哈尔滨工业大学金弘哲获国家专利权
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龙图腾网获悉哈尔滨工业大学申请的专利基于虚拟动力学约束的仿人上肢机器人逆运动学求解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:CN118963122B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-05-30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:202411021424.6,技术领域涉及:G05B13/04;该发明授权基于虚拟动力学约束的仿人上肢机器人逆运动学求解方法是由金弘哲;印鸿;鞠枫嘉;刘家秀;赵杰设计研发完成,并于2024-07-29向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于虚拟动力学约束的仿人上肢机器人逆运动学求解方法在说明书摘要公布了:基于虚拟动力学约束的仿人上肢机器人逆运动学求解方法,属于仿人上肢机器人技术领域,所述方法包含:建立仿人上肢机器人的连杆坐标系,通过参数建模得到正运动学方程;将正运动学方程求四阶导数,得到四阶正运动学模型;引入虚拟柔性关节动力学约束;将虚拟柔性关节动力学约束代入四阶正运动学模型,得到关于逆运动学求解问题的状态空间方程;设计控制律,使得到的状态空间方程中的状态变量向零收敛;根据设计的控制律,然后利用虚拟柔性关节动力学约束,求解得到双臂的关节角度轨迹的值。本发明具有收敛速度快、求得的角度角速度曲线光滑和对噪声有抑制作用的优点,应用于仿人上肢体机器人的逆运动学解算中,机器人具有更优越的运动学性能。
本发明授权基于虚拟动力学约束的仿人上肢机器人逆运动学求解方法在权利要求书中公布了:1.基于虚拟动力学约束的仿人上肢机器人逆运动学求解方法,其特征在于:包含以下步骤:S1、建立仿人上肢机器人的连杆坐标系,通过D-H参数建模得到正运动学方程;S2、将所述正运动学方程求四阶导数,得到四阶正运动学模型;S3、引入虚拟柔性关节动力学约束;所述虚拟柔性关节动力学约束为: 式中,M为被动系统惯性,D为主动系统惯性,K为系统刚度,Λ·为阻尼器输出力矩,为主动系统转动角,是双臂的m自由度的关节角度向量,J表示双臂的雅可比矩阵,为主动系统的控制输入;S4、将步骤S3的虚拟柔性关节动力学约束代入步骤S2得到的四阶正运动学模型,得到关于逆运动学求解问题的状态空间方程;所述状态空间方程为: 式中,EY是末端轨迹的跟踪误差,ΔE是合并后的扰动项;S5、设计控制律,使步骤S4得到的状态空间方程中的状态变量向零收敛;所述控制律为:式中,A=[a1,a2,a3,a4]T是状态反馈系数,P=JM-1KD-1JT;S6、根据设计的控制律,然后利用步骤S3中的虚拟柔性关节动力学约束,求解得到双臂的关节角度轨迹的值。
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