哈尔滨工业大学朱延河获国家专利权
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龙图腾网获悉哈尔滨工业大学申请的专利模块化自重构机器人容错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:CN117532619B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-20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:202311782761.2,技术领域涉及:B25J9/16;该发明授权模块化自重构机器人容错控制方法是由朱延河;齐健;赵杰设计研发完成,并于2023-12-22向国家知识产权局提交的专利申请。
本模块化自重构机器人容错控制方法在说明书摘要公布了:模块化自重构机器人容错控制方法,它包含以下步骤:划分子结构,在模块化自重构机器人检测到故障位置以及故障角度后,通过蒙特卡洛法检索故障模块在不同位置时的机器人可达位姿数,根据取得最大可达位姿数时的机器人结构获得故障模块的目标位置,再结合故障模块的初始位置,将所有模块分解为三段子结构。子结构间重构,在不同子结构分离前,模块化机器人需要先将末端模块连接至磁性连接面形成闭链,建立组合子结构对应的运动学模型,确定节点构型以及运动路径,按照子结构间重构流程完成模块化自重构机器人的容错控制。本发明可生成重构规划,提高了机器人的容错性和操作能力。
本发明授权模块化自重构机器人容错控制方法在权利要求书中公布了:1.模块化自重构机器人容错控制方法,其特征在于:包含以下步骤: 一、划分子结构 在模块化自重构机器人检测到故障位置以及故障角度后,通过蒙特卡洛法检索故障模块在不同位置时的机器人可达位姿数,根据取得最大可达位姿数时的机器人结构获得故障模块的目标位置,再结合故障模块的初始位置,将所有模块分解为三段子结构:S1,S2和S3,在不同子结构分离前,模块化机器人需要先将末端模块连接至磁性连接面形成闭链; 机器人模块的总数为N,故障模块的初始位置为Pi,以及目标位置为Pt,如果Pi大于Pt,则子结构S1的序列为[1:Ct-1-signN+Ci],子结构S2的序列为[Ct-signN+Ci:Ci-1-signN+Ci],子结构S3的序列为[Ci-signN+Ci:N];如果Pi小于Pt,子结构S1的序列为[1:Ci-1-signN+Ci],子结构S2的序列为[Ci-signN+Ci:N-Ct+Ci],子结构S3的序列为[N-Ct+Ci+1:N],函数sign的表达式为: 二、子结构间重构 第一步,子结构S3与基座连接点B1连接,然后与子结构S2断开; 第二步,子结构S2与基座连接点B2连接,然后与子结构S1断开; 第三步,子结构S1与S3连接,子结构S3与基座连接点B1断开; 第四步,子结构S3与S2连接,子结构S2与基座连接点B2断开; 三、确定节点构型以及运动路径 根据模块总数初始化PSO算法中的种群和RRT算法中的节点,将故障模块对应的算法元素始终设置为故障状态,不参与搜索过程; 按照子结构间重构流程,建立组合子结构对应的运动学模型,并且将机器人末端与目标连接点之间的位姿误差作为参考,确定适应度的值为: 其中,p,R为组合子结构S下的机器人末端相对于基座的位置向量和姿态矩阵,,为目标点的位置向量和姿态矩阵,λ为平衡位置误差和姿态误差的调节因子; 如果发生碰撞或者达到最大迭代步数仍然没有满足适应度要求,则搜索失败;在规定最大迭代步数内,如果粒子的适应度值达到要求,且模块化机器人未发生碰撞,则确定了组合子结构的构型qgoal,将模块化机器人的初始构型qstart定义为RRT算法的初始节点,将PSO搜索得到的构型qgoal定义为RRT算法的目标节点,qrand表示关节空间中的随机采样点,qnear表示距离qrand最近的一个节点,然后在qrand和qnear的连线上以扩展出新的节点qnew,若在qnear运动到新节点qnew路径中没有发生碰撞,则将qnew加入到扩展树中,否则需要重新选择qrand,继续迭代计算直到qnew到达目标点结束,从而得到了两个关键构型之间的运动路径,即完成了重构流程的第一步,然后将qgoal作为下一次迭代的qstart,PSO搜索得到下一次迭代的qgoal,重复上述流程直至将故障模块重构到目标位置。
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