1. 目的及意义

乒乓球作为我国国球一直深受重视，然而对于乒乓球机器人的研究我国起步较晚，与国外有较大差距。乒乓球机器人是一个典型的实时、智能系统，它涉及机器人智能控制技术、传感器技术、机器人轨迹规划、嵌入式控制、机械系统的快速响应、视觉伺服等一系列核心技术，它涵盖的技术可直接辐射到机器人的研究及相关领域上，是展现系统集成和技术水平的良好平台，因此乒乓球机器人研究具有很高的科研价值。

1.1国外研究状况

国外对乒乓球机器人研究起步较早，上世纪八十年代就开始了对乒乓球机器人的研究，1983年John Billiney第一次提出推行机器人乒乓球运动，同年英国的John Billingsley制定了机器人乒乓球赛比赛规则ROBAT[1]。随后世界上许多国家开始了对乒乓球机器人的研究，1987年美国贝尔实验室Anderson研制的机器人第一次实现了人机对打，具有很高的技术水平，对后续的乒乓球机器人的研究产生重要影响[2]。澳大利亚阿德莱德大学的研究人员Frank Wornle研制了六自由度的串联机械手臂，相对较灵活，但击球区域比较小[1]。美国罗切斯特理工学院的研究员Ferat Sahin 研制的商用串联机械手臂 RV-2A,采用五个自由度,移动速度大约 0.64m/s，实现了基本的击球,但与 Anderson 的乒乓球机器人不同的是，采用了工业机械手臂，省去了自己设计执行部件的麻烦，但由于转动惯量较大移动速度较慢[1]。2007 年 12 月在日本东京举行的国际机器人展览会上，越南 Tosy 公司展示了他们研制的可以与人对打的乒乓球机器人“TOPIO”，可以与人对打而且其动作快速、敏捷、准确[3]。2012 年 10 月，德国达姆施塔技术大学的 Katharina Muelling 和她的团队已经研究出一款能够打乒乓球的机器人，它不仅能够从人类指导员那学习到它最初的运动，而且能够向它的对手学习并临时做出新的对策[1]。

1.2国内研究状况

国内浙江大学从2015年开始研究乒乓球机器人，在2009年利用设计的机械手臂实现了机器人与人多回合对打乒乓球，2011年由浙江大学智能系统与控制研究所机器人实验室研制的两个仿人机器人“悟”和“空”正式与人们见面，并开始了他们的首次乒乓球“公开对决赛”。这是目前世界上首个宣布研制成功的、具有快速连续反应能力的乒乓球机器人[4]。中科院研究生院到2010年也围绕乒乓球机器人视觉测量和控制方面做了大量研究。但由于受到运动速度和控制方面限制，乒乓球拍的运动主要采用直角坐标机器人系统，而不是多关节式机器人臂[1]。