哈尔滨工业大学曹宝石获国家专利权
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龙图腾网获悉哈尔滨工业大学申请的专利一种面向空间机械臂载荷操作任务的直线轨迹规划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:CN120516710B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-10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:202510939311.2,技术领域涉及:B25J9/16;该发明授权一种面向空间机械臂载荷操作任务的直线轨迹规划方法是由曹宝石;王证普;刘阳;姬一明;李雪皑;孙奎;谢宗武设计研发完成,并于2025-07-08向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种面向空间机械臂载荷操作任务的直线轨迹规划方法在说明书摘要公布了:一种面向空间机械臂载荷操作任务的直线轨迹规划方法,涉及空间机械臂轨迹规划技术领域。设计多目标优化模型,优化目标包括直线度矢量优化、避障优化和加加速度优化;设计轨迹规划器,搜索的个体为五次多项式轨迹的中间节点构型,采用量子态编码方式对机械臂构型编码,提出QBSO算法,机械臂的完整轨迹由若干个中间节点构型顺次连接,每次根据当前构型位置和目标轨迹,搜索下一节点构型,最终组成由n个中间节点构型按照五次多项式方程连接的关节轨迹。通过设计五次多项式轨迹的数学编码方式、设计基于采样算法的直线轨迹规划器框架以及设计直线度矢量约束模型,能够生成符合约束要求的最优轨迹。
本发明授权一种面向空间机械臂载荷操作任务的直线轨迹规划方法在权利要求书中公布了:1.一种面向空间机械臂载荷操作任务的直线轨迹规划方法,其特征在于:包括以下步骤: 设计多目标优化模型: 1 其中,优化目标包括直线度矢量优化模型、避障优化模型和加加速度优化模型,分别表示如下: 直线度矢量优化模型: 避障优化模型: 加加速度优化模型: 式中,t为关节运动的某一时刻,,T为关节运动的完整时间,,为第i个关节在t时刻的关节位置,i=1,2,...,7,表示末端轨迹在t时刻的运动矢量,表示目标直线的方向矢量以用于获得目标笛卡尔空间轨迹,和分别为关节的上下极限位置,为t时刻构型的机械臂与周围环境的碰撞距离,为安全距离,为临界距离,、、为三个目标的优化权重; 设计轨迹规划器: 轨迹规划器搜索的个体为五次多项式轨迹的中间节点构型x,x=[x1,x2,...,x7],xi表示第i个关节位置,采用量子态编码方式,量子态表示为:,为量子的振幅,为量子的叠加态,α和β为两种状态的幅值,α2+β2=1,编码方式表示如下: 2 式中,表示第i个关节位置的编码,表示初始的搜索幅度,则机械臂构型的编码c=[c1,c2,...,c7]; 基于BSOA算法提出QBSO算法,机械臂的完整轨迹由若干个中间节点构型顺次连接,QBSO算法每次根据当前构型位置和目标轨迹,搜索下一节点构型,最终组成由n个中间节点构型按照五次多项式方程连接的关节轨迹,其中: 第k轮迭代过程中的搜索范围表示如下: 3 式中,rd为随机参数,为第k轮迭代的衰减参数,为的k次幂,为初始参数; 基于量子的Logistic方程,生成新样本的迭代公式表示如下: 4 式中,为在第k轮迭代搜索的结果,为在第k+1轮迭代中新生成的搜索样本,m为新生成的样本数量,u为混沌参数; 将第k+1轮的样本编码映射到关节位置上,表示如下: 5 式中,表示第w个新样本对应的关节位置,表示第k轮迭代搜索的结果; 基于多目标优化模型对比第k+1轮w个粒子的适应度,选择最高适应度的粒子作为第k+1轮的迭代结果,表示为:。
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