乒乓球机器人的制作方法

本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种乒乓球机器人。

背景技术

乒乓球机器人是一种能够和人类打兵乓球的机器人。

现有的乒乓球机器人主要有以下两种形式：1、将一个五自由度并联机械臂倒挂固定于乒乓球桌的上面，该并联机械臂的末端连接有乒乓球拍。2、乒乓球机器人包括一个五自由度的串联机械臂和与乒乓球桌宽度方向平行的直线滑台，机械臂可沿着乒乓球桌宽度方向进行直线运动。

一般来说，相同规格的情况下，并联机械臂的运动空间比串联机械臂的运动空间要小很多，所以上述第一种乒乓球机器人的运动范围非常有限，上述第二种机器人虽然在x方向的运动范围足够大，但是在y方向上运动范围太小，(其中x、y方向请参阅图1所示)只能击打靠近球桌边缘的乒乓球，而且该串联机器人点到点的运动速度慢，没法接到较高球速的乒乓球。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种乒乓球机器人，以解决现有技术中的乒乓球机器人运动速度慢、击球速度慢的技术问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明的一方面提供一种乒乓球机器人，所述乒乓球机器人包括第一驱动关节、第二驱动关节、第三驱动关节、第四驱动关节、第五驱动关节、第六驱动关节以及乒乓球拍，所述第一驱动关节、第二驱动关节、第三驱动关节、第四驱动关节、第五驱动关节、第六驱动关节以及乒乓球拍依次连接，所述第二驱动关节与所述第三驱动关节之间设置有第一连杆，所述第三驱动关节与所述第四驱动关节之间设置有第二连杆，所述第一驱动关节在水平方向具有平移自由度，所述第二驱动关节、第三驱动关节、第五驱动关节、第六驱动关节具有旋转自由度，所述第四驱动关节在竖直方向具有平移自由度。

如上所述乒乓球机器人，所述第一驱动关节包括直线滑轨，所述第一驱动关节在所述直线滑轨上具有平移自由度，所述第一驱动关节的输出端与所述直线滑轨滑动连接，所述第二驱动关节的固定端与所述第一驱动关节的输出端连接，所述第一连杆的第一端与所述第二驱动关节的输出端连接，所述第一连杆的第二端与所述第三驱动关节的固定端连接，所述第二连杆的第一端与所述第三驱动关节的输出端连接，所述第二连杆的第二端与所述第四驱动关节的固定端连接，所述第五驱动关节的固定端与所述第四驱动关节的输出端连接，所述第六驱动关节的固定端与所述第五驱动关节的输出端连接，所述乒乓球拍与所述第六驱动关节的输出端连接。

如上所述乒乓球机器人，所述直线滑轨与乒乓球桌沿长度方向的中线平行。

如上所述乒乓球机器人，所述第一连杆和所述第二连杆均水平设置。

如上所述乒乓球机器人，所述第二连杆的长度大于所述第一连杆的长度。

如上所述乒乓球机器人，所述第四驱动关节的输出端为丝杠。

如上所述乒乓球机器人，还包括支撑所述直线滑轨的支架，所述支架包括第一门型框架和第二门型框架，所述直线滑轨的第一端固定在所述第一门型框架上，所述直线滑轨的第二端固定在所述第二门型框架上，所述第一门型框架和第二门型框架的宽度均大于乒乓球桌的宽度。

