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随着科技的不断发展,智能机器人正逐渐地渗入到社会的每一个领域,频繁地进入到普罗大众的视野中。羽毛球作为国内乃至东南亚主流的运动项目,设计一款可以与人对打羽毛球的机器人可缓解人员数量、打球水平参差不齐所带来的运动限制,能为羽毛球运动爱好者带来便利,这也使得国内外越来越多围绕其开展的研究。 目前市场上主流的产品是羽毛球发球机,需要固定在羽毛球场后场区,使用前预先装载大量的羽毛球,可通过手动调控连续发射不同方向、力度的羽毛球。羽毛球发球机优点在于机械结构简单,发球种类稳定,比较适用于对专业运动员特定动作的训练;发球机的缺点在于需要周期性的羽毛球手动装载,无法完成与人对打的整个运动过程,并不能很好的满足业余运动爱好者的需求。 本文主要完成了羽毛球机器人整体软件系统的搭建,从机械建模开始搭建了整套的羽毛球机器人运动规划仿真系统,这款机器人模型理论上可以击打出包括高远球、平球、网前吊球等不同飞翔种类的球,同时文章从理论方面探究了这款羽毛球机器人实现的可能性。文章分别对底盘移动平台和上体挥拍系统进行了运动学建模,由于上体挥拍系统中冗余机械臂运动规划较为复杂,使用了大量章节对上体系统特有的构型做逆运动学求解、轨迹插值、运动规划、碰撞检测等理论知识的分析与推导,根据实际情况对模型和算法进行改进并应用到系统当中。机器人是跨学科的庞大整体,羽毛球机器人仿真系统的整体搭建涉及了多领域,对于整个系统的整合工作量巨大而且难度较高,所以本文采用了集成度较高的开源机器人操作系统 ROS (Robot Operating System)作为系统的开发平台,降低了系统中信息交互的难度。本文最终完成了羽毛球机器人仿真系统的搭建,并且使用 3D 模拟环境验证了机器人实现击球运动的可行性和可靠性,为以后的实物样机搭建建立了理论基础。