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龙图腾网获悉中国科学院合肥物质科学研究院申请的专利一种基于扭线驱动系统的运动控制方法及其应用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：CN115576272B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-25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：202211234088.4，技术领域涉及：G05B19/408；该发明授权一种基于扭线驱动系统的运动控制方法及其应用是由王晓杰;詹经纬设计研发完成，并于2022-10-10向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于扭线驱动系统的运动控制方法及其应用在说明书摘要公布了：本发明公开了一种基于扭线驱动系统的运动控制方法及其应用，该方法包括：1、以扭线驱动机构为基础建立五维射影空间，对射影空间中一般直线的Plücker坐标进行描述；2、对扭线驱动系统进行运动学分解，将扭线运动分解为绕轴的旋转运动以及轴向的平移运动，计算系统的速度旋量以及力旋量；3、计算系统的有限位移旋量矩阵，实现扭线驱动系统的位置控制。本发明针对柔性驱动技术，采用新型运动学计算方法，根据系统给定的空间条件以及电机提供的角速度，采用六坐标方式实现驱动系统运动学的精确描述，对驱动速度、力、位置参数实现精确控制，从而降低了系统控制的复杂性，提高了控制的准确性和稳定性。

本发明授权一种基于扭线驱动系统的运动控制方法及其应用在权利要求书中公布了：1.一种基于扭线驱动系统的运动控制方法，其特征在于，是按以下步骤进行： 步骤1：构建所述扭线驱动系统的五维射影空间坐标系P5： 以所述扭线驱动系统的旋转中心轴的末端为原点O，以平行于旋转中心轴的方向为Z轴，以垂直于Z轴且经过原点O的一条直线为X轴，并以垂直于X轴、Z轴且经过原点O的直线为Y轴，建立全局空间坐标系O-XYZ； 以所述扭线驱动系统中扭线上的任意一个位置点处为原点P，以平行于Z轴且经过原点P的直线为z轴，以平行于X轴并经过原点P的直线为x轴，并以垂直于x轴、z轴且经过原点P的直线为y轴，建立射影空间坐标系P-xyz； 由所述全局空间坐标系O-XYZ和所述射影空间坐标系P-xyz构成五维射影空间坐标系P5； 步骤2：建立所述扭线在射影空间坐标系P-xyz的原点P处的Plücker坐标； 步骤2.1：假定扭线位于原点P上方的P′点，将原点P与P′点在全局坐标系O-XYZ的坐标分别记为Px1,y1,z1，P′x2,y2,z2，并以原点P与P′点之间的姿态矢量作为扭线运动矢量方向，利用式1获得所述姿态矢量对全局空间坐标系O-XYZ的原点O的扭矩 式1中p，q，r分别表示所述姿态矢量对全局坐标系O-XYZ的原点O取的扭矩在X轴、Y轴和Z轴方向上的分量，且p＝y1z2-y2z1，q＝x2z1-x1z2，r＝x1y2-x2y1； 步骤2.2：在全局空间坐标系O-XYZ中，利用式2得到所述扭线的Plücker坐标 步骤3：利用式3和式4得到扭线的角速度与线速度在全局空间坐标系O-XYZ中的描述，从而式5得到扭线驱动系统中扭线的速度旋量矩阵T： 式3和式4中，α表示所述扭线驱动系统中扭线的螺旋角，β表示以原点P与P′点之间线段PP′在射影平面P-xy上的投影与x轴方向的夹角；ωx、ωy、ωz分别表示扭线的合角速度ω′在x轴、y轴和z轴上的分量，νx、νy、νz分别表示扭线的合速度ν′在x轴、y轴和z轴上的分量； 式5中，ω表示扭线在射影平面P-xy的角速度，其矢量方向由原点P指向P′在射影平面的投影点，且标量大小||ω||等同于电机扭转角速度ωt；ω′、ν′分别表示扭线的合角速度、合速度，其矢量方向均与方向一致；ν表示扭线在射影平面P-xy内的速度，其矢量方向与ω一致； 步骤4：获取扭线驱动系统中扭线的力旋量矩阵W： 步骤4.1：利用式6得到扭线驱动系统中扭线受到的合力矢量 式6中，||f′||表示扭线驱动系统中扭线所受合力的标量大小，且||f′||＝||f||cosα，||f||表示扭线射影平面受到的力的标量，并由电机角速度ωt与和扭线驱动系统的旋转半径r计算得到； 步骤4.2：利用式8和式9得到合力偶矢量分解后的两个分量： 式8和式9中，表示与同向的分量，表示与正交的分量，c表示合力偶矢量在方向上的投影，表示射影平面P-xy与扭线驱动系统的中心旋转轴的交点，所指向的射影空间坐标系P-xyz的原点P之间的矢量； 步骤4.3：利用式10得到扭线驱动系统中扭线的力旋量矩阵W： 式10中，表示扭线所受的合力矢量，表示扭线相对于射影空间坐标系P-xyz的原点P的合力偶矢量； 步骤5：利用式11得到扭线驱动系统旋转矩阵R： R＝I+sinθ·As+1-cosθ·As·As11 式11中，I为单位矩阵，As为的反对称矩阵，其中，为旋转轴中心轴矢量，且sx、sy、sz分别表示旋转中心轴在x轴、y轴、z轴方向上的分量；θ为电机转角； 步骤6：根据扭线驱动系统的平移向量利用式12得到实现旋量轴线位置变化的矩阵A： 式12中，dx、dy、dz分别表示扭线驱动系统的平移向量在x轴、y轴、z轴方向上的分量； 步骤7：利用式13和式14分别获取扭线驱动系统中扭线经过旋转和平移运动之后的最终位姿以及扭线沿中心旋转轴方向的平移模长ι： 式13和式14中，表示扭线的Plücker坐标，即扭线的初始位姿矢量；表示扭线经过旋转和平移运动之后的最终位姿；tr表示矩阵的迹； 步骤8：利用式14得到扭线驱动系统中扭线的有限位移旋量矩阵Y： 式14中，表示由全局空间坐标系O-XYZ的原点O指向射影空间坐标系P-xyz的原点P的矢量； 步骤9：将扭线作为系统控制对象，根据扭线驱动系统的控制目标期望达到的运动状态，即期望扭线达到的速度、力和指定位移，利用F＝Fcnθ,ω,T,W,Y的非线性变化关系式对电机转角θ、转速ω进行反馈调节，使得系统输出达到期望目标，从而实现扭线驱动系统的运动控制，其中，Fcn表示扭线驱动系统中电机转速ω、转角θ与三种旋量之间的函数关系式。

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