山东大学周乐来获国家专利权
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龙图腾网获悉山东大学申请的专利组合型八足机器人多约束运动规划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:CN117182904B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-26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:202311204839.2,技术领域涉及:B25J9/16;该发明授权组合型八足机器人多约束运动规划方法及系统是由周乐来;张翼;李贻斌;孙靖宇;耿兵厚;宋锐;荣学文设计研发完成,并于2023-09-18向国家知识产权局提交的专利申请。
本组合型八足机器人多约束运动规划方法及系统在说明书摘要公布了:本发明公开了组合型八足机器人多约束运动规划方法及系统,将八足机器人越障过程中的运动规划分为摆动相足端轨迹规划和越障规划两部分,越障规划包括机身位置轨迹规划和越障动作规划。在摆动相足端轨迹规划中,通过将摆动相分为攀登腿和非攀登腿,构建适用于多约束情况的双圆弧基准曲线,进而设计三次均匀B样条曲线作为攀登腿足端轨迹,调整控制点个数,适应障碍地形;在越障规划中,通过将越障过程分为运动阶段和姿态调整阶段,分阶段设计多约束条件,进行机身位置轨迹规划和越障动作规划,提高障碍地形的通过能力。建立的多约束运动规划方法,考虑了越障过程中障碍地形对足端轨迹和机身姿态的影响,提高了组合型八足机器人的地形适应能力。
本发明授权组合型八足机器人多约束运动规划方法及系统在权利要求书中公布了:1.组合型八足机器人多约束运动规划方法,其特征是,包括: 将组合型八足机器人分为前后两个四足机器人:第一四足机器人和第二四足机器人; 将结构化台阶地形作为障碍地形,将摆动相分为攀登腿和非攀登腿,建立攀登腿足端轨迹多约束条件下的双圆弧基准曲线,在双圆弧基准曲线的基础上,建立控制点间距无碰撞不等式约束,设定双圆弧基准曲线上的控制点个数,使控制点间距满足控制点间距无碰撞不等式约束,通过控制点进而得到三次均匀B样条曲线,将三次均匀B样条曲线作为攀登腿攀登结构化台阶地形的摆动轨迹,将正弦曲线作为非攀登腿足端摆动轨迹; 设置组合型八足机器人的多个越障阶段;基于攀登腿足端轨迹多约束条件针对每个越障阶段建立第一和第二四足机器人机身前部、后部和腰部关节位置轨迹的多约束条件;基于机身前部、后部和腰部关节位置轨迹的多约束条件,得到每个越障阶段前后四足机器人机身前部、后部和腰部关节位置轨迹; 所述攀登腿足端轨迹多约束条件,包括:攀登距离不等式约束、攀登状态步长不等式约束、非攀登状态步长不等式约束; 建立攀登状态步长不等式约束表示为: 其中,表示八足机器人运动过程中各腿的步长,表示最小步长; 最小步长如下: 其中,表示攀登腿足端起点位置到结构化台阶地形的最短水平距离; 如下: 其中,为第一段圆弧半径,为双圆弧基准曲线起点出射角度; 最大步长定义为从支撑相切换到摆动相状态时的足端起点位置到左侧最大步长位置坐标的水平距离,表示如下: 其中,表示八足机器人各腿最大步长范围,表示攀登腿足端起点在方向上的位置坐标; 非攀登状态步长不等式约束表示为: 攀登腿足端起点位置到结构化台阶地形的最长水平距离定义为步长,表示如下: 攀登距离不等式约束表示为: ; 设置组合型八足机器人的多个越障阶段;所述针对每个越障阶段建立前后四足机器人机身前部、后部和腰部关节位置轨迹的多约束条件,A点表示第一四足机器人机身前端中心点的初始位置点,B点表示第一四足机器人机身后端中心点的初始位置点,C点表示腰部俯仰关节中心点的初始位置点,D点表示第二四足机器人机身前端中心点的初始位置点,E点表示第二四足机器人机身后端中心点的初始位置点,F点在第二四足机器人机身的外侧,F点与E点距离为,F点、D点和E点三者在同一条直线上,、、、、、分别表示A、B、C、D、E、F点的位置坐标;其中,阶段一的多约束条件,是指: 由机身位置参数轨迹的多约束条件可得机身在此阶段下的位置轨迹; 阶段一属于姿态调整阶段,设定步长为,机身长度为,表示腰部俯仰关节位置坐标,设阶段一,第一四足机器人左前腿和右前腿均满足攀登距离不等式约束和攀登状态步长不等式约束;设定攀登过程中的腰部俯仰关节角度保持为,平动过程中的腰部俯仰关节角度保持为0,表示人为设定的机身俯仰角度;本阶段将第一四足机器人机身俯仰角度由平动过程的0调整为,第二四足机器人机身俯仰角度保持为0; 首先保持腰部俯仰关节C点位置不变,第一四足机器人绕腰部俯仰关节C点进行顺时针旋转,直到第一四足机器人机身俯仰角度达到设定的时停止,第二四足机器人保持平动阶段机身高度不变;在旋转过程中,A点轨迹是以C为圆心,AC为半径的圆弧,B点轨迹是以C为圆心,BC为半径的圆弧,设单腿作为摆动相和支撑相的一个完整周期为,记为当前周期中的时刻,由0开始每次增加单位时间,最终增大到,,增大到后变为0,下一个完整周期开始继续从由0增大到;腰部俯仰关节单位时间转动角度记作; 按照攀登腿攀登结构化台阶地形的摆动轨迹、非攀登腿足端摆动轨迹和前后四足机器人机身前部、后部和腰部关节位置轨迹,完成越障动作。
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