THIẾT KẾ VÀ ĐIỀU KHIỂN TAY MÁY ĐÁNH BÓNG BÀN

Mục tiêu của đề tài sẽ thiết kế và điều khiển cánh tay robot đánh trả lại bóng. Cánh tay phải hoạt động êm ái, không bị rung lắc và đáp ứng kịp tốc độ của quả bóng.Các nhiệm vụ cần phải thực hiện của luận văn bao gồm: Tìm hiểu tổng quan về robot đánh bóng bàn. Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế cánh tay robot. Thiết kế và hoàn thiện mô hình cánh tay robot. Phân tích động học cánh tay Xác định và dự đoán quỹ đạo của quả bóng. Thực hiện quá trình điều khiển realtime cho cánh tay đánh trả được quả bóng.Luận văn sẽ giới hạn trong việc xây dựng mô hình robot sáu bậc tự do có khả năng đánh trả lại bóng với tốc độ từ 35ms trong trường hợp bóng không xoáy.

TÓM TẮT LUẬN VĂN Khoa học kĩ thuật phát triển nhanh chóng ba chục năm trở lại đây, đặc biệt ngành thị giác máy tính, trí tuệ nhân tạo, phần cứng robot tạo phát triển vượt bậc ngành robotic Bây giờ, thuật ngữ “robot” khơng giới hạn loại robot cơng nghiệp Các robot hoạt động rong môi trường khác nhau, đáp ứng lại thay đổi liên tục môi trường, phục vụ cho nhiều mục đích khác Các robot hoạt động mơi trường thay đổi phải có khả nhận biết mơi trường,dự đốn hoạt động xảy thực hành động để đáp ứng lại thay đổi Robot đánh bàn bàn loại mơ hình robot thực chức Đề tài luận văn phát triển mơ hình cánh tay robot có khả đánh trả lại bóng Nội dung đề tài bao gồm tính tốn thiết kế khí, phân tích tốn động học, xây dựng hệ thống thị giác để xác định tọa độ bóng từ dự đốn quỹ đạo bóng dựa mơ hình vật lí Sau điều khiển cánh tay đánh trả lại bóng Do giới hạn thời gian kinh phí, đề tài giới hạn việc xây dựng mơ hình trường hợp bóng khơng xốy vận tốc bóng từ đến 5m/s Đề tài sử dụng hai camera yêu cầu cần phải đảm bảo liệu đồng trình điều khiển robot đáp ứng thời gian thực, đề tài thực việc lập trình song song sử dụng pthread hệ điều hình Linux giúp quản lí thời gian đồng liệu dễ dàng Các giải thật xử lí tập tung vào tính xác thời gian xử lí nhanh để bắt kịp tốc độ di chuyển bóng Quỹ đạo chuyển động robot thiết lập khơng gian góc khớp chia thành giai đoạn khác giúp robot di chuyển tốt hơn, tránh rung lắc i MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN Error! Bookmark not defined TÓM TẮT LUẬN VĂN i MỤC LỤC ii DANH SÁCH HÌNH ẢNH vi DANH SÁCH CÁC BẢNG ix DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT .x CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Cấu hình hệ thống robot đánh bóng bàn 1.2 Hệ thống thị giác 1.3 Hệ thồng điều khiển .7 1.3.1 Dự đoán quỹ đạo bóng tới 1.3.2 Xác định tư vận tốc vợt thời điểm chạm bóng .8 1.3.3 Lập kế hoạch chuyển động cho robot 1.4 Mục tiêu, nhiệm vụ phạm vi đề tài 10 1.4.1 Mục tiêu 10 1.4.2 Nhiệm vụ 10 1.4.3 Phạm vi đề tài 10 CHƯƠNG LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 11 2.1 Lựa chọn số bậc tự 11 2.2 Chọn cấu truyền động .11 2.2.1 Truyền động trực tiếp 11 2.2.2 Truyền động qua truyền đai 12 2.2.3 Truyền dộ qua truyền bánh .12 2.3 Lựa chọn động 12 ii 2.3.1 Phương án sử dụng động bước 13 2.3.2 Phương án sử dụng động DC- servo 13 2.3.3 Phương án sử dụng động