中国船舶重工集团公司第七一三研究所;哈尔滨工业大学吴佩璋获国家专利权
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龙图腾网获悉中国船舶重工集团公司第七一三研究所;哈尔滨工业大学申请的专利一种移动作业机器人操控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:CN116141305B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-05-01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:202211545360.0,技术领域涉及:B25J9/16;该发明授权一种移动作业机器人操控方法是由吴佩璋;戴宗妙;赵建波;刘家胜;孙立宁;董为设计研发完成,并于2022-11-30向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种移动作业机器人操控方法在说明书摘要公布了:一种移动作业机器人应包括操纵终端、全向移动底盘、机械臂、电气控制系统等组成;在操纵终端上设有坐标系选择按钮,可由操作员选择自动坐标系、操作员坐标系、负载坐标系以及底盘坐标系;当操纵终端安装于机械臂末端时,机器人电气控制系统可自动检测到操纵终端处于机械臂末端,此时机器人便自动默认以负载坐标系进行作业运动;当操纵终端安装于全向移动底盘时,机器人电气控制系统可自动检测到操纵终端处于全向移动底盘,此时机器人便自动默认以底盘坐标系进行作业运动;当操纵终端由操作员手持携带时,机器人电气控制系统可自动检测到操纵终端从机械臂末端或全向移动底盘脱离,此时机器人便自动默认以操作员坐标系进行作业运动。
本发明授权一种移动作业机器人操控方法在权利要求书中公布了:1.一种移动作业机器人操控方法,包括全向移动底盘、设置在全向移动底盘上的具有多自由度的机械臂、控制机械臂运动的操纵终端和与操纵终端通信连接的电气控制系统,其特征在于:所述方法包括 S1:按照右手定则定义全向移动作业机器人运动坐标系;包括负载坐标系、底盘坐标系以及操作员坐标系; S2:判定当次操纵终端所处位置,根据所述位置选定机器人的作业运动坐标系; S3:当操纵终端安装于机械臂末端时,机器人电气控制系统的主控计算机通过一路数字IO接口自动检测到操纵终端处于机械臂末端,操作员操控机器人的移动底盘或机械臂使得负载末端以负载坐标系为参考进行作业运动; S4:当操纵终端安装于全向移动底盘时,机器人电气控制系统通过一路数字IO接口自动检测到操纵终端处于全向移动底盘,操作员操控机器人的移动底盘和机械臂使得机械臂末端负载以操作员坐标系为参考进行作业运动; S5:当操纵终端由操作员手持携带时,机器人电气控制系统通过一路数字IO接口自动检测到操纵终端从机械臂末端或全向移动底盘脱离,操作员期望控制移动底盘使得机械臂末端负载以操作员坐标系为参考进行运动作业; 建立以xbobyb底盘坐标系为运动参考的机械臂末端负载和底盘运动方程: ; 式1和式2分别为机械臂末端负载正运动和逆运动方程,式中为底盘坐标系下机械臂末端负载的位置,为机械臂基部回转关节、端部回转关节的旋转角度;式3为底盘逆运动方程,式中为机器人底盘坐标系的瞬时速度,为机器人底盘4个轮子的转速; 所述S5具体包括:操作员期望控制机械臂使得末端负载以操作员坐标系为参考进行运动作业,则离散计算处理步骤如下: ①主控计算机获取初始状态下机械臂基部回转关节、端部回转关节的转旋转角度,利用式1计算机械臂末端负载的初始位置,并将第k-1个控制周期期望的底盘坐标系下机械臂末端负载位置初始化为; ②操作员通过操纵终端给定第k个控制周期期望的操作员坐标系下机械臂末端负载瞬时速度; ③利用位姿变换关系,将期望的操作员坐标系下机械臂末端负载坐标系瞬时速度映射为期望的底盘坐标系下机械臂末端负载瞬时速度; ④计算底盘坐标系下机械臂末端负载期望的位置增量,dT为控制周期间隔时间; ⑤计算第k个控制周期期望的底盘坐标系下机械臂末端负载位置; ⑥将带入式2求取机械臂每个关节的期望角度,进一步通过机械臂每个关节的位置控制器控制机械臂关节到达期望角度; ⑦重复执行步骤②~⑥,便实现操控机械臂使得机械臂末端负载以操作员坐标系为参考的运动,即机械臂末端负载沿着操作员坐标系的xh轴、yh轴方向平移运动,具备两自由度运动能力; 操作员期望控制移动底盘使得机械臂末端负载以操作员坐标系为参考进行运动作业,则离散计算处理过程如下: ①操作员通过操纵终端给定第k个控制周期期望的操作员坐标系下机械臂末端负载瞬时速度; ②对于①中期望的操作员坐标系下机械臂末端负载瞬时线速度,利用位姿变换关系,将期望的机械臂末端负载瞬时线速度映射为期望的底盘坐标系下机械臂末端负载瞬时线速度; ③对于①中期望的操作员坐标系下机械臂末端负载瞬时角速度,由于负载坐标系与操作员坐标系瞬时相对位姿维持不变,因此负载坐标系应以瞬时角速度运动,同时负载坐标系还应以瞬时线速度运动,其中为负载坐标系以期望角速度绕操作员坐标系原点旋转运动时负载坐标系所应产生的瞬时线速度,; ④对于③中机械臂末端负载瞬时线速度,再利用位姿变换关系将其映射为期望的底盘坐标系下机械臂末端负载瞬时速度; ⑤计算期望的底盘坐标系合成线速度为; ⑥将带入式3求取底盘每个轮子的期望角速度,进一步通过底盘每个轮子的速度控制器控制轮子到达期望角速度; 重复执行步骤①~⑥,便实现操控底盘使得机械臂末端负载以操作员坐标系为参考的运动,即机械臂末端负载沿着操作员坐标系的xh轴、yh轴方向平移运动以及绕Zh轴旋转运动,具备三自由度运动能力。
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