[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

说明书

本发明公开了一种乒乓球机器人的运动控制方法、系统及存储介质，其中方法包括：获取击球参数；根据机器人逆运动学模型将位姿数据转换为对应于各关节的关节位置；根据机器人微分运动学模型将速度数据转换为对应于各关节的关节速度；根据关节位置与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；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；根据驱动扭矩数据驱动乒乓机器人的各关节运转。本发明针对乒乓球机器人运用解析法给出了机器人逆运动学模型，从而使该机器人求逆解的速度与精确度与其他方法比有较大优势，可提升乒乓球机器人的响应速度，使得乒乓球机器人具有较强的回合对战能力，能被应用于更专业的场合。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别是涉及一种乒乓球机器人的运动控制方法、系统及存储介质。

背景技术

乒乓球机器人是一种可以和人类进行多回合乒乓球对打的机器人，其可用于对专业运动员进行训练以及与业余爱好者进行互动对战，在国内乒乓球运动广泛普及的情况下，乒乓球机器人越来越受到欢迎。现有的乒乓球机器人，其运动控制算法主要有牛顿-拉夫森法以及几何法，牛顿-拉夫森法求机器人逆运动学时主要通过迭代的方式来进行求解，该方法的主要缺陷在于估计的初始值尽量要和该逆解的正确答案接近才能迭代成功。几何法分析机器人的逆运动学模型时，需结合机器人的几何构型来进行逆运动学分析，否则易出现漏解问题。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种求解速度与精确度都较高的乒乓球机器人的运动控制方法、系统及存储介质。

技术方案：为实现上述目的，本发明的乒乓球机器人的运动控制方法，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，所述关节位置为角度或位移；

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。

进一步地，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。

进一步地，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sin(θ₄+θ₅)的缩写；c₄₊₅为cos(θ₄+θ₅)的缩写；