動(dòng)力參數(shù)下乒乓發(fā)球機(jī)器人振動(dòng)控制研究

張 帆，周 偉

（中國石油大學(xué)（華東）體育教學(xué)部，山東青島 266580）

1 引言

乒乓球運(yùn)動(dòng)在我國是國球，是一種較為普及的運(yùn)動(dòng)，多數(shù)人民喜歡乒乓球運(yùn)動(dòng)，但是由于水平不同，難以找到合適的對(duì)手[1]。

一些專業(yè)隊(duì)和國家隊(duì)為了訓(xùn)練運(yùn)動(dòng)員都會(huì)購置乒乓發(fā)球機(jī)器人，乒乓發(fā)球機(jī)器人可以模擬專業(yè)運(yùn)動(dòng)員發(fā)出速度、旋轉(zhuǎn)和落點(diǎn)都不同的球，并根據(jù)運(yùn)動(dòng)員的水平在運(yùn)動(dòng)過程中對(duì)發(fā)球策略進(jìn)行調(diào)整，可以達(dá)到訓(xùn)練運(yùn)動(dòng)員的目的[2]。

但乒乓發(fā)球機(jī)器人在運(yùn)行過程中容易產(chǎn)生振動(dòng)，影響發(fā)球效果，因此，需要對(duì)乒乓發(fā)球機(jī)器人進(jìn)行振動(dòng)控制，提高訓(xùn)練效果。

文獻(xiàn)[3]結(jié)合時(shí)域分析方法和傅里葉頻譜分析方法對(duì)機(jī)器人的模態(tài)參數(shù)進(jìn)行估計(jì)，根據(jù)估計(jì)結(jié)果設(shè)計(jì)控制器，通過控制器分析振動(dòng)幅值對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的影響，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的振動(dòng)控制，該方法沒有分析機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)過程，控制后機(jī)器人還存在振動(dòng)現(xiàn)象，存在控制效果差的問題。

文獻(xiàn)[4]用非線性最優(yōu)控制問題代替機(jī)器人振動(dòng)控制問題，構(gòu)建機(jī)器人關(guān)節(jié)模型，通過擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器對(duì)其進(jìn)行線性化處理，根據(jù)處理結(jié)果設(shè)計(jì)機(jī)器人最優(yōu)控制率，完成控制，該方法在振動(dòng)控制過程中對(duì)關(guān)節(jié)角的控制精度較低，存在控制效果較差的問題。文獻(xiàn)[5]分析外部干擾、有效荷載變化和間隙等不確定因素對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的影響，在此基礎(chǔ)上建立魯棒控制器，利用該控制器完成機(jī)器人的振動(dòng)控制，該方法控制機(jī)器人所用的時(shí)間較長(zhǎng)，存在控制效率低的問題。……