[发明专利]一种乒乓球发球机器人、乒乓球发球方法和计算机可读存储介质

说明书

本发明提供了一种乒乓球发球机器人、乒乓球发球方法和计算机可读存储介质。本发明根据需求配置乒乓球入射速度和角度，设置球拍击球后的乒乓球的期望落点、期望前进速度和期望旋转角速度，利用乒乓球与球拍的碰撞模型，得到机器人各个关节的角度和/或角速度，机器人控制各关节驱动球拍从当前位置到击打点完成发球动作。本发明的机器人发球更加拟人化和智能化。

技术领域

本发明涉及机器人领域，具体涉及一种乒乓球发球机器人、乒乓球发球方法和计算机可读存储介质。

背景技术

乒乓球作为国球在我国具有全民参与的群众基础，大量的乒乓球爱好者和运动员通过乒乓球发球机进行锻炼和训练。申请号为201110136109.4的发明专利公开了一种获取乒乓球机器人球拍击球姿态和击球速度的方法，该方法描述了一种由落点计算乒乓球机器人击打之后期望的线速度的方法，但是该方法在计算过程中忽略了乒乓球飞行以及球拍击打之后的旋转角速度，而使用球拍发球的乒乓球需要较为精准的控制发球之后的旋转速度和方向。申请号为200610036109.6发明专利公开了一种机器人乒乓球发球机，该发球机左手向上抛球，右手持拍推打的发球机器人，但是该发明的挥拍手臂自由度少，挥拍幅度小，无法模拟人类拉上旋搓下旋的动作，同时对旋转和速度的控制方法上描述较少。

可见，如何使得乒乓球发球机器人进行旋转球发球时更加拟人化和智能化是目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使得发球更加拟人化和智能化的乒乓球发球机器人、乒乓球发球方法和计算机可读存储介质。为实现本发明的目的，本发明的技术方案如下。

一种乒乓球发球机器人，包括腰部、左手、右手，左手包括吐球装置，右手包括球拍，右手具有多个自由度；

吐球装置朝球拍斜向吐球；

所述乒乓球发球机器人按照预设发球策略控制腰部动作和控制右手动作，以使得球拍击球后乒乓球以期望旋转角速度旋转，同时使得乒乓球以期望前进速度朝期望落点运动。

优选的，所述腰部包括第一关节，所述右手包括第二关节、第三关节、第四关节，所述控制腰部动作包括控制第一关节的角度，所述控制右手动作包括分别控制第二关节、第三关节、第四关节的角度和角速度。

优选的，所述预设发球策略包括：根据球拍坐标系下的期望落点坐标、球桌坐标系下的期望落点坐标、球拍坐标系相对基座坐标系的转换矩阵、机器人相对球桌的位置关系之间的约束关系，计算出第一关节的角度； 其中，基座坐标系的原点位于腰部运动轴线，球桌坐标系的原点为球桌中心点，球拍坐标系的原点为球拍中心点，球桌坐标系的Z轴、球拍坐标系的Z轴和基座坐标系Z轴均竖直向上，球桌坐标系原点，基座坐标系原点和乒乓球在球桌面上的落点处于同一水平面。

优选的，所述预设发球策略包括：基于球桌坐标系下乒乓球与球拍碰撞前乒乓球的速度、碰撞后乒乓球的期望前进速度和期望旋转角速度，计算出第二关节、第三关节、第四关节的角度和角速度。

一种采用上述乒乓球发球机器人进行发球的方法，包括：

配置机器人的属性参数；

设置乒乓球的期望参数；

计算机器人的控制参数；

根据机器人的属性参数进行吐球操作，根据机器人的控制参数进行击球操作，以使得击球后的乒乓球具有期望参数。

优选的，所述配置机器人的属性参数包括：配置吐球装置吐出的乒乓球的速度和角度；所述设置乒乓球的期望参数包括：设置乒乓球的期望落点、设置球拍击球后乒乓球的期望旋转角速度和期望前进速度。