广州大学唐睿智获国家专利权
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龙图腾网获悉广州大学申请的专利水母机器人控制系统及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:CN114895606B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-19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:202210661520.1,技术领域涉及:G05B19/042;该发明授权水母机器人控制系统及方法是由唐睿智;周晓阳;王嘉轩;萧金瑞;王岩;蔡培周;张耀星;张皓杰设计研发完成,并于2022-06-13向国家知识产权局提交的专利申请。
本水母机器人控制系统及方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种水母机器人控制系统及方法,包括:垂直升降单元,用于控制水母机器人进行升降运动;重心调节单元,用于调节水母机器人的重心;撞击修正单元,用于水母机器人撞击后调用重心调节单元进行位置修正;防缠绕单元,用于防止水母机器人被缠绕;控制单元,用于控制水母机器人移动和反馈水母机器人状态给用户。本发明可以实现水母机器人的控制。
本发明授权水母机器人控制系统及方法在权利要求书中公布了:1.一种水母机器人控制系统,其特征在于,包括, 垂直升降单元,用于控制水母机器人进行升降运动; 重心调节单元,用于调节水母机器人的重心; 撞击修正单元,用于水母机器人撞击后调用重心调节单元进行位置修正; 防缠绕单元,用于防止水母机器人被缠绕; 控制单元,用于控制水母机器人移动和反馈水母机器人状态给用户; 垂直升降单元具体包括:传导模块和机械臂,所述传导模块包括:直流电机、六角凸轮、带弹簧的伸缩顶杆,直流电机与六角凸轮连接,所述直流电机用于给六角凸轮传递力,所述六角凸轮带动六根带弹簧的伸缩顶杆运动,将伸缩顶杆的力传导给机械臂;所述机械臂由硅胶薄膜覆盖的六根机械臂连杆机构组成,所述机械臂与伸缩顶杆连接,使水母机器人的内部腔体形成一个半球形钟状体结构; 所述六角凸轮设有上坡道和下坡道各六条,形成一个有六个凸角的凸轮形状,其中上坡道长度大于下坡道长度; 所述控制单元配置为执行如下动作:位于水母机器人圆柱形底座内的单个直流电机带动位于机器人半球形头部腔体内的六角凸轮顺时针旋转,当电机旋转T1时,六角凸轮旋转角度为2π,其中T1为电机旋转一周所需时间,T1=18s, 六根带弹簧的伸缩顶杆连接着六角凸轮与机械臂,当六角凸轮顺时针旋转时,带弹簧的伸缩顶杆会带动机械臂做周期的往复摆动;伸缩顶杆内侧的滑轮与六角凸轮的每个上坡道接触时长为,与每个下坡道接触时长为,T=3s; 水母机器人的机械臂采用多连杆结构,通过多连杆的铰接组合形成三个关节的往复摆动;由半球形腔体内的六角凸轮的旋转实现机械臂的周期运动,由此能够实现机械臂摆动速度的变化;设向外为正,六角凸轮对机械臂施加的速度函数 , 其中T为周期,k为整数,为正向速度,为反向速度,,,在内,带弹簧的伸缩顶杆在六角凸轮的上坡道缓慢移动,推杆向机器人外侧运动,机械臂缓慢上摆,在t∈(t1,t2)内,带弹簧的伸缩顶杆在六角凸轮的下坡道迅速移动,推杆向机器人内侧运动,机械臂快速下摆; 被硅胶薄膜覆盖的六根机械臂连杆机构由三段关节组成,使水母机器人的内部腔体形成一个半球形钟状体结构,从而实现在T时间内完成一个周期的舒张和收缩,设六角凸轮的水平面为x平面,三段连杆与x平面的夹角分别为θ 1,θ 2,θ 3,则水母机器人在一个周期的运动状态如下: 当t=0,为水母机器人的等待收缩暂态,此时半球形钟状体体积最大,水母速度最小,等待进入排水推进阶段,此时;当,为水母机器人的排水推进阶段,此时半球形钟状体结构收缩,机械臂迅速下摆;当,为水母机器人的等待舒展暂态,此时半球形钟状体体积最小,水母速度最大,等待进入减速前进状态,此时;当,为水母机器人的减速前进阶段,此时半球形钟状体结构舒张,机械臂缓慢上摆,其中时,,时,,t=T时,; 在此结构下,水母机器人在常规状态的瞬时推进力表示为与时间t有关的函数: 其中是半球形钟状体横截面积,V是半球形钟状体体积,ρ是水母机器人所处溶液密度。
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