如上所述乒乓球机器人，所述直线滑轨吊装于乒乓球桌一侧的上方。

如上所述乒乓球机器人，还包括摄像头，其中，在所述乒乓球机器人使用时，所述摄像头和所述支撑支架位于乒乓球桌的同侧。

如上所述乒乓球机器人，所述摄像头设置在视觉支架上，所述视觉支架设置在所述第一门型框架或者所述第二门型框架上，所述摄像头的数量为两个。

本发明的乒乓球机器人包括第一驱动关节、第二驱动关节、第三驱动关节、第四驱动关节、第五驱动关节、第六驱动关节以及乒乓球拍，所述第一驱动关节、第二驱动关节、第三驱动关节、第四驱动关节、第五驱动关节、第六驱动关节以及乒乓球拍依次连接，所述第二驱动关节与所述第三驱动关节之间设置有第一连杆，所述第三驱动关节与所述第四驱动关节之间设置有第二连杆，乒乓球拍击球时y方向的速度由第一驱动关节和第二驱动关节y方向的速度同时提供，能够实现较高的击球速度，乒乓球拍在xy平面内的位置由第一驱动关节、第二驱动关节、第三驱动关节、第一连杆和第二连杆共同控制，极大地提高了乒乓球拍在xy平面内的运动范围，第四驱动关节控制球拍在z方向的位置，结合第一驱动关节、第二驱动关节、第三驱动关节、第一连杆和第二连杆的控制，可以使乒乓球机器人实现xyz三维空间内较大范围的运动，第五驱动关节和第六驱动关节共同调节乒乓球拍的姿态，使乒乓球达到击球所需姿态。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的乒乓球机器人使用状态的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的乒乓球机器人局部结构示意图。

附图标记说明：

11－第一驱动关节；12－第二驱动关节；

13－第三驱动关节；14－第四驱动关节；

15－第五驱动关节；16－第六驱动关节；

17－乒乓球拍；18－第一连杆；

19－第二连杆；21－直线滑轨。

22－支撑支架；23－摄像头。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，本文中使用的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

现有的乒乓球机器人主要有以下几种：1、乒乓球机器人包括一个五由度并联机械臂，机械臂的末端连接有乒乓球拍，该五由度并联机械臂倒挂固定在乒乓球桌上方。2、乒乓球机器人包括一个五自由度的串联机械臂和与乒乓球桌宽度方向平行的直线运动模组。

上述第一种乒乓球机器人运动范围非常有限，上述第二种机器人虽然在x方向运动范围足够大，但是在y方向上运动范围太小，(其中x、y方向请参阅图1所示)，而且该串联机械臂的运动速度慢，导致乒乓球机器人的击球速度也较慢。

本发明基于以上问题提出一种机械臂及具有其的乒乓球机器人。

下面结合具体实施例对本发明提供的乒乓球机器人进行详细介绍。

图1为本发明实施例提供的乒乓球机器人使用状态的结构示意图，图2为本发明实施例提供的乒乓球机器人结构示意图，请参阅图1、2所示，本实施例提供一种乒乓球机器人，所述乒乓球机器人包括第一驱动关节11、第二驱动关节12、第三驱动关节13、第四驱动关节14、第五驱动关节15、第六驱动关节16以及乒乓球拍17，所述第一驱动关节11、第二驱动关节12、第三驱动关节13、第四驱动关节14、第五驱动关节15、第六驱动关节16以及乒乓球拍17依次连接，所述第二驱动关节12与所述第三驱动关节13之间设置有第一连杆18，所述第三驱动关节与所述第四驱动关节之间设置有第二连杆19，所述第一驱动关节11在水平方向具有平移自由度，所述第二驱动关节12、第三驱动关节13、第五驱动关节15、第六驱动关节16具有旋转自由度，所述第四驱动关节14在竖直方向具有平移自由度。

请参阅图1、2所示，本实施例中，所述第一驱动关节11、第二驱动关节12、第一连杆18、第三驱动关节13、第二连杆19共同实现乒乓球拍在xy平面内的运动，极大地提高了乒乓球拍在xy平面内的运动范围，乒乓球拍击球时y方向的速度由第一驱动关节11和第二驱动关节12在y方向的速度同时提供，能够实现较高的击球速度。其中x、y、z的方向请参阅图1中所示。

进一步地，本实施例中，所述第一驱动关节包括直线滑轨21，所述第一驱动关节12在所述直线滑轨21上具有平移自由度，所述第一驱动关节11的输出端与所述直线滑轨21滑动连接，所述第二驱动关节12的固定端与所述第一驱动关节11的输出端连接，所述第一连杆18的第一端与所述第二驱动关节12的输出端连接，所述第一连杆18的第二端与所述第三驱动关节13的固定端连接，所述第二连杆19的第一端与所述第三驱动关节13的输出端连接，所述第二连杆19的第二端与所述第四驱动关节14的固定端连接，所述第五驱动关节15的固定端与所述第四驱动关节14的输出端连接，所述第六驱动关节16的固定端与所述第五驱动关节15的输出端连接，所述乒乓球拍17与所述第六驱动关节16的输出端连接。本实施例中，所述直线滑轨21与乒乓球桌沿长度方向的中线平行。

