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龙图腾网获悉清华大学;上海船舶工艺研究所(中国船舶集团有限公司第十一研究所);清华大学无锡应用技术研究院申请的专利一种冗余索并联机器人索力优化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：CN118528267B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-01-13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：202410753435.7，技术领域涉及：B25J9/16；该发明授权一种冗余索并联机器人索力优化方法是由邵珠峰;段金昊;黄敏健;郄金波;刘汉擎;姚铭;霍晔设计研发完成，并于2024-06-12向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种冗余索并联机器人索力优化方法在说明书摘要公布了：本发明提出一种冗余索并联机器人索力优化方法，首先，根据索并联机器人的结构参数及终端位置，构造冗余索并联机器人雅克比矩阵；其次，求解冗余索并联机器人雅克比矩阵的零空间向量，并利用零空间向量和雅克比矩阵构造增广雅克比矩阵以及增广终端力旋量空间；再次，利用增广雅克比矩阵在增广力旋量空间中构造增广力旋量凸包，并利用力旋量凸包构造优化目标，作为索力优化的选取原则；最后，对冗余索力零空间系数进行优化，求解得到令优化目标最大化的索力解，进而得到具备良好力旋量输出以及抗外扰性能的索力解，有效发挥冗余索并联机器人的性能。

本发明授权一种冗余索并联机器人索力优化方法在权利要求书中公布了：1.一种冗余索并联机器人索力优化方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤一：对于具有m根绳索，终端自由度数量为n，且m＞n的冗余索并联机器人；根据冗余索并联机器人的结构参数以及终端位姿，确定冗余索并联机器人的平衡方程以及雅克比矩阵： JTt＝qe 其中为索并联机器人的雅克比矩阵，表示索并联机器人各根绳索上的索力，表示动平台所受合外力和合外力矩，其中fe表示对应动平台所受合外力，τe表示对应动平台所受合外力矩； 步骤二：求解雅克比矩阵J的所有零空间向量c1,c2,...,cs，其中s＝m-n为机器人的冗余度；任意零空间向量满足： 从而，冗余索并联机器人的平衡方程表示为： Jt0+λ1c1+λ2c2+...+λscs＝qe 其中，t0＝JJTJ-1qe为满足终端力平衡方程的一组索力特解，λ1,λ2,...,λs称为对应各个零空间向量的零空间系数； 定义矩阵为冗余索并联机器人的零空间矩阵；进而，冗余索并联机器人的增广雅克比矩阵构造为以零空间系数维度作为新的维度加入冗余索并联机器人终端力旋量空间中，在终端力旋量空间基础上构造出包含冗余信息维度的增广终端力旋量空间，该空间不仅包含了原有终端力旋量空间中的力和力矩维度，用于表示冗余索并联机器人终端收到外力和外力矩的作用情况，其增加的λ1,λ2,...,λs轴还对应了索并联机器人的索力分布信息； 步骤三：基于增广雅克比矩阵和增广终端力旋量空间，构造冗余索并联机器人的增广力旋量凸包；具体地，增广力旋量凸包用一组不等式组来进行表示，具体表示为： 其中，不等式组的第i行为：它对应了在增广力旋量空间中围成凸包的一个半空间，为该半空间的分离超平面的法向量，为该半空间的分离超平面的截距；为包含所有分离超平面的法向量的m×2m矩阵，称为法向量矩阵，其第i列为即为包含所有分离超平面截距的2m×1矩阵，称为截距矩阵，其第i个元素为即求解该不等式组的具体步骤如下： 步骤3.1：求解法向量 法向量利用增广雅克比矩阵H的伴随矩阵以及代数余子式进行定义，定义H*为矩阵H的伴随矩阵，为矩阵H*的第i列，为中的第j个元素，对应矩阵H的第j行第i列对应的一阶代数余子式，H*的每一列对应了一组相互平行的超平面的法向量，分别为和求解法向量的表达式为： 其中，代表矩阵H分别剔除第j行第i列后得到的矩阵； 步骤3.2：求解截距 截距利用增广雅克比矩阵H以及构造矩阵A进行求解，具体如下式所示： 其中，t和分别表示绳索的最小和最大索力约束，A为构造矩阵，它是一个m行2m列的矩阵，矩阵中所有的元素都是0或1，矩阵的每一列为一种利用共计m个0或1进行排列组合的可能组合，对应冗余索并联机器人所有绳索触发最大或最小索力约束的一种情况，元素为0代表最小索力约束，元素为1代表最大索力约束；当m＝3时，所得构造矩阵A为： 步骤3.3：构造增广力旋量凸包： 基于步骤3.1和3.2求解得到的法向量和截距，构造不等式组最终获得增广力旋量凸包，法向量矩阵和截距分别为： 对应增广力旋量空间中冗余索并联机器人的终端力旋量状态，它包含冗余索并联机器人终端所受外力和外力矩的信息以及零空间系数信息，对于n＝6的索并联机器人，x＝[fxfyfzτxτyτzλ1…λm-n]T 步骤3.4：构造性能评价指标： 将法向量矩阵分离为与力空间有关的部分、和力矩空间有关的部分、以及和零空间有关的部分，从而专注于求解其抵抗外力和外力矩的性能，即： 其中，WF为法向量矩阵中与力空间有关的部分，WM为法向量矩阵W中与力矩空间有关的部分，Wλ为法向量矩阵中与零空间有关的部分，为法向量矩阵中与力空间以及力矩空间有关的部分； 对于给定的冗余索并联机器人增广力旋量空间中冗余索并联机器人的终端力旋量状态x，其抵抗任意方向外力或者向任意方向输出力的性能称为其力裕量，计算表达式为： FMI＝mindf,1,df,2,...df,2m 其中，为法向量矩阵的第i列，wF,i表示矩阵WF的第i列； 其抵抗任意方向外力矩或者向任意方向输出力矩的性能称为其力矩裕量，计算表达式为： MMI＝mindm,1,dm,2,...dm,2m 其中，wM,i表示矩阵WM的第i列； 步骤四：选定力裕量或力矩裕量优化目标，对各个零空间向量的零空间系数λ1,λ2,...,λs进行优化，求解得到令优化目标最大化的索力解，获得冗余索并联机器人最强的目标性能。

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