Построение 2D-модели робота, играющего в пинг-понг

Авторы: Алиюсеф Алмасалмах Фади
Опубликовано в выпуске: #3(44)/2020
DOI: 10.18698/2541-8009-2020-3-589
Раздел: Машиностроение и машиноведение | Рубрика: Роботы, мехатроника и робототехнические системы
Ключевые слова: робот, играющий в пинг-понг, манипулятор, сопротивление воздуха, сила Магнуса, коэффициент восстановления, прямая кинематическая задача, обратная кинематическая задача, матрица Якоби, планирование траектории, OpenGL
Опубликовано: 06.04.2020

Исследована кинематическая модель робота, играющего в пинг-понг в плоскости. Определены условия и ограничения столкновения мяча со столом и условия окружающей среды. Представлены расчетные уравнения движения мяча, а также уравнения его столкновения с ракеткой и со столом. Приведены расчеты скорости ракетки в момент удара, необходимой для того чтобы мяч летел по выбранной траектории. Решены обратная и прямая кинематические задачи для выбранного робота. С использованием известных скорости и позиции мяча в момент удара рассчитаны зависимости движения звенев робота от времени. На языке C# с помощью библиотеки OpenGL реализована 2D-модель, в которой два манипулятора играют в пинг-понг друг с другом.

Литература

[1] Muelling K. Modeling and learning of complex motor tasks: a case study with robot table tennis. Ph.D. Thesis. Darmstadt, Technische Universität, 2013.

[2] Li H., Wu H., Lou L., et al. Ping-pong robotics with high-speed vision system. Proc. ICARCV, 2012, pp. 106–111. DOI: https://doi.org/10.1109/ICARCV.2012.6485142

[3] Huang Y., Xu D., Tan M., et al. Trajectory prediction of spinning ball for ping-pong player robot. Proc. IEEE/RSJ Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems, 2011, pp. 3434–3439. DOI: https://doi.org/10.1109/IROS.2011.6095044

[4] Murray R.M., Li Z. A mathematical introduction to robotic manipulation. Routledge, 1994.

[5] Dombre E., Wisama Kh., eds. Robot manipulators: modeling, performance analysis and control. John Wiley & Sons, 2013.

[6] Cross R. Impact of a ball with a bat or racket. Am. J. Phys., 1999, vol. 67, no. 8, pp. 692–702. DOI: https://doi.org/10.1119/1.19354

[7] Cross R. The coefficient of restitution for collisions of happy balls, unhappy balls, and tennis balls. Am. J. Phys., 2000, vol. 68, no. 11, pp. 1025–1031. DOI: https://doi.org/10.1119/1.1285945

[8] Haron A., Ismail K.A. Coefficient of restitution of sports balls: a normal drop test. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., 2012, vol. 36, no. 1, art. 012038. DOI: https://doi.org/10.1088/1757-899X/36/1/012038

[9] The Ball (version for 40 mm balls). Technical Leaflet T3. ITTF, 2003.

[10] OpenGL Overview. opengl.org: веб-сайт. URL: https://www.opengl.org/about/ (дата обращения: 12.12.2019).