湖南大学江一鸣获国家专利权
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龙图腾网获悉湖南大学申请的专利基于二次规划的双臂机器人抗冲击跟踪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:CN121245867B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-06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:202511825178.4,技术领域涉及:B25J9/16;该发明授权基于二次规划的双臂机器人抗冲击跟踪控制方法及系统是由江一鸣;李宇;张辉;王杰;王耀南;钟杭设计研发完成,并于2025-12-05向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于二次规划的双臂机器人抗冲击跟踪控制方法及系统在说明书摘要公布了:本发明公开了基于二次规划的双臂机器人抗冲击跟踪控制方法及系统,应用于机器人控制技术领域,旨在解决环境不确定性导致的非同步冲击问题。其中,本发明技术方案针对非同步冲击问题,引入冲击前、过渡和冲击后三种阶段的划分即控制模式,针对过渡模式,引入参考扩展概念,QP控制器采用前馈控制与反馈控制叠加机制,先对冲击前时间以及冲击后时间的阻抗任务和姿态任务均进行参考拓展得到阻抗姿态前馈信息,再利用阻抗姿态前馈信息自适应调整当前时刻阻抗任务中的扭矩信号和姿态任务中的关节信号,进而QP控制器利用调整后扭矩信号和关节信号采用反馈控制机制,用以控制机械臂,有效平滑误差峰值和控制输入跳跃。
本发明授权基于二次规划的双臂机器人抗冲击跟踪控制方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种基于二次规划的双臂机器人抗冲击跟踪控制方法,其特征在于:包括以下步骤: 步骤1:利用外部传感器进行冲击监测,若监测到冲击动作,提取出冲击时刻,并基于定义的冲击前时间和冲击后时间,进而确定碰撞过渡阶段以及冲击后阶段,冲击监测的其他时段视为冲击前阶段; 步骤2:基于分层控制模式,依据当前时刻所处阶段类型进行跟踪控制,即在冲击前阶段以及冲击后阶段,QP控制器利用阻抗任务中的扭矩信号和姿态任务中的关节信号采用反馈控制机制,用以控制机械臂;在碰撞过渡阶段,QP控制器采用前馈控制与反馈控制叠加机制,用以控制机械臂; 所述前馈控制与反馈控制叠加机制为:先对冲击前时间以及冲击后时间的阻抗任务和姿态任务均进行参考拓展得到阻抗姿态前馈信息,再利用所述阻抗姿态前馈信息自适应调整当前时刻阻抗任务中的扭矩信号和姿态任务中的关节信号,进而QP控制器利用调整后扭矩信号和关节信号采用反馈控制机制,用以控制机械臂; 在碰撞过渡阶段,利用所述阻抗姿态前馈信息自适应调整当前时刻阻抗任务中的扭矩信号和姿态任务中的关节信号时,对应数学模型如下: ; ; 式中,为在碰撞过渡阶段且针对机械臂i,当前时刻t的期望扭矩;为混合参数,t为当前时刻,i为机械臂的标记;,分别为针对机械臂i,冲击前时间和冲击后时间的阻抗任务中参考拓展后的扭矩,为阻尼增益;为阻抗刚度,为针对机械臂i,冲击后时间对应参考拓展后的末端执行器速度;为机械臂i对应当前时刻t的末端执行器位置,为机械臂i对应当前时刻t的末端执行器速度;,分别为针对机械臂i,冲击前时间和冲击后时间对应参考拓展后的末端执行器位置,为末端执行器的实际姿态矩阵转置,T为矩阵转置符号,为末端执行器的期望姿态矩阵,为将偏对称矩阵转化为向量的运算符号; 为在碰撞过渡阶段且针对机械臂i,当前时刻t的关节加速度;为针对机械臂i,冲击前时间对应参考拓展后的关节加速度,为针对机械臂i,冲击后时间对应参考拓展后的关节加速度,为姿态任务的刚度,为针对机械臂i的关节角度的一阶导数,为的一阶导数;为针对机械臂i,冲击前时间对应参考拓展后的关节角度;为针对机械臂i,冲击后时间对应参考拓展后的关节角度; 末端执行器位置的参考拓展采用线性拓展,末端执行速度的参考拓展为常量,具体为: ; 式中,为针对机械臂i,冲击前时间对应的末端执行器实际位置;为针对机械臂i,冲击后时间对应的末端执行器实际位置;,为针对机械臂i,冲击前时间和冲击后时间对应的末端执行器实际线速度; ,],]; 式中,,,分别为针对机械臂i,冲击前时间和冲击后时间对应的末端执行器实际线速度和实际角速度;为针对机械臂i,冲击前时间对应参考拓展后的末端执行器速度。
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