华中科技大学张海涛获国家专利权
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龙图腾网获悉华中科技大学申请的专利用于产品自动装配的视觉阻抗控制方法及其系统、机器人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:CN116652543B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-04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:202310724803.0,技术领域涉及:B23P19/00;该发明授权用于产品自动装配的视觉阻抗控制方法及其系统、机器人是由张海涛;林宇;吴天宇;矫海潮;荣玉琪设计研发完成,并于2023-06-16向国家知识产权局提交的专利申请。
本用于产品自动装配的视觉阻抗控制方法及其系统、机器人在说明书摘要公布了:本发明公开了一种用于产品自动装配的视觉阻抗控制方法及其系统、机器人,属于产品自动装配控制技术领域,控制方法包括:获取多个特征点在基坐标系中的像素坐标集st和在机械爪坐标系中的像素坐标集so以及机械爪与外界的交互作用力ho,基于控制律确定机械爪的期望速度vd和期望加速度基于PD算法调节角加速度a以使机械爪的实际运动状态跟随期望运动状态;根据关节角ξ、角速度角加速度a和交互作用力ho,确定预期力矩μ;基于预期力矩μ更新机械爪的关节角ξ、角速度和交互作用力ho并重新确定机械爪实际位置x和实际速度v。通过上述过程,对机械爪运动状态和交互力实现动态调整,保证产品抓取稳定且不破坏产品的性能。
本发明授权用于产品自动装配的视觉阻抗控制方法及其系统、机器人在权利要求书中公布了:1.一种用于产品自动装配的视觉阻抗控制系统,其特征在于,包括: 视觉阻抗控制模块,用于获取多个特征点在基坐标系中的像素坐标集和在机械爪坐标系中的像素坐标集以及机械爪与外界的交互作用力,基于控制律确定所述机械爪的期望速度和期望加速度;式中,所述特征点处于待到达的目标部件上,所述基坐标系定义在所述目标部件上且所述基坐标系为世界坐标系,所述机械爪坐标系定义在所述机械爪上;表示图像误差变化速度,,表示像素坐标集中的各坐标位置变化速度,表示像素坐标集中的各坐标位置变化速度,为相机运动速度,、和分别为虚质量、倾倒和刚度的对称正矩阵;、分别表示所述机械爪、所述相机的雅可比矩阵;表示增益系数; 笛卡尔运动控制模块,用于基于PD算法调节角加速度以使机械爪的实际运动状态跟随期望运动状态,所述期望运动状态包括期望速度和期望加速度,具体包括:获取所述机械爪的期望位置、期望速度和期望加速度、实际位置和实际速度,根据PD算法调节所述机械爪的实际加速度以使实际位置和实际速度趋近于期望位置、期望速度,再根据所述实际加速度确定角加速度;式中,是比例系数,是微分系数; 逆运动学模块,用于根据关节角、角速度、角加速度和交互作用力,确定预期力矩; 环境交互模块,用于基于所述预期力矩更新所述机械爪的关节角、角速度和交互作用力; 正运动学模块,用于基于所述机械爪最新的关节角和角速度确定机械爪实际位置和实际速度; 视觉处理模块,所述视觉处理模块包括: 像素坐标单元:用于通过相机对所述机械爪和目标部件进行拍照以获取所述机械爪坐标系原点、基坐标系原点、各特征点在同一像素坐标系下的像素坐标; 像素坐标集确定单元:用于基于基坐标系原点和各特征点在像素坐标系下的像素坐标计算各特征点在基坐标系中的像素坐标集,以及基于机械爪坐标系原点和各特征点在像素坐标系下的像素坐标计算各特征点在机械爪坐标系中的像素坐标集,其中,表示第特征点在基坐标系的像素坐标,表示第特征点在机械爪坐标系的像素坐标,为特征点的数量, 式中,表示第特征点在像素坐标系下的像素坐标,表示基坐标系原点在像素坐标系下的像素坐标,表示机械爪坐标系原点在像素坐标系下的像素坐标; 所述视觉处理模块还包括: 坐标转换单元,用于基于坐标转换模型将像素坐标转换为世界坐标系下的坐标,所述坐标转换模型为: 其中,表示相机光心的在相机坐标系z方向的距离,u、v代表在像素坐标系下的像素坐标,dx、dy代表像素的宽度和长度,和分别表示图像坐标系原点在像素坐标系中的横坐标,纵坐标,f代表焦距,R、t分别代表齐次坐标变换的旋转矩阵和平移参数,X、Y、Z代表世界坐标系下的坐标。
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