电气系统的基本组成，由控制器和驱动器构成．关节控制器实现电机的控制、各传感器的测量、通讯等功能；关节驱动单元包括传感器信息处理、直流无刷电机驱动．基于ALTERA公司的Cyclone FPGA、32位的NIOS II 软核处理器实现了关节控制器．关节间采用点对点高速串行总线通讯．在关节的驱动电流中，采用FPGA直接驱动场效应管的驱动方案，相关的电机控制逻辑等均在FPGA内实现．·53·第3期刘伊威，等：乒乓球机器人手臂及其击球策略3控制器内部结构控制器是整个乒乓球机器人的控制核心，击打策略、机械臂正逆运动学、关节空间的轨迹规划以及机械臂伺服控制等均在该控制器上完成．控制器内部的结构如图4所示．控制器硬件包含两块电路板，一块计算机主板和一块PCI 卡．计算机主板作为控制核心，采用新一代Intel Core II 双核嵌入式CPU ，主频2.0GHz ，每秒可执行1．125ˑ109次浮点运算．另外主板上还集成存储设备和以太网接口．PCI 卡上有一片FPGA ，以FPGA 作为通信逻辑控制芯片，实现PCI 总线与PPSeCo 总线之间的协议转换．处理器通过PCI 总线直接读取FPGA 片内资源，可以同时操作6路PPSeCo 通信总线．通信总线总带宽达150Mbit /s ，最多可同时与42个关节通信，周期200μs．控制器软件移植了美国WindRiver 公司的VxWorks 操作系统，以满足对系统的多任务实时性要求．千兆以太网2(遥操作)%千兆以太网1(连视觉计算机)电源模块电源输入%%%CF 存储卡DDR 内存酷睿双核处理器中控主板PCI-104DC 5VFPGAJTAG配置芯片电源隔离信号隔离PPSeCo 物理层6路PPSeCo图4控制器组成框图4视觉系统组成视觉系统由两个全局高速摄像机和一台视觉采集、处理PC 机组成，其主要参数见表3．摄像机选用美国Imprex 公司的IM48L 摄像机，具有视场大、分辨率高、速度快的特点．镜头选用Computar 公司的M0814－MP 型．图像采集卡为DALSA 公司的X64－CL －iPro 图像采集卡，采用CameralLink 与视觉采集和处理PC 机连接，速度快、帧频高．采用一台高性能PC 作为视觉采集和处理PC 机，计算量大、实时性好．视觉采集和处理PC 机计算得到的乒乓球运动轨迹，通过传输速率高的UDP （User Datagram Protocol ，用户数据包）协议传给手臂中央控制器．表3视觉系统主要参数像素/（μm ˑμm ）分辨率帧频/Hz 接口焦距/mm 光圈7.4ˑ7.41000ˑ60060Cmeral Link8F1.45击球策略研究击球策略主要解决乒乓球机器人在何时何地以何种速度姿态击打乒乓球的问题［9］．乒乓球机器人的击球过程如图5所示．首先，双目视觉识别运动的乒乓球，在击球前的一段时间内，提取球的多个位置信息，通过轨迹预测算法，计算出乒乓球的轨迹方程，即球的位置相对时间的关系；将此信息通过局域网传递给机械臂控制器；机械臂控制器根据乒乓球的轨迹方程，确定最佳的击球点位置、姿态、球拍速度；然后将球拍的位置、姿态、速度，转化为机械臂的控制量，并考虑计算、传输过程的延时；最后规划机械臂的控制，实现机械臂击球操作．控制器处理软件%击球策略延时补偿机械臂控制视觉系统处理软件乒乓球识别轨迹预测视觉采集卡PCI 总线局域网PPSECO 总线机械臂高速摄像机视觉采集与处理PC 机械臂控制器图5手臂击球操作过程机械臂的击球策略、控制过程如图6所示．经过乒乓球轨迹预测，确定击球时刻和击球点位置，任务规划确定机械臂末端位姿，逆运动学确定关节空间位置和速度轨迹等过程．系统辨识算法用于乒乓球的轨迹预测．乒乓球在飞行过程中，假设其在x 、y 、z 三维空间的运动轨迹是关于时间的二次曲线，各需3个参数来确定其轨迹方程．采集其在飞行过程中的任意3个点，即可获得轨迹方程．为避免由于一次的3个采集点引起的偶然误差，采集点数为3的整数倍，·63·哈尔滨工业大学学报第45卷采用最小二乘法确定轨迹方程参数．轨迹预测还需要对乒乓球与球桌的碰撞建模，由输入轨迹得到输出轨迹．