山东山盛智能装备有限公司杨涛获国家专利权
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龙图腾网获悉山东山盛智能装备有限公司申请的专利一种机器人动态平衡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:CN121143417B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-24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:202511344981.6,技术领域涉及:G05D1/49;该发明授权一种机器人动态平衡控制方法及系统是由杨涛;侯玉娟设计研发完成,并于2025-09-19向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种机器人动态平衡控制方法及系统在说明书摘要公布了:本发明实施例涉及机器控制技术领域,公开了一种机器人动态平衡控制方法,包括:获取机器人的当前状态信息,当前状态信息包括本体姿态信息和环境感知信息;基于环境感知信息以预测机器人将受到的预期扰动,并基于预期扰动,生成前馈控制指令;基于当前状态信息和前馈控制指令,通过模型预测控制算法对统一动力学模型进行滚动优化,求解出在未来一个时间段内仿生脊柱单元和主动尾翼单元的联合运动指令,以使预定义的成本函数最小化,其中成本函数至少包括机器人姿态偏差项;将联合运动指令输出至仿生脊柱单元和主动尾翼单元的执行器,以控制其协同运动。本发明实施例的方法能够通过滚动优化和实时调整来保证机器人的平衡,提高了系统的鲁棒性。
本发明授权一种机器人动态平衡控制方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种机器人动态平衡控制方法,其特征在于,包括: 获取机器人的当前状态信息,所述当前状态信息包括本体姿态信息和环境感知信息; 基于所述环境感知信息以预测所述机器人将受到的预期扰动,并基于所述预期扰动,生成前馈控制指令; 以所述机器人的仿生脊柱单元和主动尾翼单元作为一个统一的平衡执行器,建立所述平衡执行器的统一动力学模型; 基于所述当前状态信息和所述前馈控制指令,通过模型预测控制算法对统一动力学模型进行滚动优化,求解出在未来一个时间段内所述仿生脊柱单元和所述主动尾翼单元的联合运动指令,以使预定义的成本函数最小化,其中所述成本函数至少包括机器人姿态偏差项;所述成本函数还包括以下至少一项: 所述仿生脊柱单元和所述主动尾翼关节的能量消耗项; 所述仿生脊柱单元和所述主动尾翼关节的运动平滑度项;所述成本函数被定义为: ; 其中,θ和ω分别为机器人的本体姿态角与角速度,和为姿态角参考值和角速度参考值;τ为各关节的输出扭矩;Δτ为关节扭矩的变化率;,,,为对应的权重系数; 所述权重系数和通过如下方式确定: 根据机器人当前状态以及稳定性状态公式来确定当前的机器稳定参数; 当所述机器稳定参数超过第一稳定性阈值时,增大和的权重; 当所述机器稳定参数达到第二稳定性阈值时,将和的权重增至设定最大值;其中,稳定性状态公式为: ; 其中,为机器稳定参数,和分别为机器人本体角速度和本体姿态角;和为姿态角参考值和角速度参考值;、和分分别为、和对应的转置;和分别为角速度项的权重系数和姿态偏差项的权重系数,为姿态偏差项的权重矩阵,为转动惯量矩阵; 将所述联合运动指令输出至所述仿生脊柱单元和所述主动尾翼单元的执行器,以控制其协同运动。
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