1.一种基于肌电信号的陪练乒乓球机器人回球方式的预测系统,其特征在于,包括:
肌电信号采集套(1),穿戴在运动员握拍上肢上,用于采集和处理来球的旋转信息;
激光雷达(2),用于实时采集和处理来球的位置信息和速度信息;
信息处理与控制装置,该装置与肌电信号采集套(1)、激光雷达(2)信号连接,用于接收来球的旋转信息、位置信息和速度信息,并根据期望回球落点位置计算击球总时间,以及在对应时刻的击球姿态和击球力,再编译回球控制指令发送给乒乓球机器人(4)的控制系统。
2.根据权利要求1所述的一种基于肌电信号的陪练乒乓球机器人回球方式的预测系统,其特征在于:所述肌电信号采集套(1)包括肌电信号采集与处理系统、下臂信号采集套(11)和上臂信号采集套(17),所述下臂信号采集套(11)和上臂信号采集套(17)通过弹性连接套(16)连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于肌电信号的陪练乒乓球机器人回球方式的预测系统,其特征在于:所述下臂信号采集套(11)和上臂信号采集套(17)均包括绑带和气囊带(12),相邻的绑带通过气囊带(12)连接,在绑带内侧设置检测电极,在气囊带(12)排气状态下,位于绑带内侧的检测电极与手臂贴合,用于检测击球时的肌电信号。
4.根据权利要求3所述的一种基于肌电信号的陪练乒乓球机器人回球方式的预测系统,其特征在于:所述下臂信号采集套(11)中绑带上的检测电极对应于肱桡肌和桡侧弯曲肌区域。
5.根据权利要求3所述的一种基于肌电信号的陪练乒乓球机器人回球方式的预测系统,其特征在于:所述上臂信号采集套(17)中绑带上的检测电极对应于肱二头肌和肱三头肌区域。
6.根据权利要求3~5中任一项所述的一种基于肌电信号的陪练乒乓球机器人回球方式的预测系统,其特征在于:所述气囊带(12)两侧为波纹带,相邻的气囊带(12)之间通过导气管连通;当气囊带(12)排气时,波纹带折叠为层状使腿带收紧。
7.根据权利要求6所述的一种基于肌电信号的陪练乒乓球机器人回球方式的预测系统,其特征在于:所述激光雷达(2)使用相位测距法预测乒乓球的位置信息;使用多普勒频移法预测乒乓球的速度信息;并将位置信息和速度信息实时传递到信息处理与控制装置的系统内。
8.根据权利要求6所述的一种基于肌电信号的陪练乒乓球机器人回球方式的预测系统,其特征在于:所述信息处理与控制系统是通过无线设备接收肌电信号采集套(1)和激光雷达(2)发送来的信息,并向乒乓球机器人(4)发送控制指令。
9.一种基于肌电信号的陪练乒乓球机器人回球方式的预测方法,其特征在于,其过程为:
步骤1、运动员握拍上肢上穿戴肌电信号采集套(1),并使检测电极对应在相应区域;
步骤2、运动员开始击球动作,肌电信号采集套(1)所采集肌电信号经内部系统处理后传递至信息处理与控制系统(3);
步骤3、乒乓球运动过程中,激光雷达(2)检测其位置信息和速度信息,并把信息发送至信息处理与控制系统(3);
步骤4、信息处理与控制系统(3)根据空气动力学原理和激光雷达(2)探测的来球位置和速度信息,预测乒乓球的运动轨迹并判断乒乓球是否出界或未过网;
当来球进入可击打区域时,根据空气动力学原理、来球速度信息、回球最佳落点位置以及乒乓球机器人自身所处的位姿确定最佳击球位置;
根据来球速度信息、旋转信息、球拍与球的反弹动力学原理、空气动力学原理和回球最佳落点位置,计算击球总时间,以及在这段时间里各时刻击球姿态和击球力,编译出乒乓球机器人的回球控制指令。
10.根据权利要求9所述的一种基于肌电信号的陪练乒乓球机器人回球方式的预测方法,其特征在于:步骤2中对运动员发出的弧旋球,采用基于小波变换和VPMCD算法对肌肉产生的肌电信号进行模式识别。