安徽大学杨林辰获国家专利权
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龙图腾网获悉安徽大学申请的专利一种用于空中作业平台的耦合动力学补偿与振动抑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:CN121552397B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-31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:202610094868.5,技术领域涉及:B25J9/16;该发明授权一种用于空中作业平台的耦合动力学补偿与振动抑制方法是由杨林辰;郑浩;汪家祥;王雪丽;谢孟洋;柳文章;任璐设计研发完成,并于2026-01-23向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种用于空中作业平台的耦合动力学补偿与振动抑制方法在说明书摘要公布了:本发明涉及机器人与无人机控制技术领域,解决了现有技术中无人机平台在搭载机械臂进行作业时,因机械臂运动导致的系统总质心剧烈偏移,进而产生动态变化的干扰力矩,导致无人机姿态不稳定甚至失控的技术问题,尤其涉及一种用于空中作业平台的耦合动力学补偿与振动抑制方法,包括获得用于抵消因所述总质心位置变化产生的干扰力矩的前馈补偿力矩,并通过混控矩阵解耦为控制无人机平台多个旋翼推力的控制指令,实现对无人机平台的精确控制。本发明通过引入自适应前馈补偿机制,能够实时感知并预测机械臂运动引起的质心变化,并据此生成前馈补偿力矩,主动抵消由此产生的干扰力矩,从而显著提升无人机平台的姿态稳定性和作业精度。
本发明授权一种用于空中作业平台的耦合动力学补偿与振动抑制方法在权利要求书中公布了:1.一种用于空中作业平台的耦合动力学补偿与振动抑制方法,其特征在于,所述空中作业平台包括无人机平台,以及设置于无人机平台上的机械臂,所述方法包括以下步骤: S1、实时获取机械臂的关节角度以及空中作业平台的系统参数,所述系统参数包括空中作业平台的总质量; S2、根据关节角度和系统参数计算得到空中作业平台的总质心位置,并获得用于抵消因所述总质心位置变化产生的干扰力矩的前馈补偿力矩; S3、将前馈补偿力矩与PID反馈控制器输出的反馈力矩结合获得总控制力矩,并通过混控矩阵解耦为控制无人机平台多个旋翼推力的控制指令,实现对无人机平台的精确控制; S4、响应于上位机的指令,并将其转化为驱动所述机械臂第个关节的关节力矩,以使得所述机械臂遵循预设的目标轨迹并抑制运动过程中的振动; 抑制所述机械臂运动过程中的振动包括: 输入整形模块,对所述目标轨迹进行预处理,生成用于避免激发所述机械臂固有振动模态的整形轨迹,即: ; 其中,表示生成的整形轨迹;为预设的目标轨迹;、表示零振动整形器中两个脉冲的幅值;为时延;表示第二个脉冲相对于第一个脉冲的时间延迟; 以及,实时监测所述机械臂的运动状态,并根据反馈信息补偿所述机械臂的重力补偿力矩和非线性摩擦补偿力矩的模型前馈模块;以及,用于根据实际轨迹与参考模型的轨迹误差,在线调整控制增益的模型参考自适应控制模块; 以及,扰动观测器,用于估计并补偿由所述无人机平台传递的基座振动;以及,学习型残差补偿器,用于补偿由所述扰动观测器未能补偿的非线性残差扰动; 所述扰动观测器通过比较实际动态与理想模型动态的差异,反向估计出总扰动,即: ; 其中,为电机实际输出力矩;为实际角速度;为标称惯量;为滤波器时间常数;表示拉普拉斯算子; 引入一个强化学习智能体作为学习型残差补偿器,强化学习智能体的策略网络输出一个补偿力矩,以主动抵消残差扰动,即: ; 其中,状态为: ; 式中,表示生成的整形轨迹;为实际轨迹与参考模型轨迹的误差;为实际轨迹与参考模型轨迹误差的导数; 融合多控制分量形成多层次复合关节控制律的关节力矩,即: ; 其中,表示模型参考自适应控制器输出的第个关节的控制力矩;为模型前馈模块输出的前馈力矩;为扰动观测器估计出的总扰动;为策略网络输出的偿力矩。
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