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华南理工大学刘伟东获国家专利权

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龙图腾网获悉华南理工大学申请的专利绳驱柔性连续型机器人基于滑模阻抗的轨迹跟踪控制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:CN119871397B

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-28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:202510064736.3,技术领域涉及:B25J9/16;该发明授权绳驱柔性连续型机器人基于滑模阻抗的轨迹跟踪控制方法是由刘伟东;唐文;刘宏芸设计研发完成,并于2025-01-15向国家知识产权局提交的专利申请。

绳驱柔性连续型机器人基于滑模阻抗的轨迹跟踪控制方法在说明书摘要公布了:本发明公开一种绳驱柔性连续型机器人基于滑模阻抗的轨迹跟踪控制方法,包括步骤:S1、获取动力学模型并给定期望参考轨迹;S2、引入四元数消除误差,获取机器人工作末端的跟踪误差;S3、设计滑动模态,选择趋近率,令位置跟踪误差到达滑动模态;根据机器人模型和轨迹跟踪的控制目标,设计机器人轨迹跟踪控制器的控制律,确定控制参数;S4、引入阻抗模型,组成滑模阻抗系统;S5、分析滑模阻抗系统的稳定性和收敛性,调节控制器的控制参数,输出轨迹跟踪结果。本发明为绳驱柔性连续型机器人设计了一种滑模阻抗控制器,在使用滑模控制方案保证系统的鲁棒性能的基础上,结合了阻抗方案以实现柔顺控制。

本发明授权绳驱柔性连续型机器人基于滑模阻抗的轨迹跟踪控制方法在权利要求书中公布了:1.绳驱柔性连续型机器人基于滑模阻抗的轨迹跟踪控制方法,其特征在于,包括以下步骤: S1、根据绳驱柔性连续型机器人的结构获取机器人的动力学模型及期望参考轨迹; S2、引入四元数消除截断误差,获取机器人工作末端实际位置,反馈到控制器中,与步骤S1中的期望参考轨迹做差,得到机器人工作末端位置的跟踪误差; S3、根据位置的跟踪误差信息,设计滑动模态,选择趋近率令位置跟踪误差到达滑动模态;根据机器人的动力学模型和期望轨迹,设计机器人轨迹跟踪控制器的控制律,确定控制参数; S4、引入阻抗模型形成滑模阻抗系统;当没有外力存在时,机器人工作末端跟踪原本的期望轨迹;当存在外力时,阻抗模型生成新的参考轨迹并跟踪新的参考轨迹以顺应外力,直到外力消失后就会恢复为跟踪原本的参考轨迹; S5、分析滑模阻抗系统的稳定性和收敛性,调节轨迹跟踪控制器的控制参数,输出轨迹跟踪结果,包括以下步骤: S51、选择Lyapunov函数: 1; 其中为滑模面; S52、求Lyapunov函数的一阶导数,得到: 2; 其中,为滑模面相对于时间上的一阶导数,为跟踪误差相对于时间的一阶导数,为期望参考轨迹相对于时间的二阶导数,是机器人主杆的质量密度,是机器人主杆的横截面面积,为杆的内力相对于空间和时间的一阶导数,为外部载荷分布力,为阻抗模型中作用在机器人系统上的外力;下标x表示一个矢量在轴上的取值,为正轴一侧的中间量,为控制输入,为绳驱柔性连续型机器人末端在x轴受到的扰动;为可调参数,且满足; 将控制律代入得到: 3; 其中,和是可调节的正参数,为滑模面,定义为的上界值,即始终成立,对于可调参数,取,得到: 4; 由上述推导和,且当时间时有界;根据李雅普诺夫稳定性理论以及Barbalat引理,得到当时间时,有是有界的,而、和,在滑模阻抗系统的作用下,保证绳驱柔性连续型机器人系统的渐近稳定性; S53、结合控制律以及步骤S51和步骤S52的分析,选择可调参数,外界扰动参数假设为:绳驱柔性连续型机器人末端受到的扰动,设置阻抗模型的惯性特性、阻尼特性和刚度特性; S54、绳驱柔性连续型机器人在滑模阻抗系统作用下输出绳子张力,驱动机器人工作末端运动,通过传感器测量得到绳驱柔性连续型机器人工作末端实际位置,并计算位置跟踪误差。

如需购买、转让、实施、许可或投资类似专利技术,可联系本专利的申请人或专利权人华南理工大学,其通讯地址为:510640 广东省广州市天河区五山路381号;或者联系龙图腾网官方客服,联系龙图腾网可拨打电话0551-65771310或微信搜索“龙图腾网”。

以上内容由龙图腾AI智能生成。

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