[发明专利]一种乒乓球机器人的运动控制方法、系统及存储介质

权利要求书

1.一种乒乓球机器人的运动控制方法，其特征在于，所述方法包括：

获取击球参数，所述击球参数包括执行击球动作时的球拍的位姿数据与速度数据；

根据机器人逆运动学模型将所述位姿数据转换为对应于各关节的关节位置，所述关节位置为位移；

根据机器人微分运动学模型将所述速度数据转换为对应于各关节的关节速度；

根据所述关节位置与所述关节速度对乒乓机器人进行轨迹规划得到各关节的运动参数，所述运动参数包括不同时刻对应于所述关节的加速度、速度以及位置；

根据机器人动力学模型将各关节的运动参数转换为驱动扭矩数据；

根据所述驱动扭矩数据驱动所述乒乓机器人的各关节运转，以执行击球任务；

所述乒乓球机器人为六关节机器人，其位形空间被描述为E²×S²×S²；

所述乒乓球机器人具备安装在两个移动关节上的移动台、安装在所述移动台上的机械手、以及安装在所述机械手执行末端的球拍，所述机械手包括四个旋转关节；所述乒乓球机器人的正运动学模型为：

其中：

为所述球拍到所述乒乓球机器人基坐标之间的齐次变换矩阵；L₁、L₂、L₄分别为第3、5、6个关节的连杆偏移；L₃为第5个关节的连杆长度；d₁与d₂分别为两个平移关节的关节位移量；c_i为cos(θ_i)的简写，s_i为sin(θ_i)的简写；θ_i为第i个关节的关节角，i＝3,4,5,6；s₄₊₅为sinθ(₄+θ₅)的缩写；c₄₊₅为cos(θ₄+θ₅)的缩写；

所述根据机器人逆运动学模型将所述位姿数据转换为对应于各关节的关节位置包括：

获取所述位姿数据，所述位姿数据的形式为：其中：n_x、n_y、n_z、o_x、o_y、o_z、a_x、a_y、a_z、p_x、p_y、p_z均为已知数；

根据与的对应关系计算各关节的关节位置，得到：

2.根据权利要求1所述的乒乓球机器人的运动控制方法，其特征在于，所述根据机器人微分运动学模型将所述速度数据转换为对应于各关节的关节速度包括：

根据公式计算各关节的关节速度；其中：

θ为包含各关节的所述关节位置的矩阵；V为包含各关节的所述关节速度的矩阵；J^-1为J的逆矩阵，而J为所述乒乓球机器人的雅可比矩阵，

3.根据权利要求1所述的乒乓球机器人的运动控制方法，其特征在于，所述根据所述关节位置与所述关节速度对乒乓机器人进行轨迹规划得到各关节的运动参数包括：

根据轨迹方程以及约束条件计算所述轨迹方程中的所有未知参数，以得到确切的运动轨迹；

根据所述运动轨迹计算各所述关节的运动参数。

4.根据权利要求3所述的乒乓球机器人的运动控制方法，其特征在于，所述轨迹方程为θ(t)＝at⁵+bt⁴+ct³+dt²+et+f，t为时间，a、b、c、d、e、f为未知参数；所述约束条件包括：初始加速度a₀、初始速度v₀、初始关节角度末端加速度a₁、末端速度v₁、末端关节角度据此得到：

其中，t_f为执行所述运动轨迹所要花费的时间。