买专利卖专利找龙图腾，真高效！ 查专利查商标用IPTOP,全免费！专利年费监控用IP管家,真方便！

龙图腾网获悉中南大学申请的专利一种指定时间收敛的防止过变形抓握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：CN116604569B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-02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：202310805010.1，技术领域涉及：B25J9/16；该发明授权一种指定时间收敛的防止过变形抓握控制方法是由徐晓磊;张翼;邓华设计研发完成，并于2023-07-03向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种指定时间收敛的防止过变形抓握控制方法在说明书摘要公布了：一种指定时间收敛的防止过变形抓握控制方法，针对多自由度机械手连杆较多且存在弹性元件，使机械手难以在指定的时间实现所需的行为，盲目增加增益又容易导致物体过变形而被破坏的问题。本发明将机械手抓握物体时的刚度信息和有限时间收敛控制方法相结合，首先，建立欠驱动机械手动力学简化模型和雅可比矩阵；其次，根据李雅普诺夫函数设计控制器在滑模面上和滑模面外的收敛函数；然后，根据物体的刚度来确定允许的变形量，并根据机械手和物体的整体刚度确定收敛目标；最后，根据抓握物体的刚度确定抓握力的总体收敛时间，并根据收敛目标和收敛时间计算出收敛参数。模拟了人手抓握特点，实现了机械手在指定时间收敛内且不会过变形的抓握控制。

本发明授权一种指定时间收敛的防止过变形抓握控制方法在权利要求书中公布了：1.一种指定时间收敛的防止过变形抓握控制方法，适用于机械手在抓握物体的过程中，既能快速完成抓握又能防止物体过变形而被破坏，其特征在于：首先，建立机械手动力学模型和雅可比矩阵，并且通过在接触点线性化获得简化的运动学模型；其次，设计控制器在滑模面上和滑模面外的收敛函数，并且计算收敛时间；然后，根据物体的刚度来确定允许的变形量，并确定收敛目标；最后根据抓握物体的刚度确定抓握力的总体收敛时间，并根据收敛目标和收敛时间计算出收敛参数，保证控制器在设定时间完成抓握动作；指定时间收敛的防止过变形抓握控制方法的具体步骤如下： 第一步，建立机械手的动力学方程： 其中L为拉格朗日函数，Ii为连杆i的转动惯量，θi为连杆i的转动角度，mi为连杆i的质量，xi，yi为连杆i的质心坐标，g为重力加速度，τ1为连杆一驱动力，J为雅可比矩阵，F为指尖接触力，f为摩擦力； 机械手在抓握时，与物体在指尖接触，设此时的接触点为p，雅可比矩阵可以根据速度关系获得： 对运动学关系进行一阶泰勒展开后可以获得简化的运动学模型： 其中fn-1θ1为连杆n和连杆一之间的函数关系； 最后可以获得机械手本体的指尖接触动力学简化模型如下： 其中M为机械手的质量矩阵，C为机械手的速度矩阵，G为机械手的重力矩阵； 第二步：在滑模面上，通过调整控制参数，非奇异终端滑模面可以在有限时间内收敛，首先使用如下的终端滑模面： 其中s为滑模面函数，e为控制误差，α,β,k为任意的正实数，p,q为任意的正整数且p＞q；而当系统在滑模面上运动时s＝0，此时有： 选择李雅普诺夫函数为： 对李雅普诺夫函数求导后有： 由于q0和p0为奇数，当时，s≡0，满足李雅普诺夫稳定性条件； 当且误差e≥ε时： 滑模面上的收敛时间te可以通过解微分方程10计算为： 即当经过te后，误差e可以稳定收敛到ε1； 第三步，在滑模面外，结合动力学模型设计收敛函数，控制率设计为： Γe＝qptanhke1-qpe1εqp+k1-qp[1-tanhke1-qp]13 其中φ,γ为任意正实数，p0,q0为任意正整数，且p0q0； 选择李雅普诺夫函数为： 为证明稳定性首先对滑模面进行求导： 将系统方程，控制率和滑模面导数连立后有： 对李雅普诺夫函数求导后有： 由于q0和p0为奇数，当时，s≡0，满足李雅普诺夫稳定性条件； 通过求解微分方程16滑模面外的收敛时间ts可以计算出为： 因此该系统可以在ts时间内从st0≠0收敛到sts＝0； 第四步，当机械手抓取物体时，需要根据物体的刚度来调整抓握力，根据公式5，可以整理为： 定义误差为： e＝θ1-θ1d20 其中θ1d为期望位置； 当物体刚度已知时，首先根据期望抓握力Fd除以物体刚度K1计算物体的预期变形量，由此确定修正后的抓握力F1d： 其中δmax为允许的最大变形量； 然后期望位置θ11d由期望力与物体刚度K1的比率确定： 其中为机械手与物体接触时连杆一的角度； 第五步，根据收敛时间和收敛目标计算收敛参数，收敛总时间为滑模面外的时间ts和滑模面上的时间te之和： 考虑到人手抓握较软的物体或者施加较大的力花费时间更长，为了更加真实模拟人手，采用如下的抓握时间规则： 其中Tmax为最长抓握时间，ζ为抓握时间系数，Fd为解码力，Fmax为最大抓握力； 当收敛时间T计算出后，选择α,γ,φ参数为固定值，β参数为变量，此时通过如下公式进行计算，获得收敛参数β： 该收敛参数根据ts时刻的反馈误差进行计算，通过将计算好的收敛参数带入控制率中，实现指定时间收敛的抓握控制。

如需购买、转让、实施、许可或投资类似专利技术，可联系本专利的申请人或专利权人中南大学，其通讯地址为：410000 湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号；或者联系龙图腾网官方客服，联系龙图腾网可拨打电话0551-65771310或微信搜索“龙图腾网”。

以上内容由龙图腾AI智能生成。