假设碰撞为弹性碰撞，在x 、y 、z 方向上均存在弹性碰撞系数（能量损失系数），弹性碰撞系数可通过多次实验得到．机械臂安全击球图6手臂击球控制过程机器人击球需要满足两个基本条件：①击球安全性．机械臂在击球前和击球后，不能与周围发生碰撞；②击球可实现性．击球点位置要在机器人的工作空间内，击球位姿、速度可实现．由此确定机械臂前方的一个长方体安全击球空间，如图7所示．若乒乓球轨迹不经过长方形空间，则击球条件不能满足、放弃击球．本文选择乒乓球经过长方体击球空间的中间时刻击球．由乒乓球来球轨迹方程、击球时刻，可得击球点位置和球速，综合击球后球速要求、球拍与球的碰撞模型等，可计算得击球时刻机械臂末端的位姿、速度，进一步由机械臂逆运动学，可获得关节空间内包含位置、速度等关于时间的击球轨迹．图7乒乓球击打策略示意图在确定击球位置、速度、姿态后，机械臂的任务规划控制机械臂在预定的时间和位置上以期望的速度、姿态实现击球．为了增强对乒乓球位置误差的适应能力，提高击球准确率，本文将击球动作分为如图8所示5段完成，加入多个点来约束机械臂的运动轨迹．P 点为机械臂末端初始位置；A 点为加速起始位置；S 点为匀速起始位置；D 点为减速起始位置；B 点为减速结束位置．5个控制点将1次击球操作划分为位姿初步调整段PA 、加速段AS 、匀速击球段SD 、减速段DB 及返回段BP．引入匀速击球段，对轨迹预测的球位置误差具有一定适应性，加速和减速段，减小机械臂运动引起的力冲击．B图8关节空间击球任务规划示意图6击球实验在实验室进行了击球．击打球录像截图及手臂末端位置如图9、10所示，手臂能够跟踪乒乓球的位置，实现击打操作．图10中左面3个图，为手臂末端在笛卡尔空间X 、Y 、Z 方向上的位置曲线；右图为手臂末端位置变化，在0.1m 内，位置变化近600mm ，末端速度约为3m /s．%%%%%%%(a)发球(b)球落台后反弹%%%%%%%(c)击球(d)击球后球飞出图9击球过程·73·第3期刘伊威，等：乒乓球机器人手臂及其击球策略%4002000-200600400200%2000-200-4000.10.20.30.40.500.10.20.30.40.50.10.20.30.40.5t /sx /m my /m mz /m m（a ）X 、Y 、Z 方向上的位移60040020000.10.20.30.40.5t /ss /m m（b ）总的合成位移图10手臂末端轨迹7结论1）乒乓球机器人系统，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．实现了机械臂借助视觉反馈自主击打乒乓球的操作任务．2）灵巧手臂由5个模块化的关节组成，共有6个自由度．关节采用集成化、模块化设计思想，集成有多种传感器．基于FPGA 实现手臂模块化、多层次的电气结构．3）以Intel Core II 双核嵌入式CPU 作为控制核心，以FPGA 作为通信逻辑控制芯片构建了中控处理器，实现了乒乓球机器人的击打策略，进行了机械臂正逆运动学轨迹规划等．4）由乒乓球轨迹预测，击球点位置和速度选择，机械运动规划等构成的击球策略，保证了击球的成功率．5）下一步工作将主要进行灵巧臂的击球操作、控制实验，提高灵巧臂的灵活性、柔顺性，减小机械臂运动对本体的反作用力，实现与人的多次对打．参考文献［1］ZHANG Z ，DE XU J．Research and latest developmentof ping-pong robot player ［C ］//Proceedings of the 7th World Congress on Intelligent Control and Automation．Chongqing ：IEEE ，2008：4881－4886．［2］ANDERSSON R L．A low latency 60Hz Stereo visionsystem for real-time visual control ［C ］//Proceedings of the 5th IEEE International Symposium on Intelligent Control．