山东大学奚若海获国家专利权
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龙图腾网获悉山东大学申请的专利基于零空间投影的冗余机器人连续控制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:CN118744433B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-16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:202411007653.2,技术领域涉及:B25J9/16;该发明授权基于零空间投影的冗余机器人连续控制方法是由奚若海;高树华;王静;王正方;高升;秦泽坤设计研发完成,并于2024-07-25向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于零空间投影的冗余机器人连续控制方法在说明书摘要公布了:本发明涉及机器人运动控制技术领域,具体涉及基于零空间投影的冗余机器人连续控制方法,包括以下步骤:S1,构建整形零空间投影算子:基于Mansard连续逆定义和冗余机器人的任务约束条件,建立激活任务下的增广雅克比算子;S2,求运动学方程的连续解:构建包含所有激活任务的逆,并运用闭环控制法则初步计算出关节速度;S3,优化关节速度的求解:在激活任务之间出现相互冲突的情况下,引入阻尼系数,写出新的闭环控制法则;S4,实现任务优先级控制:将关节速度的一般解通过整形零空间公式化,使得激活任务的优先级可控。本发明,有助于提升机器人在复杂动态环境中的工作性能和可靠性。
本发明授权基于零空间投影的冗余机器人连续控制方法在权利要求书中公布了:1.基于零空间投影的冗余机器人连续控制方法,其特征在于,包括以下步骤: S1,构建整形零空间投影算子:基于Mansard连续逆定义和冗余机器人的任务约束条件,建立激活任务下的增广雅克比算子; S2,求运动学方程的连续解:构建包含所有激活任务的逆,并运用闭环控制法则初步计算出关节速度; S3,优化关节速度的求解:在激活任务之间出现相互冲突的情况下,引入阻尼系数,写出新的闭环控制法则; S4,实现任务优先级控制:将关节速度的一般解通过整形零空间公式化,使得激活任务的优先级可控; 所述S1中的构建整形零空间投影算子包括: S11,定义任务约束条件:定义冗余机器人的任务约束条件,约束条件包括等式约束和不等式约束; 所述等式约束的计算公式为: ; 其中,是关节位置的向量,是表示等式约束的向量,→是等式任务函数; 所述不等式约束的计算公式为: ; 其中,→是约束函数,是所有不等式任务的维数,是不等式任务的阈值; S12,建立增广雅克比算子:基于任务约束条件,建立激活任务下的增广雅克比算子,表示为: ; ; 其中,是所有任务的增广雅克比矩阵,是第一到第个任务的增广雅克比矩阵,是第个任务的雅克比矩阵; 所述激活任务下的增广雅克比算子的计算公式为: ; 其中,是激活的前个任务的增广雅克比算子的整形零空间投影算子,是第个任务的激活因子; 定义为:; 其中,是所有任务的激活矩阵; 所述增广雅克比算子的整形零空间投影算子通过个递归运算获得,由于是对称矩阵,重新表述为: ; 其中,和分别是第个输入奇异向量和奇异值,是输入奇异向量的正规矩阵; 所述S2中的求运动学方程的连续解包括: S21,构建包含所有激活任务的逆:基于增广雅克比算子构建包含所有激活任务的逆,计算公式为: ; 其中,是任务个数,是一个对角激活矩阵,是包含所有任务的整形零空间投影算子,是的伪逆; S22,运用闭环控制法则:运用闭环控制法则计算关节速度,计算公式为: ; 其中,,是跟踪误差,是所需轨迹的位置,,是误差反馈增益; 所述S3中的优化关节速度的求解包括: S31,引入阻尼系数:在激活任务之间出现相互冲突的情况下,引入阻尼系数; S32,写出新的闭环控制法则:写出新的闭环控制法则,优化求解关节速度; 所述引入阻尼因子后的计算公式为: ; 其中,正标量是的阻尼因子; ; ; 其中,是的最小奇异值,是奇异回避域的长度,是最大阻尼参数; 所述新的闭环控制法则表示为: ; 其中,是阻尼因子。
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