进一步地，本实施例中所述第一连杆18和所述第二连杆19均水平设置。本实施例中所述第一驱动关节11、第二驱动关节12、第三驱动关节13的自由度均具有平面内的自由度，第一驱动关节11、第二驱动关节12、第三驱动关节13的运动不需要克服重力做功，而且这三个驱动关节是靠近直线滑轨的驱动关节，是负载质量最大的三个驱动关节，将第一驱动关节11、第二驱动关节12、第三驱动关节13的自由度设计为平面内的自由度，可以有效的减小驱动功率，在相同的驱动功率下能够较大的提升机器人的运动速度，本实施例对所述第一连杆18和第二连杆19的具体长度和材质不做特别限制。

更进一步地，本实施例中，所述第二连杆19的长度大于所述第一连杆18的长度。由于第四驱动关节14在竖直方向具有平移自由度，为了使得第一连杆18不会对第四驱动关节14的自由度造成干涉，本实施例将第二连杆19的长度设置为大于所述第一连杆18的长度。本实施例中，所述第四驱动关节14的输出端为丝杠。

进一步地，本实施例中为了方便直线滑轨21的移动，所述乒乓球机器人还包括用于支撑所述直线滑轨21的支撑支架22，所述支撑支架22包括对称的第一门型框架和第二门型框架，所述直线滑轨21的第一端固定在所述第一框架上，所述直线滑轨21的第二端固定在所述第二框架上，所述第一门型框架和第二门型框架的宽度大于乒乓球桌的宽度。本实施例的直线滑轨21通过支架支撑，可以通过移动支撑支架22将本实施例的乒乓球机器人移动到需要使用的位置。在其他实施例中可以将直线滑轨21吊装于乒乓球桌一侧的上方，本实施例中所述第一驱动关节11为直线滑台。

进一步地，本实施例还包括视觉支架，所述视觉支架上设置有摄像头23，其中在所述乒乓球机器人使用时，所述视觉支架和所述支撑支架22位于乒乓球桌的同侧，本实施例中，所述视觉支架设置在所述第一门型框架或者所述第二门型框架上，所述视觉支架上设置有两个所述摄像头23。乒乓球机器人在工作时，摄像头23采集到乒乓球运动图像后，通过预测算法对落球点进行预测，计算击球点，进行击球。

请参阅图1所示，本实施例以图示所示的击球点为例对所述乒乓球机器人的击球运动过程进行描述：

乒乓球机器人通过摄像头23采集乒乓球离开球拍后的图像，通过图像识别算法对图像中的乒乓球轨迹进行识别，通过轨迹规划算法对乒乓球落脚点进行预测，并计算出击球点，乒乓球机器人控制各个驱动关节进行运动，通过第一驱动关节11、第二驱动关节12、第三驱动关节13、第一连杆18和第二连杆19控制乒乓球拍在xy平面内达到所述位置，通过第四驱动关节14控制乒乓球拍在z方向上达到所需位置，第五驱动关节15和第六驱动关节16调整乒乓球拍的姿态，使乒乓球拍达到击球的位置和姿态，并通过第一驱动关节11和第二驱动关节12提供击球所需的速度进行击球。

本发明的乒乓球机器人包括第一驱动关节、第二驱动关节、第三驱动关节、第四驱动关节、第五驱动关节、第六驱动关节以及乒乓球拍，所述第一驱动关节、第二驱动关节、第三驱动关节、第四驱动关节、第五驱动关节、第六驱动关节以及乒乓球拍依次连接，所述第二驱动关节与所述第三驱动关节之间设置有第一连杆，所述第三驱动关节与所述第四驱动关节之间设置有第二连杆，乒乓球拍击球时y方向的速度由第一驱动关节和第二驱动关节y方向的速度同时提供，能够实现较高的击球速度，乒乓球拍在xy平面内的位置由第一驱动关节、第二驱动关节、第三驱动关节、第一连杆和第二连杆共同控制，极大地提高了乒乓球拍在xy平面内的运动范围，第四驱动关节控制球拍在z方向的位置，结合第一驱动关节、第二驱动关节、第三驱动关节、第一连杆和第二连杆的控制，可以使乒乓球机器人实现xyz三维空间内较大范围的运动，第五驱动关节和第六驱动关节共同调节乒乓球拍的姿态，使乒乓球达到击球所需姿态。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。