RC servo 14 2.3.4 Phương án sử dụng động AC- servo 15 2.4 Chọn điều khiển 15 2.5 Lựa chọn camera 17 CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ CƠ KHÍ .18 3.1 Mục tiêu thiết kế khí .19 3.2 Tính tốn cơng suất động 19 3.2.1 Tính momen động RC servo .19 3.2.2 Tính momen động step .20 3.3 Tính tốn truyền đai cho khớp hai ba 21 3.3.1 Thông số thiết kế 21 3.3.2 Tính tốn thiết kế 21 3.3.3 Tính tốn kiểm nghiệm 22 3.4 Tính trục truyền đai 23 3.4.1 Thông số thiết kế 23 3.4.2 Tính tốn thiết kế 24 3.4.3 Tính tốn kiểm nghiệm 25 3.5 Chọn ổ bi cho trục bánh đai 26 3.6 Thiết kế kiểm tra bền khâu cánh tay robot 27 3.7 Thiết kế kiểm bền chi tiết gá đỡ cánh tay 32 3.8 Kết luận 34 CHƯƠNG ĐỘNG HỌC CÁNH TAY ROBOT 35 4.1 Đặt hệ tọa độ 35 iii 4.2 Bảng thông số D-H .35 4.3 Bài toán động học thuận .36 4.4 Động học ngược cánh tay robot 38 4.5 Ma trận Jacobian 41 4.6 Không gian làm việc điểm kì dị robot 45 4.7 Kết luận 46 CHƯƠNG HỆ THỐNG ĐIỆN .47 5.1 Sơ đồ điện 47 5.2 Mạch điều khiển TivaC 48 5.2.1 Đặc điểm bật TM4C123GH6PM MCU 48 5.2.2 Module Timer 49 5.3 Động RC servo 50 5.4 Driver động bước 51 5.5 Khối nguồn 53 CHƯƠNG HỆ THỐNG THỊ GIÁC 54 6.1 Xác định vị trí bóng ảnh 55 6.1.1 Subtract Background .53 6.1.2 Lấy ngưỡng HSV 56 6.1.3 Ngưỡng sử dụng đặc điểm hình dạng .57 6.1.4 Cửa sổ động 59 6.2 Lập trình tính tốn song song 59 6.3 Xác định tọa độ 3D 60 6.3.1 Hệ thống camera 60 6.3.2 Mơ hình camera Pinhole 62 6.3.3 Tính tóa tọa độ 3D từ tọa độ 2D 63 iv 6.4 Kết thực nghiệm 65 6.4.1 Calib Camera 65 6.4.2 Kết tính tọa độ 3D 67 6.5 Kết luận 68 CHƯƠNG MƠ HÌNH VẬT LÍ DỰ ĐỐN QUỸ ĐẠO QUẢ BĨNG 69 7.1 Mơ hình khí động lực học (ADM) .70 7.2 Mơ hình va chạm 72 7.2.1 Va chạm với bàn 72 7.2.2 Va chạm với vợt (RRM) 76 7.3 Dự đoán quỹ đạo bóng 77 7.4 Kết thực nghiệm 78 7.4.1 Xác định hệ số mơ hình ADM 78 7.4.2 Xác định hệ số mơ hình va chạm 78 7.4.3 Quỹ đạo thực nghiệm 80 7.5 Kết luận 83 CHƯƠNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 85 8.1 Xác định trạng thái vợt điểm va chạm 86 8.2 Lập quỹ đạo chuyển động cho robot 90 8.2.1 Quỹ đạo di chuyển robot từ vị trí chờ đến vị trí chạm bóng 91 8.2.2 Quỹ đạo di chuyển robot đến lúc vận tốc không 92 8.2.3 Quỹ đạo di chuyển robot đến vị trí chờ 92 8.3 Kết thực nghiệm 93 8.4 Kết luận 97 PHỤ LỤC .99 TÀI LIỆU THAM KHẢO .102 v DANH SÁCH HÌNH ẢNH Hình 1.1: Cấu trúc hệ thống robot chơi bóng bàn Hình 1.2: DOF Robot (Andersson, 1988) Hình 1.3: DOF Robot (Acosta, 2003) Hình 1.4: DOF Robot (Miyazaki, 2005) Hình 1.5: Robot bậc tự (Liu et al in 2008) Hình 1.6: DOF Robot (Yang et al in China in 2010) Hình 1.7: Nhiệm vụ hệ thống điều khiển Hình 1.8: Mơ tả q trình điều khiển vợt .9 Hình 1.9: Kế hoạch chuyển động robot Hình 2.1: Cấu hình robot 11 Hình 2.2: Động bước .13 Hình 2.3: Động DC servo 13 Hình 2.4: RC servo .14 Hình 2.5: Động AC servo 15 Hình 2.6: Vi điều khiển TM4C123GH6PM 16 Hình 2.7: Bộ xử lý ảnh công nghiệp hãng Keyence 16 Hình 3.1: Sơ đồ truyền động robot .18 Hình 3.2: Phân tích lực tác dụng 24 Hình 3.3: Biểu đồ momen 25 Hình 3.4: Đặc tính ổ bi 608zz .27 Hình 3.5: Thiết kế khâu .28 Hình 3.6: Thiết