恭喜北京航空航天大学杭州创新研究院余翔获国家专利权
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龙图腾网恭喜北京航空航天大学杭州创新研究院申请的专利一种针对多源干扰的飞行机械臂末端复合抗干扰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:CN116214509B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-20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:202310138154.6,技术领域涉及:B25J9/16;该发明授权一种针对多源干扰的飞行机械臂末端复合抗干扰控制方法是由余翔;王萌;郭雷;郭克信;陈泽帅设计研发完成,并于2023-02-20向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种针对多源干扰的飞行机械臂末端复合抗干扰控制方法在说明书摘要公布了:本发明提供一种针对多源干扰的飞行机械臂末端复合抗干扰控制方法,目标是解决多源干扰对飞行机械臂执行任务时的影响。首先构建飞行机械臂执行器末端在世界系下的运动学方程,然后通过量化分析将其分为无人机可控部分和机械臂可控部分,其次根据运动学方程设计关节角度规划器抑制基座浮动干扰,之后建立执行器末端控制系统的多源干扰模型,设计以状态为输入的神经网络估计动力学模型,最后设计非线性干扰观测器来补偿神经网络的估计残差;通过合理选取控制参数,可以有效地保证执行器末端的高精度性能。本发明基于复合分层抗干扰架构,能够显著改善飞行机械臂系统在多源干扰下执行器末端精度,可用于应急救援、目标捕获,电塔维修等空中作业任务。
本发明授权一种针对多源干扰的飞行机械臂末端复合抗干扰控制方法在权利要求书中公布了:1.一种针对多源干扰的飞行机械臂末端复合抗干扰控制方法,其特征在于:第一步、构建飞行机械臂执行器末端位姿在世界系下的运动学方程,然后通过量化分析将其分为无人机可控部分和机械臂可控部分,包括: 针对飞行机械臂的运动特点,根据齐次变换原理建立飞行机械臂执行器末端位姿的运动学模型,表示如下: ; 式中,表示飞行机械臂执行器末端在世界系下的位置,是飞行机械臂执行器末端在世界系下的旋转矩阵;表示无人机基座质心在世界系下的位置,是无人机质心在世界系下的旋转矩阵;表示机械臂执行器末端在无人机坐标系下的位置,表示机械臂执行器末端在无人机坐标系下的旋转矩阵;对上式进行微分,可得: ; 其中,为执行叉乘操作的反对称矩阵算子,和分别代表无人机质心和飞行机械臂执行器末端在世界系下的角速度;和分别定义了执行器末端相对于无人机质心的线速度和角速度;根据上面两式,可得执行器末端在世界系下的表达为: ; ; 其中,代表了执行器末端相对于基座的雅各比矩阵;和代表着的单位矩阵和零矩阵;代表机械臂关节角的角速度,代表无人机质心在世界系下的线速度和角速度;定义执行器末端角速度与欧拉角微分之间的转换矩阵为,无人机质心角速度与欧拉角微分之间的转换矩阵为,可得飞行机械臂执行器末端位姿在世界系的表达式为: ; 其中,为飞行机械臂执行器末端在世界系下的位置的微分,为无人机质心在世界系下的位置的微分,根据上式可得,为无人机可控部分,为机械臂可控部分,将上式改写为如下形式: ; 其中,代表了由于无人机基座运动所带来的基座浮动干扰,当飞行机械臂在执行任务时,无人机基座通常处于准静态运动,其状态变化均较小,因此,,和均为有界值,故基座浮动干扰应为有界干扰,令表示基座浮动干扰的上界,即,代表求向量的2范数; 第二步、根据建立的运动学方程在运动学层面设计机械臂关节的角度规划器抑制基座浮动干扰; 第三步、建立飞行机械臂执行器末端位姿控制系统的多源干扰模型,设计以机械臂状态为输入的神经网络估计机械臂整体动力学模型; 第四步、设计非线性干扰观测器来补偿神经网络的估计残差; 第五步、在动力学层面通过合理的选取神经网络和非线性干扰观测器的参数,有效地保证飞行机械臂执行器末端的高精度性能并实现精准抓取任务。
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