中信重工机械股份有限公司武汉琦获国家专利权
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龙图腾网获悉中信重工机械股份有限公司申请的专利一种机械臂控制系统及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:CN121061905B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-13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:202511620823.9,技术领域涉及:B25J9/16;该发明授权一种机械臂控制系统及控制方法是由武汉琦;耿玲;杨国韬;昂正湖;阮佳琪;乔金锋;孙浩;刘天时设计研发完成,并于2025-11-07向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种机械臂控制系统及控制方法在说明书摘要公布了:本发明涉及一种机械臂控制系统及控制方法,属于机械臂控制领域,该控制系统包括微内核控制器,根据机械臂末端当前位置和目标位置的差值计算机械臂各关节的关节角并发送给伺服驱动器;伺服驱动器,负责电流环与速度环闭环控制,精确执行所述微内核控制器发出的位置指令,并向所述微内核控制器实时反馈各关节的实际状态;多自由度机械臂,作为执行机构,接收来自伺服驱动器的关节运动指令,通过多个关节的协同运动,驱动末端执行器在三维空间内实现任意指定的位姿和复杂轨迹;指令单元,用于和所述微内核控制器通讯,向微内核控制器下发多自由度机械臂末端执行器的目标位置信息。采用该控制系统的控制方法可以提升机械臂控制的精度和可靠性。
本发明授权一种机械臂控制系统及控制方法在权利要求书中公布了:1.一种机械臂控制系统,其特征在于,包括: 微内核控制器,搭载嵌入式微内核操作系统,负责根据机械臂末端当前位置和目标位置的差值计算机械臂各关节模组的关节角并通过EtherCat以太网总线发送给伺服驱动器; 伺服驱动器,负责电流环与速度环闭环控制,精确执行所述微内核控制器发出的位置指令,并向所述微内核控制器实时反馈各关节的实际状态; 多自由度机械臂,作为执行机构,接收来自伺服驱动器的关节运动指令,通过多个关节的协同运动,驱动末端执行器在三维空间内实现任意指定的位姿和复杂轨迹; 指令单元,用于和所述微内核控制器通讯,向微内核控制器下发多自由度机械臂末端执行器的目标位置信息; 所述微内核操作系统从下至上分为微内核层、系统服务层和应用层;所述微内核层用于任务调度、内存管理、中断处理和IPC通信;所述系统服务层包括EtherCAT驱动服务、文件系统服务和安全监控服务,系统服务层运行于用户态,通过IPC与微内核层通信,各服务间无直接交互;所述应用层以独立任务形式运行,通过微内核层的任务调度获取资源,包括运动学建模任务、轨迹规划任务、逆运动学解析任务和闭环校正任务; 所述微内核层的任务调度采用优先级抢占式算法,为机械臂控制任务设计5级优先级,从高到低依次为逆运动学解析任务、EtherCAT 指令下发任务、闭环校正任务、轨迹规划任务和非实时任务,高优先级任务可瞬间抢占低优先级任务,任务切换时间<5μs,以保证每个控制周期内,关节指令能准时生成与下发; 所述内存管理采用静态内存分配机制,固定内存空间分配于内核态任务和用户态服务; 所述中断处理聚焦于关键中断,以缩短中断响应延迟,所述关键中断包括EtherCAT总线中断和关节位置反馈中断; 所述IPC通信采用消息传递机制实现内核态与用户态、用户态服务间的安全通信; 系统服务层中:1所述EtherCAT驱动服务负责EtherCAT总线协议解析和数据收发,处理微内核控制器与伺服驱动器的通信逻辑,不参与关节控制;2所述文件系统服务以提供读写接口、不介入运动学建模或轨迹规划的形式管理D‑H参数文件、轨迹数据文件;3所述安全监控服务用于实时监控处理器温度、内存使用率和通信状态,并在检测到异常时触发保护机制。
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