工业云制造(四川)创新中心有限公司陈琳获国家专利权
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龙图腾网获悉工业云制造(四川)创新中心有限公司申请的专利基于MR与三维点云建模的机械臂高精度控制方法及系统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:CN120228734B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-12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:202510726413.6,技术领域涉及:B25J9/16;该发明授权基于MR与三维点云建模的机械臂高精度控制方法及系统是由陈琳;曾鸣;周叶芬;郭悦;曹铁渠;成航;詹朋;李波设计研发完成,并于2025-06-03向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于MR与三维点云建模的机械臂高精度控制方法及系统在说明书摘要公布了:本发明涉及机械臂控制技术领域,公开了一种基于MR与三维点云建模的机械臂高精度控制方法及系统,通过获取目标作业区域的三维点云实时环境数据和整体洋流预测关联数据,预估目标作业区域内可能形成的区域洋流,以作业任务完成时限与作业任务操作精度为约束条件集,以操作动作优化更新次数最小为优化目标,优化求解目标作业区域的作业执行策略,将作业执行策略中的作业点执行顺序作为机械臂作业控制指导信息与利用三维点云实时环境数据构建的目标作业区域的画面数据进行融合,生成目标作业区域的虚拟场景画面,并实时调节机械臂在每个作业点执行不同作业动作时的操作力度,以此提高海洋作业场景下机械臂遥操作的操作精度与作业效率。
本发明授权基于MR与三维点云建模的机械臂高精度控制方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种基于MR与三维点云建模的机械臂高精度控制方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤: 获取目标作业区域的作业环境信息;其中,所述作业环境信息包括三维点云实时环境数据和整体洋流预测关联数据;具体包括: 接收目标作业区域部署的三维点云采集设备采集的三维点云实时环境数据,访问预先构建的整体洋流预测关联数据库,根据目标作业区域的区域范围信息,查询目标作业区域内每个作业位置的整体洋流预测关联数据; 基于目标作业区域的三维点云实时环境数据和整体洋流预测关联数据,生成目标作业区域的作业环境信息; 基于所述三维点云实时环境数据,构建目标作业区域的虚拟场景,将所述虚拟场景的画面数据发送至MR交互设备; 根据目标操作人员在目标作业区域的作业任务计划,考虑每个作业位置的整体洋流预测关联数据和目标作业区域的三维点云实时环境数据,以作业任务完成时限与作业任务操作精度为约束条件集,以操作动作优化更新次数最小为优化目标,优化求解目标操作人员在目标作业区域的作业执行策略;具体包括: 接收目标操作人员在目标作业区域的作业任务计划,提取若干个作业点的作业位置、作业内容和作业任务计划时限,构建作业任务内容列表; 提取目标作业区域的整体洋流预测关联数据中针对每个作业位置的整体洋流预测关联数据和目标作业区域的三维点云实时环境数据构建的虚拟场景的场景构型结构特征集; 根据每个作业位置的整体洋流预测关联数据和目标作业区域的场景构造结构特征集,在不同区域洋流形成所需的场景构造结构特征与整体洋流关联数据的对照表中进行目标作业区域的区域洋流类型匹配,生成目标作业区域在目标执行时段内每个单位时段的区域洋流集; 调用预先测试获得的不同区域洋流类型对执行目标作业区域对应任务类型的机械臂的运动影响参数集,提取所述运动影响参数集中记录的每个区域洋流对机械臂每个作业动作的驱动功率调整比例;其中,所述作业动作包括基座移动动作、机械臂旋转动作和机械臂绕轴转动动作; 基于每个作业点的作业位置、作业内容和作业任务计划时限,考虑目标作业区域内不同单位时段形成不同区域洋流的位置和机械臂的基座移动动作的标准移动速度; 以作业任务计划中若干个作业点的实际执行顺序中,根据每个作业点的作业内容对应的作业时长与相邻两个作业点之间的移动距离和标准移动速度确定的总作业时长小于作业任务计划时限为第一约束条件,机械臂在每个作业点执行作业内容时对应单位时段形成的区域洋流对机械臂每个作业动作的驱动功率调整比例小于该作业点的作业内容中包含的作业动作对应的驱动功率调整比例阈值为第二约束条件,机械臂每个作业动作在整个作业任务计划内切换驱动功率调整比例的次数之和最小为优化目标,优化求解作业任务计划的作业点执行顺序和每个作业点针对不同作业动作的驱动功率调整比例; 根据作业点执行顺序和每个作业点针对不同作业动作的驱动功率调整比例,生成目标操作人员在目标作业区域的作业执行策略; 根据所述作业执行策略中的作业点执行顺序,生成机械臂作业控制指导信息,将机械臂作业控制指导信息发送至所述MR交互设备;具体包括: 根据所述作业执行策略中的作业点执行顺序,生成机械臂作业控制指导信息;其中,所述机械臂作业控制指导信息包括按照作业点执行顺序排布的每个作业点的作业位置和作业内容; 将所述机械臂作业控制指导信息中每个作业点的作业位置和作业内容,依据作业点执行顺序依次发送至所述MR交互设备; 驱使MR交互设备将接收到的机械臂作业控制指导信息嵌入至虚拟场景,生成目标作业区域的虚拟场景画面,以使目标操作人员根据所述MR交互设备呈现的虚拟场景画面执行机械臂虚拟操作动作; 获取目标操作人员执行机械臂虚拟操作动作的姿态信息,基于所述姿态信息和作业执行策略中的作业点操作动作优化比例,生成机械臂实际操作参数并控制机械臂执行实际操作动作;具体包括: 获取目标操作人员执行机械臂虚拟操作动作的姿态信息,将所述姿态信息转换为作业动作对应的标准驱动功率; 将所述作业执行策略中每个作业点针对不同作业动作的驱动功率调整比例作为作业点操作动作优化比例与当前作业动作的标准驱动功率做乘积,生成每个作业动作的实际驱动功率; 将每个作业点针对不同作业动作的实际驱动功率作为机械臂实际操作参数来控制机械臂执行实际操作动作。
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