恭喜湖南大学钟杭获国家专利权
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龙图腾网恭喜湖南大学申请的专利一种刚柔软一体化的空中接触式作业机器人及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:CN119734310B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-05-06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:202510251944.4,技术领域涉及:B25J18/06;该发明授权一种刚柔软一体化的空中接触式作业机器人及控制方法是由钟杭;梁嘉诚;王耀南;李政辰;陈歌;张彩霞;樊叶心;张辉设计研发完成,并于2025-03-05向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种刚柔软一体化的空中接触式作业机器人及控制方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种刚柔软一体化的空中接触式作业机器人及控制方法,机器人包括全驱型无人机平台、单自由度的全向转动刚性机构和单节软体臂;控制方法包括构建坐标系并建立空中接触式作业机器人系统正运动学模型;构建单节软体臂的逆运动学模型;基于单节软体臂的逆运动学模型,设计出基于强化学习的自适应逆运动学控制算法;建立全驱型无人机平台动力学模型,并设计基于扩展卡尔曼滤波估计器的非线性模型预测控制方法,能约束全驱型无人机平台侧向力输入,保障全驱型无人机平台在额外扰动情况下的精准跟踪。从而利用全驱型无人机平台的运动控制方法和软体臂逆运动学控制算法,实现受限环境下空中灵活操纵。
本发明授权一种刚柔软一体化的空中接触式作业机器人及控制方法在权利要求书中公布了:1.一种刚柔软一体化的空中接触式作业机器人控制方法,其特征在于,基于刚柔软一体化的空中接触式作业机器人,包括具有倾斜的旋翼的全驱型多旋翼无人机、旋转机构和工作臂;所述的旋转机构的中央部分固定于多旋翼无人机中央的机身上,旋转机构的外沿部分转动装配在中央部分上,所述的工作臂连接在外沿部分上以随外沿部分来实现绕多旋翼无人机中央机身转动,且工作臂在随旋转机构转动时所形成的平面与多旋翼无人机各个旋翼轴所共同构成的平面垂直,同时工作臂在转动时与各个旋翼及旋翼轴错开;所述的工作臂包括连接至旋转机构的近端刚性臂1、尾端设有末端执行器2的远端刚性臂13和连接在近端刚性臂1与远端刚性臂13之间的软体臂3,所述的软体臂3为单节结构的弯折软体;包括以下步骤:步骤1,构建包括世界坐标系、多旋翼无人机机体坐标系、旋转机构坐标系、软体臂始端坐标系、软体臂末端坐标系和末端执行器坐标系在内的坐标系组,并基于坐标系组,建立末端执行器运动与其他运动部位运动之间变化关系的正运动学模型;步骤2,基于软体臂的末端位置,通过几何计算来转换为圆弧参数后,再进一步转换为各根弯折软体的腔体长度,从而建立起软体臂的逆运动学模型;步骤3,基于单节软体臂的逆运动学模型,通过静态压力-长度迟滞模型来作为描述软体臂滞后特性的迟滞模型进行滞后特性预测,并根据迟滞模型来设定基于强化学习的控制算法,以实现软体臂末端跟踪;步骤4,建立具有六自由度输入的全驱型无人机平台动力学模型;然后基于模型预测控制的同时,考虑非线性的系统动力学和外部扰动,来以扩展卡尔曼滤波估计器实现非线性模型预测控制,从而对状态和输入进行约束,以实现具有倾斜旋翼的全驱型无人机平台侧向力约束,完成整个控制过程。
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