北京理工大学;中国中医科学院望京医院(中国中医科学院骨伤科研究所)李健获国家专利权
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龙图腾网获悉北京理工大学;中国中医科学院望京医院(中国中医科学院骨伤科研究所)申请的专利连续体机器人的控制方法、装置、设备及介质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:CN116494235B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-19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:202310491780.3,技术领域涉及:B25J9/16;该发明授权连续体机器人的控制方法、装置、设备及介质是由李健;刘路;冯敏山;朱立国;夏瑞冬设计研发完成,并于2023-05-04向国家知识产权局提交的专利申请。
本连续体机器人的控制方法、装置、设备及介质在说明书摘要公布了:本发明涉及连续体机器人技术领域,特别涉及一种连续体机器人的控制方法、装置、设备及介质。该方法包括:构建单个所述柔性关节的结构模型;基于所述结构模型,构建所述连续体机器人的运动学模型;其中,所述运动学模型用于表征所述驱动绳的长度变化量、所述柔性关节的弯度和旋度、所述连续体机器人末端的位置的映射关系;基于待捕获空间碎片的空间坐标和所述运动学模型,确定不同所述驱动电机对各所述驱动绳的输出位移,以通过改变各所述驱动绳的长度使得所述连续体机器人的末端移动至目标位置,从而实现所述连续体机器人对所述待捕获空间碎片的捕获。本发明的技术方案能够实现具有柔顺捕获特质的连续体机器人的控制。
本发明授权连续体机器人的控制方法、装置、设备及介质在权利要求书中公布了:1.一种连续体机器人的控制方法,其特征在于,所述连续体机器人包括驱动组件和多个依次连接的柔性关节,每个所述柔性关节均包括两个支撑盘,相邻两个所述柔性关节共用一个所述支撑盘,两个所述支撑盘之间设置有弹簧和三根驱动绳,所述弹簧设置于三根所述驱动绳之间,所述驱动组件包括多个驱动电机,每个所述驱动电机的输出轴均与一根所述驱动绳连接,以带动所述驱动绳拉伸,每个所述驱动电机的输出轴均连接有一个位移传感器,所述位移传感器用于检测与其对应的所述驱动绳的当前长度; 所述方法包括: 构建单个所述柔性关节的结构模型; 基于所述结构模型,构建所述连续体机器人的运动学模型;其中,所述运动学模型用于表征所述驱动绳的长度变化量、所述柔性关节的弯度和旋度、所述连续体机器人末端的位置的映射关系; 基于待捕获空间碎片的空间坐标和所述运动学模型,确定不同所述驱动电机对各所述驱动绳的输出位移,以通过改变各所述驱动绳的长度使得所述连续体机器人的末端移动至目标位置,从而实现所述连续体机器人对所述待捕获空间碎片的捕获; 所述构建单个所述柔性关节的结构模型,包括: 针对每个所述柔性关节,均执行: 以位于底部的所述支撑盘的圆心为原点建立基础坐标系x,y,z,令所述原点到其中一个穿线孔的连线方向为x轴的正方向;其中,所述穿线孔用于穿过所述驱动绳; 令垂直所述支撑盘且竖直向上的方向为z轴正方向,并通过右手螺旋定则判断出垂直于x,z平面的y轴正方向; 定义两个所述支撑盘之间的所述弹簧的长度为l;定义旋度φ∈0,2π为所述柔性关节在x,y平面上的投影与x轴的夹角,正方向为逆时针方向;定义弯度θ∈0,π2为位于顶部的所述支撑盘与x,y平面的夹角;定义r为所述柔性关节在弯曲运动时的曲率半径;定义P点为所述弹簧上的任意一点,P点的空间坐标为xp,yp,zp;定义所述原点到P点的所述弹簧的长度为S,P点对应的弯度度为θp∈0,θ; 所述基于所述结构模型,构建所述连续体机器人的运动学模型,包括: 所述驱动绳的长度变化量到所述柔性关节的弯度和旋度的映射关系为如下第一公式组: φ′i=φi+i-1×π6 式中,Li,j表示第i个所述柔性关节的第j根所述驱动绳的长度,r为所述柔性关节在弯曲运动时的曲率半径,θi表示第i个所述柔性关节的弯度,φi表示第i个所述柔性关节的旋度,Si表示第i个所述柔性关节中所述原点到P点的所述弹簧的长度,i和j分别取1、2、3; 所述柔性关节的弯度和旋度到所述连续体机器人末端的位置的映射关系为如下第二公式组: 式中,dx、dy、dz表示所述连续体机器人末端的位置的空间坐标,θi表示第i个所述柔性关节的弯度,φi表示第i个所述柔性关节的旋度。
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