摘要：工程师开发了一种乒乓球播放机器人，该机器人迅速估算了传入球的速度和轨迹，并精确地将其击中了桌子上所需的位置。...
麻省理工学院的工程师正在使用强大，轻巧的设计进行机器人乒乓球游戏，以高速精确返回镜头。
新的乒乓球机器人包括一个多个固定的机器人臂，该机器人固定在乒乓球桌的一端，并挥动了标准的乒乓球。在几台高速摄像机和高带宽预测控制系统的帮助下，机器人迅速估计了传入球的速度和轨迹，并执行了几种挥杆类型之一 - 环路，驱动器或切碎 - 精确地将球击中了带有各种旋转台上的所需位置。
在测试中，工程师从乒乓球表对面向机器人扔了150个球。该机器人在所有三种秋千类型中成功地以大约88％的命中率返回了球。机器人的罢工速度接近人类玩家的最高返回速度，并且比其他机器人乒乓球设计的速度快。
现在，该团队正在寻求增加机器人的比赛半径，以便可以返回更多的镜头。然后，他们设想该设置可能是智能机器人培训系统不断增长的领域的可行竞争对手。
该团队说，除了游戏之外，乒乓球技术可以改善以提高人形机器人的速度和响应能力，尤其是对于搜索和回答的情况，以及机器人需要快速反应或预期的情况。
麻省理工学院研究生David David Nugyen说：“我们要解决的问题，特别是与截获物体的真正快速，精确地截获有关的问题，在机器人必须进行动态操作并计划其最终效应器将实时遇到对象的情况下，有可能有用。”
Nguyen是这项新研究的合着者，以及MIT研究生Kendrick Cancio和Sangbae Kim，机械工程副教授，MIT仿生机器人机器人实验室的负责人。研究人员将在本月的IEEE国际机器人技术国际会议（ICRA）的论文中介绍这些实验的结果。
精确的游戏
自1980年代以来，研究人员面临的建筑机器人是玩乒乓球是一个挑战。该问题需要技术的独特组合，包括高速机器视觉，快速和敏捷的电动机和执行器，精确的操纵器控制以及准确的实时预测以及游戏策略的高级计划。
Nguyen解释说：“如果您想到机器人技术中的各种控制问题，我们就可以一端操纵，这通常是缓慢而非常精确的，例如拾取物体并确保您掌握它。另一方面，您已经有动态并适应系统的扰动。” “ Ping Pong坐在它们之间。您仍在进行操作，因为您必须精确地击球，但是您必须在300毫秒内击中它。因此，它与动态运动和精确操纵的类似问题平衡。”
自1980年代以来，Ping Pong机器人已经走了很长一段路，最近一次是Omron和Google DeepMind的设计，这些设计采用人工智能技术从以前的Ping Pong Data中“学习”，以提高机器人的性能，以换取越来越多的笔触和投篮。这些设计已被证明是快速而精确的，足以与中级人类玩家集会。
坎西奥说：“这些是旨在玩乒乓球的专业机器人。” “借助我们的机器人，我们正在探索如何使用乒乓来使用的技术可以转化为更广泛的系统，例如人形或拟人化机器人，可以做许多不同的，有用的事情。”
游戏控制
对于他们的新设计，研究人员修改了一个轻巧的高功率机器人手臂，金的实验室是MIT类人动物的一部分 - 一种双足动，两臂机器人，大约是一个小孩的大小。该小组正在使用机器人测试各种动态操作，包括在不平坦和变化的地形以及跳跃，跑步和进行后挡板上进行驾驶，目的是有一天将此类机器人部署用于搜索和回答操作。
每个类人动物的手臂都有四个关节或自由度，每个关节都由电动机控制。 Cancio，Nguyen和Kim建立了一个类似的机器人手臂，他们通过在手腕上增加一个自由度来适应Ping Pong，以控制桨。
团队将机器人臂固定在标准乒乓桌的一端，并在桌子周围设置高速运动捕获摄像头，以机器人弹跳的球。他们还开发了最佳控制算法，这些算法根据数学和物理学的原理预测手臂应执行的速度和划桨方向，以击中以特定类型的挥杆的传入球：循环（或topspin），驱动器（直接驱动器），或CHOP（CHOP）或CHOP（Backspin）。
他们使用三台计算机实现了算法，这些计算机同时处理了相机图像，估计了球的实时状态，并将这些估计转换为机器人电动机的命令，以快速反应并进行挥杆。
在连续弹跳150球后，他们发现机器人的命中率或返回球的准确性在所有三种挥杆方面都相同：循环罢工为88.4％，切碎的89.2％，驱动器的87.5％。从那以后，他们调整了机器人的反应时间，并以每秒20米的速度发现了与现有系统更快的手臂击球速度。
在他们的论文中，团队报告说，机器人的罢工速度或桨板击球的速度平均为每秒11米。众所周知，高级人类球员将以21至25米的速度返回球。自从撰写最初实验的结果以来，研究人员进一步调整了该系统，并记录了每秒最高19米的罢工速度（每小时约42英里）。
Nguyen说：“该项目的一些目标是说我们可以达到与人们相同的运动能力。” “就罢工速度而言，我们真的非常接近。”
他们的后续工作也使机器人瞄准了。该团队将控制算法纳入了系统中，不仅可以预测如何击球球。借助其最新的迭代，研究人员可以在桌子上设置目标位置，机器人将击球到同一位置。
因为它已固定在桌子上，所以机器人的移动性和触手可及有限，并且大多可以返回到桌子中线周围新月形区域内的球。将来，工程师计划在龙门或轮式平台上进行机器人，使其能够覆盖更多的桌子并返回更广泛的镜头。
坎西奥说：“鉴于对手的击球方式，乒乓球的一大事是预测球的旋转和轨迹，这是自动球发射器不会给您的信息。” “这样的机器人可以模仿对手在游戏环境中会做的动作，从而帮助人类玩耍和进步。”
这项研究得到了机器人技术和AI研究所的部分支持。
