无锡学院马晓爽获国家专利权
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龙图腾网获悉无锡学院申请的专利一种仿生章鱼触手机器人动态抓取方法和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:CN121083668B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-01-23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:202511641185.9,技术领域涉及:B25J9/16;该发明授权一种仿生章鱼触手机器人动态抓取方法和系统是由马晓爽;李晨龙;杨青田;沈佳忆;宋长坡设计研发完成,并于2025-11-11向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种仿生章鱼触手机器人动态抓取方法和系统在说明书摘要公布了:本申请涉及一种仿生章鱼触手机器人动态抓取方法和系统,包括:构建仿生章鱼触手多段式柔性关节运动学模型,实时计算仿生章鱼触手各关节的运动学参数;获取包括视觉、力觉和惯性的多传感器数据,估计水下环境扰动因素;根据目标物体特征,选择最优抓取策略;根据仿生章鱼触手各关节的运动学参数、水下环境扰动因素和最优抓取策略,利用仿生章鱼触手控制算法控制仿生章鱼触手各关节驱动单元实现目标物体的抓取。本发明通过仿生章鱼触手结构设计与仿生章鱼触手控制算法的融合,实现水下环境的柔性自适应抓取,解决传统刚性机械臂在复杂水下环境中抓取损伤率高、响应慢、适应性不足的问题。
本发明授权一种仿生章鱼触手机器人动态抓取方法和系统在权利要求书中公布了:1.一种仿生章鱼触手机器人动态抓取方法,其特征在于,包括: 构建仿生章鱼触手多段式柔性关节运动学模型,实时计算所述仿生章鱼触手各关节的运动学参数; 获取包括视觉、力觉和惯性的多传感器数据,估计水下环境扰动因素; 根据目标物体特征,选择最优抓取策略; 根据所述仿生章鱼触手各关节的运动学参数、水下环境扰动因素和最优抓取策略,利用仿生章鱼触手控制算法控制所述仿生章鱼触手各关节驱动单元实现目标物体的抓取; 所述仿生章鱼触手控制算法,包括: 采用双闭环串级PID控制器,在外环模拟中枢神经指令,内环模拟肌肉局部反射; 外环位置控制器模拟章鱼巨轴突的动作电位编码机制,将角度误差转化为速度指令 式中,为时变比例系数,采用脉冲调制的时变参数:分别为第一积分系数和第一微分系数,为基准值; 内环速度控制器通过液压动力学方程模拟肌肉收缩: 式中,为液压驱动单元的输出压强;表示肌梭反馈的速度信号偏差;、、分别为控制增益的比例项、积分项和微分项;B为非线性阻尼系数;为关节角速度;为考虑静水骨骼特性的等效惯量张量;为仿生章鱼触手密度;为仿生章鱼触手外径和内径;为第k个吸盘质量,为吸盘距关节轴距离; 引入虚拟模型控制VMC算法优化触手整体柔顺性,具体为: 在触手末端与目标物体之间建立虚拟弹簧-阻尼系统,其产生的虚拟力表示为: 式中,和分别为虚拟弹簧刚度和虚拟阻尼系数;和分别为目标位置和目标速度;和为当前位置和速度;为补偿项; 通过触手雅可比矩阵将虚拟力转换为关节力矩: 其中,为触手雅可比矩阵; 将PID与VMC两部分加权组成,得到的输出力矩: 其中,为PID控制器输出,基于关节级误差实时计算;为VMC控制器输出,通过虚拟弹簧-阻尼系统生成;与为固定混合系数。
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