同济大学许春权获国家专利权
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龙图腾网获悉同济大学申请的专利一种关节力矩受限平面串联机械手轨迹规划方法及其应用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:CN116810793B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-17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:202310917869.1,技术领域涉及:B25J9/16;该发明授权一种关节力矩受限平面串联机械手轨迹规划方法及其应用是由许春权;浦立燊设计研发完成,并于2023-07-25向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种关节力矩受限平面串联机械手轨迹规划方法及其应用在说明书摘要公布了:本发明公开了一种关节力矩受限平面串联机械手轨迹规划方法及其应用,方法:获取机械手的初始状态参数、期望状态参数、运动总时间和机械手的关节驱动力矩限制;确定减速过程和加速过程的时间分配和零速度过渡点;确定减速过程的正向时间轨迹;确定加速过程的反向时间轨迹,将其关于加速过程时间中点作时间反演操作即得加速过程的正向时间轨迹;拼接减速过程的正向时间轨迹和加速过程的正向时间轨迹;判断拼接所得的轨迹是否平滑,如是则输出拼接所得的轨迹,反之则重新规划;将拼接所得的轨迹输入轨迹跟踪控制器,轨迹跟踪控制器控制机械手完成期望运动。本发明的方法,数据处理量小且速度快,能满足近实时控制的需要,应用前景好。
本发明授权一种关节力矩受限平面串联机械手轨迹规划方法及其应用在权利要求书中公布了:1.一种关节力矩受限平面串联机械手轨迹规划方法,其特征在于:包括以下步骤: 1获取机械手的初始状态参数、期望状态参数、运动总时间和机械手的关节驱动力矩限制; 2把初始状态到期望状态的轨迹划分为两段,一段为加速过程,一段为减速过程,确定减速过程和加速过程的时间分配和零速度过渡点,确定减速过程和加速过程的时间分配具体为:根据需求分配减速过程时间与加速过程时间且保证减速过程时间与加速过程时间之和为运动总时间; 3根据设定点控制器和机械手动力学方程组成的微分方程确定减速过程的正向时间轨迹; 4根据设定点控制器和机械手动力学方程组成的微分方程确定加速过程的反向时间轨迹,将其关于加速过程时间中点作时间反演操作即得加速过程的正向时间轨迹; 5将步骤3所得的减速过程的正向时间轨迹和步骤4所得的加速过程的正向时间轨迹拼接; 6判断步骤5拼接所得的轨迹是否平滑,如是则输出步骤5拼接所得的轨迹,反之则返回步骤2; 7将步骤6的输出输入轨迹跟踪控制器,轨迹跟踪控制器控制机械手; 所述设定点控制器的确定过程如下: i从机械手最远离底座的关节到底座关节依次补偿每一个连杆由于串联结构引起的耦合力矩; ii从机械手最远离底座的关节到底座关节依次设计PD控制器获得期望输入力矩,将所有的期望输入力矩堆叠得到期望输入力矩向量; iii根据力矩限制,设计饱和函数,将期望输入力矩向量嵌入饱和函数,确定最终控制输入; 步骤4中加速过程的正向时间轨迹具体是根据时间反演对称性原理依据加速过程的反向时间轨迹获取的; 所述加速过程的反向时间的关节角度轨迹和角加速度轨迹与加速过程的正向时间的关节角度轨迹和角加速度轨迹关于时间中点偶对称; 所述加速过程的反向时间的角速度轨迹与加速过程的正向时间的角速度轨迹关于时间中点奇对称; 步骤6具体为: 拼接减速轨迹与加速轨迹,判断轨迹可行性,将两段轨迹在过渡时刻处拼接,按照下式检验轨迹的连续性; 其中,为减速过程的正向时间轨迹,为加速过程的正向时间轨迹,分别为时刻t机器人关节角度、角速度、角加速度,和分别表示过渡时刻的前后瞬间,分别为允许的角度、角速度、角加速度曲线的最大跳变,若减速轨迹的结尾与加速轨迹的初始满足上式的条件即轨迹满足连续性要求,则规划成功,生成期望的轨迹,否则,重新调整时间分配、选取过渡点并调整控制器参数重新规划轨迹。
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