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第2期机械设计与制造

2025年2月MachineryDesignManufacture343

乒乓球发球机器人俯仰横摆机构驱动转矩控制

康凯

（华北水利水电大学，河南郑州450000)

摘要：为了提高乒乓球发球机器人在运行过程中的稳定性差，对乒乓球发球机器人俯仰横摆机构驱动转矩控制。通过

计算乒乓球发球机器人的驱动功率，构建用户驱动和自主驱动映射函数，根据机器人当前状态和用户的期望指令，进行

合理的角速度控制，以实现平稳的横摆运动。在此基础上，将角速度控制过程中产生的转矩控制误差拟作输入值，通过

数字增量型PID控制策略建立驱动转矩控制函数，使用神经网络完成机器人俯仰横摆轨迹跟踪估计，考虑机器人底部滑

轮的滑移率，采用模型预测控制算法求解转矩控制目标函数，输出最优转矩控制分配结果。实验结果证明，所提方法驱

动转矩控制精度高，且滑轮附着利用率均高于0.6，可以有效增强乒乓球发球机器人运行效率与稳定性。

关键词：发球机器人；俯仰横摆机构；驱动转矩；动力学分析；神经网络

中图分类号:TH16;TP242

2文献标识码：A文章编号：1001-3997(2025)02-0343-05

DriveTorqueControlofthePitchandYawMechanismofa

TableTennisServingRobot

KANGKai

(NorthChinaUniversityofWaterResourcesandElectricPower,HenanZhengzhou450000,China)

Abstract:Inordertoimprovethepoorstabilityofthetabletennisservingrobotduringoperation,thepitchandyawmechanism

ofthetabletennisservingrobotisdrivenbytorquecontrol.Bycalculatingthedrivingpowerofthetabletennisservingrobot,con-

structingamappingfunctionforuserdrivenandautonomousdriving,andbasedonthecurrentstateoftherobotandtheusers

expectedinstructions,reasonableangularvelocitycontroliscarriedouttoachievesmoothlateralmotion.Onthisbasis,the

torquecontrolerrorgeneratedduringtheangularvelocitycontrolprocessissimulatedasaninputvalue,andadrivingtorquecon-

trolfunctionisestablishedthroughadigitalincrementalPIDcontrolstrategy.Aneuralnetworkisusedtotrachandestimatethe

pitchandyawtrajectoryoftherobot.Consideringthesliprateofthebottompulleyoftherobot,amodelp