随着机器人学和人工智能技术的发展,面向体育运动的机器人的研究开始出现在各大高校和实验室,使用机器人进行乒乓球运动或比赛在我国有着很大的应用前景。乒乓球机器人涉及到机器视觉、深度学习和机器人控制技术,搭建出的平台可以对这三项技术进行综合研究,然后使用该平台对技术综合后的成果进行展示。本文以七自由度机械臂作为研究对象,重点面向乒乓球运动对机械臂的运动控制系统进行研究。本文首先对七个关节的机械臂进行运动学上的分析,先是介绍了机械臂的各项参数和D-H矩阵,根据参数求解了机械臂的正运动学和逆运动学,然后在此基础上对机械臂的击球轨迹进行了一定的规划。规划的算法采用的是改进后的三次B样条曲线,使用该方法拟合能够保证机械臂在运动过程中不会产生振动,同时机械臂也能够通过所有的控制点。在对机械臂的轨迹进行确定后,需要在关节空间对机械臂的运动时间进行一定的限制,保证机械臂能够在规定的时间里移动到击球的位置,本文采用了遗传算法的优化方法,将关节的速度和加速度参数作为个体的基因进行编码,通过一代代的遗传和优胜劣汰操作,使机械臂的运动时间达到最短,从而保证机械臂击球成功。规划完运动控制部分并没有结束击球的过程,由于乒乓球比赛追求的是成绩,也就是击球的成功率,机器人不仅需要接到球,还需要将乒乓球击回到预定的位置,所以,最后需要对机器人的击球策略进行研究和分析。首先将乒乓球的来球轨迹作为决策算法的输入,将击球的参数作为输出,通过回球评估函数来对最终的回球结果进行评判,如果击球的参数能够使得机械臂的回球落在指定位置附近,那么就是一次成功的击球。通过样本数据训练最终得到击球决策的算法,从而提高乒乓球的回球成功率。本文最后对系统进行了实现,并在实物上对系统进行了验证。