kế khâu .28 Hình 3.7: Ứng suất khâu chịu nén .29 vi Hình 3.8: Chuyển vị khâu chịu nén .29 Hình 3.9: Ứng suất khâu chịu uốn .30 Hình 3.10: Chuyển vị khâu chịu uốn 30 Hình 3.11: Ứng suất khâu hai xét thêm lực quán tính 30 Hình 3.12: Chuyển vị khâu hai xét thêm lực qn tính 31 Hình 3.13: Ứng suất khâu ba 31 Hình 3.14: Chuyển vị khâu ba 31 Hình 3.15: Cụm chi tiết gá động bánh đai 32 Hình 3.16: Kết cấu cụm gá bánh đai động 32 Hình 3.17: Chi tiết đế tròn 33 Hình 3.18: Phân tích ứng suất chi tiết gá động 33 Hình 3.19: Phân tích ứng suất chi tiết đế tròn 34 Hình 3.20: Mơ hình 3D hoàn chỉnh 34 Hình 4.1: Hệ tọa độ cánh tay robot .35 Hình 4.2: Khơng gian làm việc robot .46 Hình 5.1: Sơ đồ điện hệ thống .47 Hình 5.2: Vi điều khiển TivaC TM4C123GH6PM 48 Hình 5.3: Tên Timer chân CCP tương ứng 49 Hình 5.4: Sơ đồ xung điều khiển động RC servo 50 Hình 5.5: Sơ đồ khối Driver Leashine DM542-05 .51 Hình 5.6: Sơ đồ kết nối driver với động điều khiển 52 Hình 6.1: Hoạt động hệ thống thị giác 54 Hình 6.2: Q trình xử lí ảnh 55 Hình 6.3: Hình ảnh trước xử lí .57 Hình 6.4: Hình ảnh sau áp dụng ngưỡng HSV Subtract Background .57 vii Hình 6.5: Hình ảnh sau thực lấy đường viền 58 Hình 6.6: Kết sau lấy ngưỡng hình dáng 58 Hình 6.7: Xử lí song song .60 Hình 6.8: Hệ thống Camera 61 Hình 6.9: Phương pháp tam giác 61 Hình 6.10: Phần chung camera 62 Hình 6.11: Mơ hình camera Pinhole .62 Hình 6.12: Bố trí camera thực tế 65 Hình 6.13: Hình ảnh calib camera .67 Hình 6.14: Hình ảnh calib camera .67 Hình 7.1: Quỹ đạo chuyển động bóng 69 Hình 7.2: Hệ tọa độ bàn, vợt bóng 70 Hình 7.3: Lực tác dụng vào bóng 70 Hình 7.4: Vận tốc bóng trước sau va chạm .72 Hình 7.5: Mơ hình va chạm với vợt 76 Hình 7.6: Xác định hệ số et 79 Hình 7.7: Xác định hệ số kt 79 Hình 7.8: Xấp xỉ tọa độ bóng theo đường cong bậc hai 81 Hình 7.9: Quỹ đạo dự đốn bóng 82 Hình 8.1: Các cơng việc cần xử lí hệ thống robot đánh bóng bàn 85 Hình 8.2: Chuyển động va chạm bóng 88 Hình 8.3: Kế hoạch chuyển động robot 90 Hình 8.4: Đồ thị thể vận tốc góc xoay khớp .96 Hình 8.5: Một số tư robot đánh trả 98 viii DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 1.1: Sự phát triển hệ thống thị giác cho robot đánh bóng bàn .5 Bảng 2.1: Bảng so sánh xử lý ảnh 16 Bảng 2.2: Bảng so sánh loại camera 17 Bảng 3.1: Khối lượng chi tiết robot 19 Bảng 3.2: Đặc tính hợp kim nhơm 1060 28 Bảng 4.1: Thông số D-H .35 Bảng 5.1: Thông số điện áp nguồn cấp cho hệ thống 53 Bảng 6.1: Một số kết xác định tọa độ 3D bóng .68 Bảng 7.1: Tọa độ bóng theo thời gian 80 Bảng 7.2: Kết thực nghiệm 83 Bảng 8.1: Giá trị thực nghiệm vận tốc cánh tay .96 Bảng A.1: Số liệu quỹ đạo thực nghiệm bóng .99 ix DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT ADM: Aerodynamics model LSM: Least square method RRM: Racket rebound model SAM: Sample Aerodynamics model x CHƯƠNG 8: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN Chúng ta tìm p x (t1 ) = v1x với điêu kiện biên px (t1 ) = p1x , p y (t1 ) = p1 y , p z (t1 ) = p1z p x (t ) = p x , p y (t ) = p2 y , p z (t ) = , p x  p1x p1z  Theo trục x, giá trị p x (t ) ln nhỏ 0, px (t ) = Dp x2 (t ) Thực tích phân phương trình ta  p x (t ) dt =  Ddt p x2 p x (t ) = p x (t ) = − (8.17) − Dt + C x1 (8.18) ln (− Dt + C x1 ) + C x D (8.19) Với C x1 , C x số Giá trị C x1 thu cách p x (t1 ) = v1x vào (8.18) C x1 = + Dt1 v1x (8.20) Sau đó, sử dụng (8.20), p x (t1 ) = p1x p x (t ) = p x , ta thu p2 x − p1x = − ln (− Dv1x (t − t1 ) + 1) D (8.21) Từ (8.21) ta thu giá trị v1x v1x = expD( p1x − p x ) − D(t1 − t ) (8.22) Theo trục y, p y (t ) = − sgn (v1 y )Dp y2 (t ) Tương tự lời giải theo trục x, ta có v1 y = sgn ( p1 y − p y )   exp D p1 y − p y − D(t1 − t ) Với sgn ( p1 y − p2 y ) = sgn(v1 y ) Theo trục z, phương trình tích phân là: 89 (8.23) CHƯƠNG 8: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN p z (t ) =  p z (t )dt = − gdt + C z1 p z (t ) = − g t2 + C z1t + C z 2 (8.24) (8.25) Thay điều kiện biên p z (t1 ) = v1z , p z (t1 ) = p1z , p z (t ) = vào (8.24) (8.25) ta − p1z = − g (t − t1 ) + v z1 (t − t1 ) (8.26) Ta rút v1z v1z = p g (t − t1 ) − z1 t − t1 (8.27) 8.2 Lập quỹ đạo chuyển động cho robot Trong robot công nghiệp, việc lập kế hoạch chuyển động dựa việc tối ưu hóa quãng đường đi, thời gian di chuyển có lợi momen cho động tránh va chạm Tuy nhiên robot đánh bóng bàn u cầu robot phải đạt vị trí vận tốc mong muốn thời điểm chạm bóng Do yêu cầu robot phải điều khiển real-time đáp ứng kịp thời gian đánh trả bóng Như nói rói chương 1, chuyển động robot gồm bốn giai đoạn: di chuyển robot từ vị trí chờ đến vị trí chạm bóng, va chạm với bóng, di chuyển tới lúc vận tốc vợt khơng, quay trở vị trí chờ Hình 8.3: Kế hoạch chuyển động robot 90 CHƯƠNG 8: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN Với yêu cầu tốc độ tính tốn nhanh, việc xác định quỹ đạo cho robot khó thực khơng gian work space, khi ta phải liên tục giải toán động học ngược điểm quỹ đạo robot Các phương trình động học ngược hàm lượng giác nên vi điều khiển phải nhiều thời gian để tính tốn, khó đáp ứng thời gian đánh trả Thay vào ta lập quỹ đạo cho robot khơng gian góc khớp 8.2.1 Quỹ đạo di chuyển robot từ vị trí chờ đến vị trí chạm bóng Sau xác định thời điểm chạm bóng trạng thái vợt điểm chạm bóng mơ hình RRM ADM Ta có vị trí vận tốc tư vợt thơng qua hai góc pitch yaw (góc roll giữ khơng) Dựa vào tốn động học ngược chương ta tìm giá trí góc khớp  i (i = 1 6) vị trí chạm bóng Các giá trị sử dụng để tính tốn ma trận Jacobian J ( ) Sau ta tìm giá trị vận tốc góc khớp thời điểm chạm bóng theo công thức:  p   3  5   = J ( )    v0  T −1 (8.28) Vậy yêu cầu phải lập quỹ đạo khớp từ vị trí chờ với giá trị góc khớp  i vận tốc khơng đạt giá trị góc khớp  i vận tốc  i thời điểm chạm bóng  Bài tốn xác định quỹ đạo có bốn điều kiện biên, ta sử dụng đa thức bậc ba để nội suy quỹ đạo chuyển động cho robot qi (t ) = + bi t + ci t + di t (8.29) Với qi (t ) giá trị góc khớp, , bi , ci , d i số đa thức xác định thông qua điều kiện biên:  qi (0) =  0i , q i (0) =  qi ( ) =  i , q i ( ) = i Thế (8.30) vào (8.29) ta 91 (8.30) CHƯƠNG 8: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN  i =   = bi    i = + bi + ci + d i  i = bi + 2ci + 3d i (8.31) =  0i   bi =   3( i −  0i ) −  i  ci = 2  i − 2( i −  0i )  d i = 3 (8.32) Để điều khiển khớp robot di chuyển theo quỹ đạo này, quỹ đạo chia thành n điểm cách khoảng thời gian dt =  / n , ứng với điểm giá trị góc quay tính dựa theo (8.29) mà hệ số xác định (8.32) Giá trị n nhỏ robot di chuyển mượt mà Tuy nhiên chênh lệnh góc quay hai lần liên tiếp không nhỏ giá trị bước quay step motor 8.2.2 Quỹ đạo di chuyển robot đến lúc vận tốc khơng Sau chạm bóng, robot khơng thể dừng đột ngột mà phải di chuyển thêm đoạn đến vận tốc không để tránh robot bị rung lắc gây hư hỏng động kết cấu khí khác Tương tự di chuyển đến vị trí chạm bóng, quỹ đạo góc khớp đa thức bậc ba với hệ số xác định: =  i   bi =  i  (   1i −  i −  i )  ci =  12  d = − 2(1i −  i −  i )  i  13  (8.33) 8.2.3 Quỹ đạo di chuyển robot đến vị trí chờ Tương tự, quỹ đạo di chuyển vị trí chờ xác định với điều kiện biên vận tốc đầu cuối không 92 CHƯƠNG 8: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN =   bi =  3(1i +  i −  0i )   ci =  22  d = − 2(1i +  i −  i )  i  23  (8.34) 8.3 Kết thực nghiệm Sử dụng số liệu thực nghiệm chương 7, sau có vị trí, tốc độ bóng thời gian lúc va chạm, giá trị vận tốc tốc bóng sau va chạm xá định thơng qua (8.22), (8.23) (8.27) với vị trí mong muốn bên phía đối thủ x2 = 1000, y2 = 370 thời điểm t2 = 0.7s Các giá trị hướng vận tốc vợt xác định công thức (8.10), (8.12) (8.2) Cuối ta giải tìm vận tốc khâu thơng qua ma trận Jacobian sử dụng (8.29) để lập quỹ đạo cho robot di chuyển Vận tốc góc khớp robot thể hình đây: (a) Vận tốc góc quay khớp 93 CHƯƠNG 8: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN (b) Vận tốc góc quay khâu (c) Vận tốc góc quay khâu 94 CHƯƠNG 8: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN (d) Vận tốc góc xoay khớp (e) Vận tốc góc xoay khớp 95 CHƯƠNG 8: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN (f) Vận tốc góc xoay khớp Hình 8.4: Đồ thị thể vận tốc góc xoay khớp Bảng 8.1: Giá trị thực nghiệm vận tốc cánh tay Vận tốc vợt lúc chạm Hướng Vận tốc góc khớp bóng (mm/s) nghiêng (rad/s) vợt 2 3 4 5 6 61,9 -12,1 12,5 -10,9 -3,8 11,5 -10,3 -2,9 61,6 -12,1 12,7 -10,4 -4,6 12,2 9,6 1638,7 -0,4 61,5 -13,2 10,8 -9,4 -5,1 11,3 -11,4 271,5 1850,0 -2,6 65,4 -12,8 9,9 -5,5 8,2 11,1 -11,1 337,6 1684,3 -3,2 60,1 -12,1 13,1 -12,0 -3,2 12,2 -9,5 vx vy vz α 877,6 200,4 1471,6 -0,7 816,2 328,4 1813,1 808,9 122,3 993,9 401,4 β 1 96 CHƯƠNG 8: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN Bảng 8.1 trình bày số giá trị vận tốc hướng nghiêng vợt lúc chạm bóng vận tốc góc khớp cánh tay cần thiết để đánh trả lại bóng Dựa vào số liệu ta thấy vận tốc vợt theo phương bàn có giá trị lớn nhất, giá trị vận tốc chủ yếu tạo ba khớp robot Các giá trị vận tốc góc khớp vào khoảng 12rad/s tương ứng với 120 vòng/phút, nằm khả dộng step chọn Dựa đồ Hình 8.4 thấy giá trị vận tốc khơng tăng liên tục có lúc giảm xuống tăng Qua khảo sát nhiều đáp ứng khác cánh tay với vị trí vận tốc bóng khác nhau, ta thấy giá trị vận tốc khoảng 150 vòng/phút, động đủ đáp ứng 8.4 Kết luận Trong chương hoàn tất cơng việc lại cho hệ thống robot đánh bóng bàn bao gồn xác định vận tốc tư vợt thông qua việc giải ngược mơ hình va chạm với vợt mơ hình khí động học, sau sử dụng kết q trình phân tích động học để xác định góc quay vận tốc khớp lập quỹ đạo robot khơng gian góc khớp Kết thực nghiệp cho thấy vận tốc yêu cầu góc khớp nằm giới hạn động Áp dụng kiến thức xây dựng, luận văn thực mơ hình thực tế cánh tay robot hình 8.5 Hiện cánh tay thực đánh trả bóng phát từ đối thủ Thực nghiệm cho thấy robot đánh trả thành cơng khoảng 60% bóng phát từ phía đối thủ Mặc dù kết thu hạn chế nhiên nổ lực thân điều kiện hạn chế tài thời gian Trong tương lai đề tài mở rộng để tăng độ xác, đánh bóng với tốc độ cao nhắm tới mục tiêu đánh bóng xốy có trận đấu thực thụ với người 97 CHƯƠNG 8: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN Hình 8.5: Một số tư robot đánh trả 98 PHỤ LỤC PHỤ LỤC Bảng A.1: Số liệu quỹ đạo thực nghiệm bóng STT Thời gian(ms) Tọa độ X (mm) Tọa độ Y (mm) Tọa độ Z (mm) 328,454 260,559 464,567 20 439,651 258,771 501,531 40 528,219 260,700 497,666 60 593,893 263,234 501,79 380,134 360,682 461,671 20 470,724 353,972 458,606 40 568,897 349,412 452,217 60 662,209 346,992 451,517 445,919 406,014 407,132 10 20 550,516 400,602 400,96 11 40 623,522 395,342 398,182 12 60 802,657 387,633 373,48 13 389,936 373,362 491,094 14 20 453,546 372,630 506,953 15 40 542,562 364,591 513,356 16 60 625,311 360,475 520,413 17 361,757 293,484 413,518 18 20 429,304 292,685 430,928 19 40 525,459 286,494 431,299 20 60 622,272 280,534 441,237 21 310,80 , 318,709 442,496 99 PHỤ LỤC 22 20 396,544 309,082 468,745 23 40 487,702 306,804 490,991 24 60 580,199 302,084 511,325 25 367,369 398,343 501,046 26 20 436,774 394,620 526,149 27 40 527,063 395,405 537,923 28 60 620,079 392,494 554,274 29 421,639 400,869 487,061 30 20 493,646 399,827 504,061 31 40 597,657 385,576 512,492 32 60 698,202 374,108 518,321 33 460,183 353,919 487,042 34 20 570,756 349,102 492,699 35 40 645,285 354,920 509,031 36 60 760,470 349,132 510,296 37 421,639 400,869 487,061 38 20 493,646 399,827 504,061 39 40 597,657 385,576 512,492 40 60 698,202 374,108 518,321 41 416,089 450,383 494,543 42 20 529,491 459,167 534,266 43 40 680,485 468,506 519,089 44 60 746,140 476,986 523,251 45 447,722 382,610 394,172 100 PHỤ LỤC 46 20 576,525 374,124 393,604 47 40 674,846 371,273 404,769 48 60 748,125 367,445 408,309 101 TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] R L Andersson: A Robot Ping-Pong Player: Experiment in Real-Time Intelligent Control, Chapter 1, Cambridge, MA:MIT Press, 1987 [2] Z Zhang, J Y De Xu, "Research and latest development of Ping-Pong robot player," 2008, pp 4881-4886 [3] Z Zhang, D XU: High-speed vision system based on smart camera and its target tracking algorithm, Robot, Vol 31, No 3, pp 229–234, 2009, in Chinese [4] J Nonomura, A Nakashima, and Y Hayakawa: Analysis of effects of rebounds and aerodynamics for trajectory of table tennis ball, Proc of SICE Annual Conference, pp 1567–1572, 2010 [5] Y Watanabe, T Komuro, S Kagami, and M Ishikawa: Multi-target tracking using a