四川大学江秀强获国家专利权
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龙图腾网获悉四川大学申请的专利基于机械臂动力学的机器人卫星姿态控制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119512189B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-01发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411620016.2,技术领域涉及:G05D1/495;该发明授权基于机械臂动力学的机器人卫星姿态控制方法是由江秀强;赵洪锐;季袁冬;孙国皓;钟苏川设计研发完成,并于2024-11-13向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于机械臂动力学的机器人卫星姿态控制方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于机械臂动力学的机器人卫星姿态控制方法,其步骤包括初始化机器人卫星的基座的初始状态;根据当前时刻基座的角速度和速度,构建基于向外递推和向内递推的惯性力和惯性力矩的递推表达式;采用优化算法对基于向外递推和向内递推的惯性力和惯性力矩的递推表达式构建的目标函数进行寻优求解,得到每个连杆的角加速度;根据每个连杆的角加速度,计算得到当前时刻每根连杆对应关节的驱动力矩;判断当前时刻是否为位姿变换总时长的结束时间,若是,则进入下一步,否则返回初始状态后面一个步骤;输出位姿变换总时长内每个时刻下每个连杆对应关节的驱动力矩,并将其输入给机器人卫星关节,以实现卫星基座的运动曲线跟踪。
本发明授权基于机械臂动力学的机器人卫星姿态控制方法在权利要求书中公布了:1.基于机械臂动力学的机器人卫星姿态控制方法,其特征在于,包括步骤: S1、接收机器人卫星的基座位移曲线、位姿变换曲线和位姿变换总时长,对两条曲线进行数字微分,得到速度与加速度曲线及角速度与角加速度曲线; S2、根据当前时刻基座的角速度和速度,进行牛顿欧拉法的物理量向外递推,得到每个连杆的惯性力和惯性力矩的递推表达式; S3、根据每个连杆的惯性力和惯性力矩的递推表达式,进行牛顿欧拉法的物理量向内递推,得到末端连杆的惯性力和惯性力矩的递推表达式; S4、采用优化算法对基于向外递推和向内递推的惯性力和惯性力矩的递推表达式构建的目标函数进行寻优求解,得到每个连杆的角加速度; S5、根据每个连杆的角加速度及向外递推和向内递推的惯性力和惯性力矩的递推表达式,计算得到当前时刻每根连杆对应关节的驱动力矩; S6、判断当前时刻是否为位姿变换总时长的结束时间,若是,则进入步骤S7,否则返回步骤S2; S7、输出位姿变换总时长内每个时刻下每个连杆对应关节的驱动力矩,并将其输入给机器人卫星关节,以实现卫星基座的运动曲线跟踪; 步骤S3进一步包括: S31、计算基座期望收到的机械臂干扰力F0与力矩N0: 其中,c01为基座质心到第一个关节的向量;f1为第1个连杆的外力; S32、根据第k-1个连杆的外力fk-1和惯性力Fk-1,计算第k个连杆的外力fk: 其中,Fk-1为第k-1个连杆的惯性力; S33、根据第k-1个连杆的外力矩Fk-1和惯性力矩Nk-1,计算第k个连杆的外力矩nk: 其中,lk-1为惯性坐标系下连接关节k-1到关节k的向量;nk-1为第k-1个连杆外力矩; S34、根据第6个连杆的外力f6和外力矩n6,计算第6个连杆在向内递推的惯性力和惯性力矩的递推表达式: 其中,a6为第6个连杆坐标系下第6个连杆的质心位置; 步骤S5进一步包括: S51、根据每个连杆的角加速度,采用步骤S21~S26和步骤S31~S33,计算得到第k个连杆的外力矩nk; S52、根据第k个连杆的外力矩,计算得到当前时刻每根连杆对应关节的驱动力矩: 其中,τk为第k个连杆对应的关节的驱动力矩;T为转置;zk为惯性坐标系中机械臂第k个关节轴线方向的单位向量;第k个关节是连接第k个连杆和第k+1个连杆的部件。
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