买专利卖专利找龙图腾，真高效！ 查专利查商标用IPTOP,全免费！专利年费监控用IP管家,真方便！

龙图腾网获悉东南大学申请的专利基于三维力信息的探进作业机械臂自主避障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：CN116423513B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-31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：202310456388.5，技术领域涉及：B25J9/16；该发明授权基于三维力信息的探进作业机械臂自主避障方法及系统是由赵子弈;闫禹霏;李明雨;朱利丰;宋爱国设计研发完成，并于2023-04-23向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于三维力信息的探进作业机械臂自主避障方法及系统在说明书摘要公布了：本发明公开了一种基于三维力信息的探进作业机械臂自主避障方法及系统，至少包括数据采集单元、运动执行单元和控制单元，数据采集单元用于收集土壤探进采样时机构末端的三维受力数据并发送给控制单元；运动执行单元用于接收来自控制单元的指令并将机械臂各关节的位置信息发送给控制单元；控制单元首先用于接收来自数据采集单元的数据并转化为三维力信息并接收来自运动执行单元的位姿数据信息，而后根据受力情况判断控制方式，最后将运动控制指令发送至运动执行单元完成控制。本发明通过将末端受力信息结合到探进作业的运动控制中并进行实时策略调整，有效减小了末端机构作业时的受力，保护机构不受损坏且提高了作业成功率。

本发明授权基于三维力信息的探进作业机械臂自主避障方法及系统在权利要求书中公布了：1.基于三维力信息的探进作业机械臂自主避障系统，其特征在于：该系统至少包括数据采集单元、运动执行单元和控制单元， 所述数据采集单元：用于收集土壤探进采样时机构末端采样器的三维受力数据，将受力产生的电信号经过放大后转化为模拟信号和数字信号后，发送给控制单元； 所述运动执行单元：运动执行单元用于接收来自控制单元的指令并将机械臂各关节的位置信息发送给控制单元，实现二自由度的旋转和单自由度的平移运动； 所述控制单元：首先用于接收来自数据采集单元的数据并转化为三维力信息并接收来自运动执行单元的位姿数据信息，再根据受力情况判断控制方式，实时调整策略，设置安全受力阈值和危险受力阈值，若受力低于安全受力阈值则继续作业；若受力高于危险受力阈值则中止作业；若受力处于二者之间则再通过导纳控制和旋转避让的方式实现避障运动，而后将运动控制指令发送至运动执行单元完成控制； 基于三维力信息的探进作业机械臂自主避障方法，该方法采用所述的基于三维力信息的探进作业机械臂自主避障系统，该方法具体包括如下步骤： S1：读取来自数据采集单元中的多维力传感器的数据并进行数据处理得到有效外力； S11：对来自数据采集单元中的多维力传感器的数据进行滑动滤波处理，减小信号噪声，得到所受外力F，且外力，包括末端采样器X、Y、Z三方向的受力值Fx、Fy、Fz，并令X与Y方向合力为侧向力，Z方向受力为探进方向阻力； S12：设定侧向力安全阈值Fside和探进方向阻力安全阈值Fmain； S13：将所测侧向力以及探进方向阻力与各自安全阈值进行比较，若任一项高于安全阈值则保留，反之则清零，由此得到有效外力Fe： ； S2：将步骤S1得到的有效外力与设定阈值进行比较，若超过危险阈值则处于危险状态，立即中止作业，若超过安全阈值且不超过危险阈值则处于遇障状态，进行避让调整后继续将有效外力与阈值比较；若低于安全阈值则处于安全状态，继续作业； 所述避让调整通过导纳控制和旋转避让实现，至少包括如下步骤： S21：通过旋转关节的转动响应工具坐标系X、Y轴受力来进行障碍规避，转速与有效外力Fe成正比，当受力安全时转速为0，转速经过积分并叠加初始角度θ0后得到期望关节角度θd，其中，，、分别表示X与Y轴旋转电机的初始角度，、分别表示X与Y轴旋转电机的目标角度，转换关系式如下： 式中，为关节转角的一阶微分，且表示关节旋转速度，其中分别为X与Y轴旋转电机的转速，与外力大小成正比，A为旋转速度与外力的增益系数矩阵且，a为x轴旋转增益系数，a为y轴旋转增益系数； S22：期望关节角度θ经过正运动学解算得到期望位置信息X，而后将期望位置信息X送入导纳控制器中根据有效外力F进行调整，得到实际目标位置X，其中分别表示末端采样器在笛卡尔坐标系下的X、Y、Z轴期望坐标，、、分别表示末端采样器在笛卡尔坐标系下的X、Y、Z轴实际目标坐标，导纳控制器运算过程如下： ； 式中，表示质量系数矩阵且，、、分别末端采样器在笛卡尔坐标系下的X、Y、Z轴质量系数，表示阻尼系数矩阵且，、、分别末端采样器在笛卡尔坐标系下的X、Y、Z轴阻尼系数，表示刚度系数矩阵且，、、分别末端采样器在笛卡尔坐标系下的X、Y、Z轴刚度系数，为实际目标位置的二阶导数，表示实际目标加速度，为期望位置的二阶导数，表示期望加速度，实际目标位置的一阶导数，表示实际目标速度，表示期望位置的一阶导数，表示期望速度； S3：读取来自下位机的各个关节角度值，通过正运动学解算获得当前深度，并于目标深度比较，若达到目标深度则探进作业完毕，若没有达到目标深度则平移关节继续探进，重复步骤S1读取多维力传感器数据。

如需购买、转让、实施、许可或投资类似专利技术，可联系本专利的申请人或专利权人东南大学，其通讯地址为：210096 江苏省南京市玄武区四牌楼2号；或者联系龙图腾网官方客服，联系龙图腾网可拨打电话0551-65771310或微信搜索“龙图腾网”。

以上内容由龙图腾AI智能生成。