宜宾四川大学产业技术研究院胡晓兵获国家专利权
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龙图腾网获悉宜宾四川大学产业技术研究院申请的专利一种基于麻雀优化算法的抓料臂时间最优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:CN121821415B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-05-12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:202610304320.9,技术领域涉及:B25J9/16;该发明授权一种基于麻雀优化算法的抓料臂时间最优轨迹规划方法是由胡晓兵;卫晨昊;李昌武设计研发完成,并于2026-03-13向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于麻雀优化算法的抓料臂时间最优轨迹规划方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于麻雀优化算法的抓料臂时间最优轨迹规划方法,属于抓料机机械臂控制技术领域。该方法先通过标准D‑H参数法构建抓料臂运动学模型,推导夹爪末端姿态参数;再采用3‑5‑3分段多项式设计轨迹插值函数,明确角度、角速度、角加速度连续性及限位约束并求解系数;基于改进麻雀优化算法搜索最优轨迹参数,通过混沌映射、Lévy飞行及多元信息引导策略提升寻优性能;最后经瞬态动力学仿真分析动臂应力与斗杆应力,验证轨迹安全性。本发明形成“建模‑设计‑优化‑校验”完整技术链路,在满足各项约束的前提下实现时间最优运动,兼顾运动平稳性与结构可靠性,有效提升抓料机作业效率,为抓料机智能化升级提供有力支撑。
本发明授权一种基于麻雀优化算法的抓料臂时间最优轨迹规划方法在权利要求书中公布了:1.一种基于麻雀优化算法的抓料臂时间最优轨迹规划方法,其特征在于,包括以下步骤: S1.对抓料臂进行运动学建模,构建连杆坐标系与坐标变换关系,推导夹爪末端姿态参数; S2.结合夹爪末端姿态参数,采用3-5-3分段多项式设计轨迹插值函数,选取插值点划分轨迹段,明确轨迹约束条件,联立求解插值函数系数; S3.基于麻雀优化算法,调用轨迹插值函数、约束条件及系数,搜索满足约束且总运行时间最小的最优轨迹参数; S4.依据最优轨迹参数提取抓料臂关节角度变化规律,开展瞬态动力学仿真,分析动臂应力与斗杆应力变化,判断轨迹安全性; 其中,步骤S1包括: S1.1.采用标准D-H参数法对抓料臂建模,梳理连杆连接与运动特性,确定连杆参数类型与表述方式; S1.2.基于连杆参数类型与表述方式,构建相邻坐标系齐次变换矩阵; S1.3.依次相乘各齐次变换矩阵,得到夹爪坐标到基坐标的整体变换矩阵; S1.4.基于整体变换矩阵,推导夹爪在基坐标下相对基准方向的转过角度,转过角度即为夹爪末端姿态参数; 其中,步骤S2包括: S2.1.结合夹爪末端姿态参数,选取轨迹起终点及中间两点共四个插值点,将轨迹划分为三段,第一段、第三段采用三次多项式,第二段采用五次多项式,形成3-5-3分段多项式结构; S2.2.明确轨迹约束条件,包括角度、角速度、角加速度连续性约束和限位约束,限位约束明确关节角度、角速度、角加速度允许范围; S2.3.联立各段多项式表达式与约束条件,构建方程组求解插值函数系数,确保轨迹满足约束且平滑衔接; 其中,步骤S3包括: S3.1.采用混沌映射方法优化初始种群分布,生成符合解空间范围的初始个体并组成初始种群; S3.2.基于初始种群分布,引入Lévy飞行策略设计发现者位置更新方式; S3.3.基于初始种群个体适应度,采用多元信息引导策略设计追随者移动方式; S3.4.设置算法迭代终止条件,调用轨迹插值函数、约束条件及系数,通过初始种群、设计后的发现者位置更新方式和设计后的追随者移动方式,在解空间中迭代搜索,更新种群个体位置,计算轨迹总运行时间,筛选满足所有约束且运行时间最小的最优轨迹参数; 其中,步骤S4包括: S4.1.从最优轨迹参数中提取关节角度变化规律,将关节角度变化规律转化为抓料臂液压杆位移变化量,作为瞬态动力学仿真驱动输入; S4.2.按抓料臂实际作业场景,对末端施加预设载荷; S4.3.建立抓料臂瞬态动力学仿真模型,模型包含动臂与斗杆,基于驱动输入和预设载荷设置仿真时间步长与终止时间,启动仿真模拟轨迹运动过程; S4.4.获取动臂应力与斗杆应力变化数据,生成应力变化曲线,分析应力峰值; S4.5.根据抓料臂的动臂与斗杆的材质特性确定其许用应力,将应力峰值与许用应力对比,若应力峰值小于许用应力,则判定轨迹安全可靠;若应力峰值大于或等于许用应力,则返回步骤S3重新设计轨迹参数。
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