羽毛球机器人击打羽毛球需要对高速飞行的羽毛球进行实时可靠的检测,需要对来球的轨迹做出准确的预测,在此基础上及时移动到合适的位置,在合适的时间进行击球。羽毛球机器人涉及到机器视觉与自动控制等诸多领域。因此,通过对羽毛球机器人的研究可以对一系列的机器视觉与控制问题进行深层次探索。本文围绕羽毛球机器人设计进行研究,主要的工作和成果如下:(1)自主设计高精度双目立体视觉同步采集系统硬件及多线程采集程序,确保左右相机曝光同步与数据的及时读取。(2)针对特定弱小运动目标,提出一种基于奇异值分解的动态阈值调整更新的混合高斯模型,根据背景与前景的相似程度设置判别阈值,提高检测准确度。(3)提出一种基于Retinex的颜色直方图匹配方法,克服同一物体在不同光照强度下,颜色直方图统计结果不同带来的匹配结果不准确问题。(4)对三维轨迹点采用扩展卡尔曼滤波并建立羽毛球运动学方程,使用最小二乘法求解羽毛球运动学方程参数,实现羽毛球轨迹跟踪与预测。(5)基于二维激光雷达扫描数据提出一种机器人实时位姿估计算法,实现机器人位姿的实时精确估计。(6)针对羽毛球机器人执行机构建立全向轮转速与机器人平移运动、旋转运动间的PID控制模型,实现羽毛球机器人的精确移动。本文中所有算法均能够满足系统对实时性的要求,实现了羽毛球机器人对于简单来球的击打。文章的最后总结本文的研究成果,并对今后的研究方向进行展望。