上海工程技术大学冯艳获国家专利权
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龙图腾网获悉上海工程技术大学申请的专利一种修磨灵巧机械手多信息原位感知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:CN117325213B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-17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:202311308146.8,技术领域涉及:B25J19/02;该发明授权一种修磨灵巧机械手多信息原位感知方法是由冯艳;张寅祥;王昊祥;潘睿智;张华设计研发完成,并于2023-10-11向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种修磨灵巧机械手多信息原位感知方法在说明书摘要公布了:本发明涉及一种修磨灵巧机械手多信息原位感知方法,该方法通过在机械手指内置光纤布拉格光栅传感器,构成多通道的差动式光纤光栅传感模块,利用该结构中不同位置的布拉格光纤光栅FBG传感器中心波长偏移量的大小和方向作为特征参量,建立应变传感及温度传感模型,并实现修磨机械手接触力和温度的原位感知。本发明的主要优点在于:通过计算FBG传感器中心波长偏移量来精确感知接触压力和温度,避免了应力过大和温度过高导致修磨工件损坏的问题,同时提高了修磨的效率和质量。此外,本发明具有原位感知、实时监测和简便高效等优点,可应用于灵巧机械手在高精度修磨等领域,具有很高的工程应用价值。
本发明授权一种修磨灵巧机械手多信息原位感知方法在权利要求书中公布了:1.一种修磨灵巧机械手多信息原位感知方法,其特征在于,原位感知对象包括修磨时的接触力和温度;在机械手指内布置多通道的差动式FBG传感阵列后,并将其依次与光纤光栅解调系统、上位机连接后,获取原位感知对象; 机械手指竖直布置;机械手指的修磨面为竖直面、位于机械手指的前侧且平行于左右方向,分为沿左右方向依次排列的n个区域,n≥6;FBG传感阵列包括2n支竖直布置的FBG传感器,2n支FBG传感器等分为n组,分别位于n个区域的正后侧;将位于区域r正后侧的两个FBG传感器的编号分别记为rf和rb,FBG传感器rf位于区域r和FBG传感器rb之间,r=1,2,...,n; 获取原位感知对象的步骤如下: 一标定阶段; i采集未施加载荷、温度环境固定为25℃时,FBG传感器rf的反射中心波长λBrf以及FBG传感器rb的反射中心波长λBrb; ii夹持机械手指,对区域r中位于最上方同时位于FBG传感器rf的正前侧的位置垂直施加不同的载荷F,获取FBG传感器rf的反射中心波长λFrf以及FBG传感器rb的反射中心波长λFrb; iii夹持机械手指,不施加载荷,分别改变区域r所处的温度环境T至不同值,获取FBG传感器rf的反射中心波长λTrf以及FBG传感器rb的反射中心波长λTrb; iv将λFrf减去λBrf得到ΔλFrf,将λFrb减去λBrb得到ΔλFrb,将λTrf减去λBrf得到ΔλTrf,将λTrb减去λBrb得到ΔλTrb; v以F为自变量x,以ΔλFrf-ΔλFrb为因变量y,在二维直角坐标系中一一描点,利用一次函数y=KrFx+crF,拟合得到KrF和crF; 以T为自变量x,以ΔλTrf+ΔλTrb为因变量y,在二维直角坐标系中一一描点,利用一次函数y=KrTx+crT,拟合得到KrT和crT; 二修磨阶段; a采集修磨过程时,FBG传感器rf的反射中心波长λrf以及FBG传感器rb的反射中心波长λrb; b将λrf减去λBrf得到Δλrf,将λrb减去λBrb得到Δλrb;将所有的Δλrf-Δλrb排序,选择其中最大的四个数据记为ΔλFmax1、ΔλFmax2、ΔλFmax3、ΔλFmax4,其中,ΔλFmax1为最大的数据,四者对应的区域的KrF分别记为KFmax1、KFmax2、KFmax3、KFmax4,四者对应的区域的crF分别记为cFmax1、cFmax2、cFmax3、cFmax4;将所有的Δλrf+Δλrb排序,选择其中最大的四个数据记为ΔλTmax1、ΔλTmax2、ΔλTmax3、ΔλTmax4,四者对应的区域的KrT分别记为KTmax1、KTmax2、KTmax3、KTmax4,四者对应的区域的crT分别记为cTmax1、cTmax2、cTmax3、cTmax4; c计算得到修磨时的接触力F*和温度T*,公式如下: F*=VFmax1F1+VFmax2F2+VFmax3F3+VFmax4F4; T*=VTmax1T1+VTmax2T2+VTmax3T3+VTmax4T4; VFmax1=|ΔλFmax1||ΔλFmax1|+|ΔλFmax2|+|ΔλFmax3|+|ΔλFmax4|; VFmax2=|ΔλFmax2||ΔλFmax1|+|ΔλFmax2|+|ΔλFmax3|+|ΔλFmax4|; VFmax3=|ΔλFmax3||ΔλFmax1|+|ΔλFmax2|+|ΔλFmax3|+|ΔλFmax4|; VFmax4=|ΔλFmax4||ΔλFmax1|+|ΔλFmax2|+|ΔλFmax3|+|ΔλFmax4|; VTmax1=|ΔλTmax1||ΔλTmax1|+|ΔλTmax2|+|ΔλTmax3|+|ΔλTmax4|; VTmax2=|ΔλTmax2||ΔλTmax1|+|ΔλTmax2|+|ΔλTmax3|+|ΔλTmax4|; VTmax3=|ΔλTmax3||ΔλTmax1|+|ΔλTmax2|+|ΔλTmax3|+|ΔλTmax4|; VTmax4=|ΔλTmax4||ΔλTmax1|+|ΔλTmax2|+|ΔλTmax3|+|ΔλTmax4|; ΔλFmax1=KFmax1×F1+cFmax1; ΔλFmax2=KFmax2×F2+cFmax2; ΔλFmax3=KFmax3×F3+cFmax3; ΔλFmax4=KFmax4×F4+cFmax4; ΔλTmax1=KTmax1×T1+cTmax1; ΔλTmax2=KTmax2×T2+cTmax2; ΔλTmax3=KTmax3×T3+cTmax3; ΔλTmax4=KTmax4×T4+cTmax4。
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