Philadelphia ：IEEE ，1990：165－170．［3］ANDERSSON R L．Aggressive trajectory generator for arobot ping-pong player ［C ］//Proceedings of the IEEE International Conference on Robotics and Automation．Portland ：IEEE ，1988：188－193．［4］MIYAZAKI F ，TAKEUCHI M ，MATSUSHIMA M ，etal．Realization of the table tennis task based on virtual targets ［C ］//Proceedings of the 2002IEEE InternationalConference on Robotics and Automation．Washington ：IEEE ，2002：3844－3849．［5］MATSUSHIMA M ，HASHIMOTO T ，TAKEUCHI M ，etal．A learning approach to robotic table tennis ［J ］．IEEE Transactions on Robotics ，2005，21（4）：767－771．［6］TOSY Robotics．TOPIO-TOSY Ping-Pong Playing Robot［EB /OL ］．2007［2012－04－01］．http ：//topio．tosy．com /about．shtml．［7］KOBER J ，MULLING K ，KROMER O ，et al．Movementtemplates for learning of hitting and batting ［C ］//Proceedings of IEEE International Conference onRobotics and Automation．Anchorage ：IEEE ，2010：853－858．［8］彭博，洪永潮，杜森森，等．乒乓球机器人击打点的预测方法［J ］．江南大学学报：自然科学版，2007，6（4）：433－437．［9］向瑞．乒乓球机器人控制系统及击打策略研究［D ］．哈尔滨：哈尔滨工业大学，2011：35－45．（编辑杨波）·83·哈尔滨工业大学学报第45卷。

张小只智能机械工业网 张小只机械知识库 机器人打败乒乓球冠军 为啥没有资格参与奥运会？ 在全球化化进程中，我国已成为世界第二大经济体和全球第一货物贸易大国。此刻里约奥运正在进行中，此次走出我国大门的奥运选手不仅有运动员，还有让世界为之震撼的我国制造作为一个我国人，我傲娇啊！ 奥运地铁我国制造 在奥运比赛前不久，各种人机大战的事件屡见不鲜，如：阿尔法狗大战李世石；德国库卡公司发明了一款会打乒乓球的机器人。此次奥运中《华盛顿邮报》采用写稿软件Heliograf自动生成并在Twitter上发布新闻；优必选机器人亮相央视说奥运；日本爱知工业大学学生制作机器人担当东京奥运会火炬手；机器人摄影师数不胜数。 人们不禁在问如果要是机器设备参与奥运会怎样，奥运的意义何在啊？运动员不管多么厉害，最终还是要被机器超越，奥运是不是没落了。有人认为奥运是为了强身健体，至于金牌就无所谓了，持这种观点的人觉得重在参与，就这句话欺骗了很多人。 16号中午数据 奥运是什么？为什么大家都很关注金牌数呢？ 奥运的创始人顾拜旦曾经说：The most important thing in the Olympic Games is not winning but taking part;the essential thing in life is not conquering but fighting well.讲的是赢不是目的，重在参与，但是我们忽略了这句话的前提，顾拜旦的初衷是首先要赢，在赢的过程中体现一种永不放弃，拼搏的精神。 在小编看来，重在参与的背后就是人们内心一个幽灵的使唤，然后打扮成一个大家容易接受的美女，这就变成了重在参与。 拳王比赛