成都飞机工业(集团)有限责任公司王志乾获国家专利权
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龙图腾网获悉成都飞机工业(集团)有限责任公司申请的专利一种具有浮动式驱动轮的机器人姿态优化调节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:CN118938979B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-09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:202411155744.0,技术领域涉及:G05D1/49;该发明授权一种具有浮动式驱动轮的机器人姿态优化调节方法是由王志乾;陈强;夏凤琴;谷立萍;卫亚斌;丰真礼设计研发完成,并于2024-08-22向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种具有浮动式驱动轮的机器人姿态优化调节方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种具有浮动式驱动轮的机器人姿态优化调节方法,本发明利用模糊PID控制算法实现了在任意崎岖路面中机器人的所有浮动式驱动轮始终与地面保持支撑力达标的触地实接触,并以此建立了机器人的运动学模型,进一步得出浮动式驱动轮的浮动角与机器人的俯仰角、滚转角之间的映射函数模型;最后基于PSO算法,通过建立其计算对象、优化目标、约束条件实现了对机器人的俯仰角与滚转角的动态优化,保证了车体在行驶过程中的水平度与稳定性。
本发明授权一种具有浮动式驱动轮的机器人姿态优化调节方法在权利要求书中公布了:1.一种具有浮动式驱动轮的机器人姿态优化调节方法,所述机器人包括四组浮动式驱动轮以及带动浮动式驱动轮进行浮动的旋臂,其特征在于,包括以下步骤: 步骤1、根据浮动式驱动轮舵机的扭矩计算各浮动式驱动轮的支撑力,根据支撑力的大小判断各浮动式驱动轮是否与地面存在虚接触; 步骤2、若各浮动式驱动轮与地面不存在虚接触,则转入步骤3;若任一浮动式驱动轮与地面存在虚接触,则建立模糊PID控制算法以对浮动式驱动轮的浮动角进行迭代优化调节,直到所有浮动式驱动轮与地面不存在虚接触后,转入步骤3; 步骤3、以浮动式驱动轮当前的位置坐标建立机器人的俯仰角与浮动角、滚转角与浮动角之间的映射函数模型; 步骤4、以机器人的俯仰角、滚转角最小为优化目标,以浮动式驱动轮的轮心坐标满足映射函数模型为约束条件,计算各浮动式驱动轮的浮动角的最优解; 步骤5、浮动式驱动轮舵机根据浮动式驱动轮的浮动角的最优解完成对机器人的姿态优化调节; 所述步骤2中,建立模糊PID控制算法包括如下步骤: 步骤A1、获取存在虚接触的浮动式驱动轮的目标支撑力,所述目标支撑力为不存在虚接触的浮动式驱动轮的最小支撑力; 步骤A2、基于模糊PID控制算法,获取浮动式驱动轮舵机控制器的参数增量值; 步骤A3、基于浮动式驱动轮舵机控制器的参数增量值,建立模糊PID控制算法; 步骤A4、建立浮动式驱动轮的支撑力均方差目标函数,通过模糊PID控制算法闭环迭代优化浮动式驱动轮舵机控制器的参数,直到存在虚接触的浮动式驱动轮的支撑力调节至等于目标支撑力; 所述步骤3包括: 步骤3.1、以机器人的中心建立机器人坐标系,通过运动学模型解算得到浮动式驱动轮的轮心在机器人坐标系中的轮心坐标值、解算得到旋臂中心坐标值; 步骤3.2、根据轮心坐标值之间的关系建立轮心连线、根据旋臂中心坐标值之间的关系建立旋臂中心连线、基于轮心坐标值与旋臂中心坐标值之间的关系建立旋臂拟合线; 步骤3.3、基于轮心连线、旋臂中心连线、旋臂拟合线建立俯仰角与浮动角之间的映射函数模型、滚转角与浮动角之间的映射函数模型; 所述步骤4中包括: 步骤4.1、选取任意三个浮动式驱动轮,基于PSO算法,引入俯仰角与浮动角之间的映射函数模型、滚转角与浮动角之间的映射函数模型; 步骤4.2、以俯仰角与滚转角最小为优化目标,以三个浮动式驱动轮的轮心坐标值满足轮心连线为限制条件进行迭代解算,得到三个浮动式驱动轮的浮动角的最优解; 步骤4.3、利用三个浮动式驱动轮的浮动角的最优解、轮心连线更新机器人的中心在机器人坐标系中的坐标值; 步骤4.4、利用更新后的机器人的中心在机器人坐标系中的坐标值与轮心连线,解算出第四个浮动式驱动轮的浮动角。
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