山東大學周樂來獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉山東大學申請的專利組合型八足機器人多約束運動規劃方法及系統獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN117182904B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-08-26發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202311204839.2,技術領域涉及:B25J9/16;該發明授權組合型八足機器人多約束運動規劃方法及系統是由周樂來;張翼;李貽斌;孫靖宇;耿兵厚;宋銳;榮學文設計研發完成,并于2023-09-18向國家知識產權局提交的專利申請。
本組合型八足機器人多約束運動規劃方法及系統在說明書摘要公布了:本發明公開了組合型八足機器人多約束運動規劃方法及系統,將八足機器人越障過程中的運動規劃分為擺動相足端軌跡規劃和越障規劃兩部分,越障規劃包括機身位置軌跡規劃和越障動作規劃。在擺動相足端軌跡規劃中,通過將擺動相分為攀登腿和非攀登腿,構建適用于多約束情況的雙圓弧基準曲線,進而設計三次均勻B樣條曲線作為攀登腿足端軌跡,調整控制點個數,適應障礙地形;在越障規劃中,通過將越障過程分為運動階段和姿態調整階段,分階段設計多約束條件,進行機身位置軌跡規劃和越障動作規劃,提高障礙地形的通過能力。建立的多約束運動規劃方法,考慮了越障過程中障礙地形對足端軌跡和機身姿態的影響,提高了組合型八足機器人的地形適應能力。
本發明授權組合型八足機器人多約束運動規劃方法及系統在權利要求書中公布了:1.組合型八足機器人多約束運動規劃方法,其特征是,包括: 將組合型八足機器人分為前后兩個四足機器人:第一四足機器人和第二四足機器人; 將結構化臺階地形作為障礙地形,將擺動相分為攀登腿和非攀登腿,建立攀登腿足端軌跡多約束條件下的雙圓弧基準曲線,在雙圓弧基準曲線的基礎上,建立控制點間距無碰撞不等式約束,設定雙圓弧基準曲線上的控制點個數,使控制點間距滿足控制點間距無碰撞不等式約束,通過控制點進而得到三次均勻B樣條曲線,將三次均勻B樣條曲線作為攀登腿攀登結構化臺階地形的擺動軌跡,將正弦曲線作為非攀登腿足端擺動軌跡; 設置組合型八足機器人的多個越障階段;基于攀登腿足端軌跡多約束條件針對每個越障階段建立第一和第二四足機器人機身前部、后部和腰部關節位置軌跡的多約束條件;基于機身前部、后部和腰部關節位置軌跡的多約束條件,得到每個越障階段前后四足機器人機身前部、后部和腰部關節位置軌跡; 所述攀登腿足端軌跡多約束條件,包括:攀登距離不等式約束、攀登狀態步長不等式約束、非攀登狀態步長不等式約束; 建立攀登狀態步長不等式約束表示為: 其中,表示八足機器人運動過程中各腿的步長,表示最小步長; 最小步長如下: 其中,表示攀登腿足端起點位置到結構化臺階地形的最短水平距離; 如下: 其中,為第一段圓弧半徑,為雙圓弧基準曲線起點出射角度; 最大步長定義為從支撐相切換到擺動相狀態時的足端起點位置到左側最大步長位置坐標的水平距離,表示如下: 其中,表示八足機器人各腿最大步長范圍,表示攀登腿足端起點在方向上的位置坐標; 非攀登狀態步長不等式約束表示為: 攀登腿足端起點位置到結構化臺階地形的最長水平距離定義為步長,表示如下: 攀登距離不等式約束表示為: ; 設置組合型八足機器人的多個越障階段;所述針對每個越障階段建立前后四足機器人機身前部、后部和腰部關節位置軌跡的多約束條件,A點表示第一四足機器人機身前端中心點的初始位置點,B點表示第一四足機器人機身后端中心點的初始位置點,C點表示腰部俯仰關節中心點的初始位置點,D點表示第二四足機器人機身前端中心點的初始位置點,E點表示第二四足機器人機身后端中心點的初始位置點,F點在第二四足機器人機身的外側,F點與E點距離為,F點、D點和E點三者在同一條直線上,、、、、、分別表示A、B、C、D、E、F點的位置坐標;其中,階段一的多約束條件,是指: 由機身位置參數軌跡的多約束條件可得機身在此階段下的位置軌跡; 階段一屬于姿態調整階段,設定步長為,機身長度為,表示腰部俯仰關節位置坐標,設階段一,第一四足機器人左前腿和右前腿均滿足攀登距離不等式約束和攀登狀態步長不等式約束;設定攀登過程中的腰部俯仰關節角度保持為,平動過程中的腰部俯仰關節角度保持為0,表示人為設定的機身俯仰角度;本階段將第一四足機器人機身俯仰角度由平動過程的0調整為,第二四足機器人機身俯仰角度保持為0; 首先保持腰部俯仰關節C點位置不變,第一四足機器人繞腰部俯仰關節C點進行順時針旋轉,直到第一四足機器人機身俯仰角度達到設定的時停止,第二四足機器人保持平動階段機身高度不變;在旋轉過程中,A點軌跡是以C為圓心,AC為半徑的圓弧,B點軌跡是以C為圓心,BC為半徑的圓弧,設單腿作為擺動相和支撐相的一個完整周期為,記為當前周期中的時刻,由0開始每次增加單位時間,最終增大到,,增大到后變為0,下一個完整周期開始繼續從由0增大到;腰部俯仰關節單位時間轉動角度記作; 按照攀登腿攀登結構化臺階地形的擺動軌跡、非攀登腿足端擺動軌跡和前后四足機器人機身前部、后部和腰部關節位置軌跡,完成越障動作。
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