哈尔滨工业大学赵京东获国家专利权
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龙图腾网获悉哈尔滨工业大学申请的专利一种集成躯干高度与姿态约束的双臂空间机器人逆运动学求解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:CN120134320B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-11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:202510568744.1,技术领域涉及:B25J9/16;该发明授权一种集成躯干高度与姿态约束的双臂空间机器人逆运动学求解方法是由赵京东;田忠来;杨晓航;江梓豪;张佳钰;王梓睿;刘思远;蒋再男;刘业超;赵亮亮;刘宏设计研发完成,并于2025-04-30向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种集成躯干高度与姿态约束的双臂空间机器人逆运动学求解方法在说明书摘要公布了:一种集成躯干高度与姿态约束的双臂空间机器人逆运动学求解方法,涉及空间机器人技术领域。流程依次为:建立双臂空间机器人基于几何的运动学模型,建立躯干虚拟位置公式,根据躯干高度与姿态约束计算躯干虚拟位姿,将移动端期望位姿转换为各单臂下的期望位姿,调用单分支臂逆运动学求解器计算关节角度并进行整合。将躯干高度与姿态约束问题转换为无约束的两个单臂逆运动学问题,降低问题求解维度,能够采用并行计算策略,使双臂空间机器人执行任务时,躯干与空间机构在保持安全高度的同时调整躯干姿态,降低机器人与空间机构的扰动,并更加灵活的通过躯干相机获取任务现场图像信息。
本发明授权一种集成躯干高度与姿态约束的双臂空间机器人逆运动学求解方法在权利要求书中公布了:1.一种集成躯干高度与姿态约束的双臂空间机器人逆运动学求解方法,其特征在于:包括以下步骤: 步骤一:建立双臂空间机器人基于几何的运动学模型 定义世界坐标系{O},在躯干的几何中心处建立虚拟躯干坐标系,将两个分支臂分别指定为arma和armb,建立两个分支臂的基座坐标系和末端坐标系,世界坐标系{O}下arma和armb的末端坐标系以及虚拟躯干坐标系的位姿分别为和以及表示为:其中,和分别表示arma的末端坐标系的x、y和z轴向量,表示arma的末端坐标系的位置向量,和分别表示armb的末端坐标系的x、y和z轴向量,表示armb的末端坐标系的位置向量,和分别表示虚拟躯干坐标系的x、y和z轴向量,表示虚拟躯干坐标系的位置向量; 步骤二:建立躯干虚拟位置公式 使双臂空间机器人的躯干几何中心点位于两个分支臂的末端连线中点Pmide正上方,定义nab为两个分支臂的末端连线向量,np为和构成的平面法向量,则Pmide指向的向量的单位向量为则其中hvtorso为相对于两个分支臂的末端连线的高度,组成为其中,和分别表示在x、y和z轴的位置; 步骤三:根据躯干高度与姿态约束计算躯干虚拟位姿 输入的躯干高度约束为habs,输入的躯干姿态约束为和选取arma或armb为固定臂,将habs表示为固定臂的末端坐标系的x轴负方向的值,将和Pmide表示在固定臂的末端坐标系中分别定义为vfixedee和其中,和分别表示固定臂的末端坐标系下vfixedee在x、y和z轴的位置,和分别表示固定臂的末端坐标系下Pmide在x、y和z轴的位置,推导得到进而能够计算得到结合输入的躯干姿态约束即可得到 步骤四:将移动端期望位姿转换为各单臂下的期望位姿 世界坐标系{O}下arma和armb的基座坐标系的位姿分别为和 令arma的基座坐标系在虚拟躯干坐标系下的表示为则arma末端目标位姿为则arma末端在其基座坐标系中的位姿 令armb的基座坐标系在虚拟躯干坐标系下的表示为则armb末端目标位姿为则armb末端在其基座坐标系中的位姿 步骤五:调用单分支臂逆运动学求解器计算关节角度并进行整合 将和分别代入单分支臂逆运动学求解器,采用并行运算策略同步进行计算并分别输出两个分支臂的关节角度,将两个分支臂的关节角度进行整合即得到满足指定躯干高度与姿态约束需求的双臂空间机器人运动学逆解。
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