vision chip and its applications to real-time visual measurement, Journal of Robotics and Mechatronnics, Vol 17, No 2, pp 121–129, 2005 [6] T Han: The dynamic characteristic of table tennis: relative principle between spin and speed, Sports Science, Vol 14, No 6, pp 48–55, 1994, in Chinese [7] Hu Su, Zaojun Fang, De Xu : Trajectory Prediction of Spinning Ball Based on Fuzzy Filtering and Local Modeling for Robotic Ping-pong Player [8] Jared Glover and Leslie Pack Kaelbling: Tracking the Spin on a Ping Pong Ball with the Quaternion Bingham Filter [9] Yifeng Zhang, Yongsheng Zhao1, Rong Xiong, Yue Wang1, Jianguo Wang and Jian Chu Spin Observation and Trajectory Prediction of a Ping-Pong Ball [10] Y Zhang: Ping-pong robot calibration and trajectory tracking based on realtime vision, Ph.D.dissertation, Zhe Jiang University, Zhe Jiang, China, 2009, in Chinese [11] Chunfang LIU , Yoshikazu HAYAKAWA, and Akira NAKASHIMA: Racket Control for a Table Tennis Robot to Return a Ball, SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration, Vol 6, No 4, pp 259–266, July 2013 102 TÀI LIỆU THAM KHẢO [12] M Matsushima, T Hashimoto, M Takeuchi, and F Miyazaki: A learning approach to robotic table tennis, IEEE Transactions on Robotics, Vol 21, No 4, pp 767–771, 2005 [13] P Yang, D Xu, H Wang, and J Zhang: Design and motion control of a ping pong robot, Proc of the 8th World Congress on Intelligent Control and Automation, pp 102–107, 2010 [14] X Liu, Z Xie, and Q Zhang: A fixed-time trapezoidal acceleration trajectory planning method for ping-pang playing robots, Machinery & Electronics, No 9, pp 55– 58, 2011, in Chinese [15] K Mulling, J Peters: A computational model of human table tennis for robot application, ăProc of the 2009 Autonome Mobile System, pp 57–64, 2009 [16] K Mulling, J Kober, and J Peters: A biomimetic approach to robot table tennis, ăProceedings of the 2010 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems(IROS 2010), pp 1921–1926, 2010 [17] Xiaopeng Chen and Zhangguo Yu: Dynamic model based ball trajectory prediction for a robot ping-pong player, “Proceedings of the 2010 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems(IROS 2010)pp 603-608, 2010 [18] L Favalli, A Mecocci, F Moschetti, “Object tracking for retrieval applications in MPEG-2,” IEEE Transactions on circuits and systems for video technology, vol 10, no 3, pp 427 - 432, April 2000 103 ... robot đánh bóng bàn - Phân tích lựa chọn phương án thiết kế cánh tay robot - Thiết kế hồn thiện mơ hình cánh tay robot - Phân tích động học cánh tay - Xác định dự đốn quỹ đạo bóng - Thực trình điều. .. vị trí bóng, hệ thống điều khiển thực chức dự đốn quỹ đạo, tính tốn đưa tín hiệu điều khiển đến cấu tác động để đánh trả lại bóng CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Cấu hình hệ thống robot đánh bóng bàn Hình... Cánh tay robot điều khiển thông qua vi điều khiển ARM TivaC dòng TM4C123GH6PM 15 CHƯƠNG LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN Hình 2.6: Vi điều khiển TM4C123GH6PM Những xử lý ảnh thường dùng máy tính điều khiển