24、用于互动球类游戏的娱乐机器人

用于互动球类游戏的娱乐机器人

1. 球的控制原理

当球与击球设备碰撞时，除了摩擦力的影响，球会沿其来向反射回去。在球形工作空间的两个维度上进行偏移，就能够控制球的反射方向。此外，击球设备的速度能为反射球额外提供两个自由度，并且在球处于运动状态时击球，还能为球增加能量。总体而言，有4个自由度可用于控制球。不过，球的控制实际上是冗余的，因为在给定点反射的球的运动只有3个自由度，即速度。由此可以得出，至少在理论上，两个电机就足以在简约、低成本且本质安全的设置下拦截并控制飞行的球。

这种机器人适合玩哪种游戏呢？考虑到其使用低成本电机且具备本质安全性，它在与人类玩家竞争时并不占优势。相比之下，RoboKeeper即使与足球专业人士对抗也具有竞争力，但它配备了单个昂贵的电机，并且需要安全屏障和安全设备。我们的想法是开发需要玩家与机器人之间传球的合作游戏。

2. 硬件组成

• 击球设备 ：击球设备的球形头部由泡沫填充的聚苯乙烯制成，杆由碳纤维制成，并配有橡胶泡沫缓冲。机器人总高度为1.945米，其工作空间大致类似于一个伸展手臂的孩子的活动范围。击球设备由两个Dynamixel EX - 106 +伺服电机驱动，这两个电机与一个滚动倾斜单元配对。这些电机标称提供10.49 Nm的驱动扭矩，远高于握住击球设备所需的2.9 Nm。空载时的标称速度为546°/s，为了减少齿轮负载，实际以180°/s的速度和70%的扭矩运行，这仍能实现足够动态的驱动。
• 球 ：使用不同的、未修改的玩具橡胶球，重量在53 - 60克之间，直径在90 - 121毫米之间。这些球既小又轻，机器人