贵州大学黄海松获国家专利权
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龙图腾网获悉贵州大学申请的专利一种基于数字孪生的机械臂多目标轨迹规划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:CN119635623B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-18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:202411642277.4,技术领域涉及:B25J9/16;该发明授权一种基于数字孪生的机械臂多目标轨迹规划方法及系统是由黄海松;刘建林;范青松;马驰;张浪浪设计研发完成,并于2024-11-18向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于数字孪生的机械臂多目标轨迹规划方法及系统在说明书摘要公布了:本发明涉及机械臂运动规划和数字孪生技术领域,尤其涉及一种基于数字孪生的机械臂多目标轨迹规划方法及系统,针对大规模快速无序上料时,机械臂持续地高强度抓取、运输物料,存在启停冲击大、易抖动、生产作业效率与使用寿命降低等问题,通过LNSGA‑Ⅱ求解“效率、冲击、能耗”的多目标函数,利用7阶B样条曲线对机械臂关节轨迹优化,使得机械臂多个关节角位移、角速度、角加速度运动曲线更加光滑连续,能保护伺服电机,并通过MATLAB‑CoppeliaSim实体机械臂,搭建数字孪生平台,将轨迹规划模型运用在机械臂实际操作任务,监测机械臂工作情况,应对工厂任务场景。
本发明授权一种基于数字孪生的机械臂多目标轨迹规划方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种基于数字孪生的机械臂多目标轨迹规划方法,其特征在于:包括, 建立多目标函数,根据输入的运动路径关键点的通过时间和顺序,使用LNSGA-Ⅱ算法优化7阶B样条曲线节点向量,完成机械臂的多目标轨迹规划; 通过MATLAB-CoppeliaSim-实体机械臂,搭建数字孪生平台,将轨迹规划模型运用在机械臂实际操作任务中; 所述多目标函数表示为, 其中,f1是运动时间,衡量机械臂运行效率,f2是关节的平均加速度,衡量机械臂能量消耗,f3是关节急动度,衡量机械臂运动的平滑性,依次是以效率最优、能耗最优、冲击最优的目标函数,s是机械臂运动时间节点,ts表示为第s个机械臂运动时间节点,q是关节运动角度,m是机械臂关节数,a是关节加速度,J是关节冲击脉动,T表示为关节运动总时间; 所述运动路径关键点的通过时间和顺序包括,机械臂在任务空间中从起点A到终点B时,通过逆运动学计算得到关键点, mQs={mqs,ts,m=1,2...,s=0,1...n} 其中,n是运动时间节点总数,mqs是第m个关节在s时刻的运动角度,mQs是机械臂关节运动函数,通过机械臂轨迹规划后得到, mft=mqs 其中,mft表示为第m个机械臂关节的运动角度q随时间的变化曲线; 使用k次B样条曲线构造机械臂运动轨迹,B样条曲线表示为, 其中,dj是控制点坐标,Fj,kt是k次B样条基函数,Bt表示为在时刻t处的关节位置,通过反求B样条曲线的控制顶点,使得每个机械臂关节经过关键点mqs,并且轨迹曲线的分段连接点与关键节点对应,起点、终点一致,根据累计弦长参数化方法对时间节点tj归一化,得到内节点值,Δtk为弦长, Δtk=tk+1-tk,k=0,1...n-1 其中,tk表示为第k个机械臂运动时间节点,Δts表示为第s个机械臂运动时间弦长,ts-1表示为第s-1个机械臂运动时间节点,通过对时间节点归一化处理,建立满足插值条件的n+1个方程,求解方程得到k次B样条曲线的控制节点。
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