武汉理工大学李存荣获国家专利权
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龙图腾网获悉武汉理工大学申请的专利一种用于多节段可单独旋转连续体机器人的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:CN116852364B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-17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:202310871846.1,技术领域涉及:B25J9/16;该发明授权一种用于多节段可单独旋转连续体机器人的控制方法是由李存荣;程子俊;向港设计研发完成,并于2023-07-17向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种用于多节段可单独旋转连续体机器人的控制方法在说明书摘要公布了:本发明提供了一种用于多节段可单独旋转连续体机器人的控制方法,包括S1:建立连续体机器人的正运动学模型;S2:根据连续体机器人的末端位姿求解构型参数;S3:求解各节段驱动丝长度变化量;S4:对结构耦合进行参数补偿;S5:对驱动耦合进行参数补偿;S6:得到驱动变量齿轮的目标位置。通过对连续体机器人进行分析,在驱动参数的求解过程中对机械结构所导致的耦合进行补偿来实现解耦,使各节段之间可以独立控制,互不影响,实现在回转段固定时,运动段能够使执行器按照期望精准地达到目标位姿,避免手术中的误操作,提高了控制精度。
本发明授权一种用于多节段可单独旋转连续体机器人的控制方法在权利要求书中公布了:1.一种用于多节段可单独旋转连续体机器人的控制方法,其特征在于,包括: S1:建立连续体机器人的正运动学模型; 所述连续体机器人包括两个可弯曲节段和末端执行器,第一个可弯曲节段为回转段,用于实现大角度的回转,使第二个可弯曲节段和末端执行器保持朝向病患方位;第二个可弯曲节段为运动段,用于在回转段定位的基础上,使末端执行器直接接触各个病患点,以便执行vNOTES手术;各节段内分别设置有驱动丝;各节段的弯曲运动是由电机驱动齿轮带动丝杆传动机构将齿轮的转动转化为驱动丝的直线运动;各节段的旋转运动是电机驱动齿轮直接通过齿轮啮合带动; 所述建立连续体机器人的正运动学模型,是分别对连续体机器人的基准位置、回转段、回转段与运动段之间的刚性连接部分、运动段、运动段与末端执行器之间的刚性连接部分和末端执行器分别构建坐标系O0X0Y0Z0、O1X1Y1Z1、O2X2Y2Z2、O3X3Y3Z3、O4X4Y4Z4以及O5X5Y5Z5; θ1表示回转段的弯曲角度;表示回转段绕坐标系O0X0Y0Z0的Z0的旋转角度;θ2表示运动段的弯曲角度;表示运动段绕坐标系O2X2Y2Z2的Z2的旋转角度;表示末端执行器绕坐标系O4X4Y4Z4的Z4的旋转角度; S2:根据连续体机器人的末端位姿求解构型参数; S3:求解各节段驱动丝长度变化量; 步骤S3所述求解各节段驱动丝长度变化量,是令d1为回转段中驱动丝距离节段横截面圆心的偏移量;则在回转段中,驱动丝长度变化量Δl10=d1θ1;在运动段中,令d2为运动段中驱动丝距离节段横截面圆心的偏移量,驱动丝长度变化量Δl20=d2θ2; S4:对结构耦合进行参数补偿; 步骤S4所述对结构耦合进行参数补偿,是对于运动段其有一部分长度处于回转段内,回转段处于弯曲状态时,运动段的驱动丝在该部分的长度会发生相应变化,需要对该类型的耦合进行解耦,将变化量补偿在运动段的驱动丝的长度中,对结构耦合进行参数补偿后的运动段的驱动丝长度变化量为:S5:对驱动耦合进行参数补偿; 步骤S5所述对驱动耦合进行参数补偿,是为了消除驱动丝的直线运动张力导致对应节段的弯曲;当对应旋转的齿轮顺时针旋转,而对应弯曲的齿轮保持不动时,对于丝杆传动机构而言,相当于对应弯曲的齿轮发生了逆时针旋转驱动耦合影响,让对应弯曲的齿轮跟随对应旋转的齿轮同时运动进行解耦,对其进行参数补偿如下: 其中k为丝杆传动机构的传动比; S6:得到驱动变量齿轮的目标位置。
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