华中科技大学梁杰俊一获国家专利权
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龙图腾网获悉华中科技大学申请的专利一种柔性腕关节的精确姿态控制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:CN117086874B 。
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:202311125712.1,技术领域涉及:B25J9/16;该发明授权一种柔性腕关节的精确姿态控制方法及系统是由梁杰俊一;邓亦骁;武家豪;刘阳;马菁蕾设计研发完成,并于2023-08-31向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种柔性腕关节的精确姿态控制方法及系统在说明书摘要公布了:本发明属于机器人控制领域,并具体公开了一种柔性腕关节的精确姿态控制方法及系统,柔性腕关节包括动平台和静平台,动平台和静平台通过两对对角设置的柔索连接,每对对角设置的柔索通过一个电机控制;进行姿态控制时括:向目标姿态运动过程中,确定动平台相对于静平台的实时相对姿态;根据目标姿态与实时相对姿态的误差,确定修正目标姿态;进而根据柔性腕关节的运动学模型计算得到在两个特征运动方向上柔索的伸缩量;两个特征运动为尺偏桡偏运动、屈曲伸展运动;根据柔索伸缩量确定电机行程量,实现对柔性腕关节姿态的实时控制。本发明实现了腕关节运动空间的分解,并通过基本运动学模型及姿态反馈消除了弹性元件引入的不确定的姿态误差。
本发明授权一种柔性腕关节的精确姿态控制方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种柔性腕关节的精确姿态控制方法,其特征在于,柔性腕关节包括动平台和静平台,该动平台和静平台通过两对对角设置的柔索连接,每对对角设置的柔索通过一个电机控制; 对该柔性腕关节进行姿态控制,包括如下步骤: 柔性腕关节向目标姿态运动的过程中,确定动平台相对于静平台的实时相对姿态; 根据目标姿态与实时相对姿态的误差,确定修正后目标姿态;计算式如下: 其中,分别是修正后的俯仰角和偏转角,即修正后目标姿态;分别是目标俯仰角和偏转角,即目标姿态;分别是俯仰角的比例参数和微分参数;分别是偏转角的比例参数和微分参数;分别是俯仰角的误差及误差变化量,分别是偏转角的误差及误差变化量;分别是实时实际俯仰角和偏转角,即实时相对姿态;是上一次俯仰角的误差值;是上一次偏转角的误差值; 基于修正后目标姿态,根据柔性腕关节的运动学模型计算得到在两个特征运动方向上柔索的伸缩量;两个特征运动为尺偏桡偏运动以及屈曲伸展运动;计算式如下: 其中,为第i次修正后尺偏桡偏方向柔索伸缩量,为第i次修正后屈曲伸展方向柔索伸缩量;分别是第i次修正后的俯仰角和偏转角,分别是第i-1次检测的实时俯仰角和偏转角;分别是动平台姿态调整的支点到静平台宽边沿和长边沿的距离;是动平台姿态调整的支点到动平台宽边沿和到静平台宽边沿连线的夹角;是动平台姿态调整的支点到动平台长边沿和到静平台长边沿连线的夹角; 根据在两个特征运动方向上柔索的伸缩量确定电机行程量,实现对柔性腕关节姿态的实时控制,包括: 先根据在两个特征运动方向上柔索的伸缩量确定电机的绝对行程,计算方式为: 其中,、分别为俯仰角变化、偏转角变化引起的电机绝对行程;为尺偏桡偏方向柔索伸缩量,为屈曲伸展方向柔索伸缩量;是谐波减速器的减速比;是编码器的每转脉冲数;是电机控制器的脉冲系数;是电机输出端槽轮的半径; 再根据柔索伸缩量的正负性确定柔性腕关节的姿态变化方向; 根据姿态变化方向组合两个特征运动方向上电机的绝对行程,得到电机行程量: 若,则;若,则; 若,则;若,则; 其中,、分别为两个电机的行程量。
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