天津大學肖聚亮獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉天津大學申請的專利一種基于靈敏度分析的混聯機器人動力學參數辨識方法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:CN116476068B 。
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:202310506027.7,技術領域涉及:B25J9/16;該發明授權一種基于靈敏度分析的混聯機器人動力學參數辨識方法是由肖聚亮;羅在華;王銘禮;劉思江;趙煒設計研發完成,并于2023-05-08向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種基于靈敏度分析的混聯機器人動力學參數辨識方法在說明書摘要公布了:本發明公開了一種基于靈敏度分析的機器人動力學參數辨識方法,對機器人依次進行位置逆解、速度逆解、加速度逆解,用虛功原理建立機器人動力學模型,將機器人各個構件的慣性力和慣性力矩等效到對應的關鍵點,對五自由度機器人的動力學模型進行線性化,將待辨識參數分離出來,設位置、速度、加速度三者初始或結束時數值均為0,運動過程中滿足工作空間、位置、速度、加速度四者的參數約束,按照七次多項式規劃機器人各個關節的辨識軌跡;運行機器人過程中采集各個關節的位置信息和各個伺服電機的驅動電流,采用Sobol全局靈敏度分析方法,對線性化的動力學模型進行參數靈敏度分析,并辨識參數。本發明減少了待辨識參數,提高了辨識效率和精度。
本發明授權一種基于靈敏度分析的混聯機器人動力學參數辨識方法在權利要求書中公布了:1.一種基于靈敏度分析的混聯機器人動力學參數辨識方法,該混聯機器人為五自由度混聯機器人,其包括三自由度并聯機構和與之串接的具有兩個轉動自由度的串聯機構,三自由度并聯機構包括動平臺、第一主動臂、第二主動臂、第三主動臂、從動支撐臂、第一轉動支架及第二轉動支架;其中:動平臺周側鉸接有三個由伺服電機驅動伸縮的主動臂,依次為第一主動臂、第二主動臂、第三主動臂;動平臺后端固接有從動支撐臂;串聯機構包括由伺服電機驅動的AC軸雙擺頭,其中雙擺頭的C軸與動平臺轉動連接,雙擺頭的A軸與刀具連接;第一主動臂通過第一轉軸與第一轉動支架轉動連接;第一轉動支架通過第二轉軸與固定的軸承座轉動連接;第二主動臂、第三主動臂、從動支撐臂,對應通過第三轉軸、第四轉軸、第五轉軸與第二轉動支架轉動連接;第二轉動支架通過第六轉軸與固定的軸承座轉動連接;雙擺頭的C軸與A軸通過第七轉軸轉動連接;第一轉軸與第二轉軸的軸線垂直;第三轉軸、第四轉軸、第五轉軸的軸線相互平行且與第六轉軸的軸線垂直;第二轉動支架的中心位于第五轉軸的軸線與第六轉軸的軸線交點上;其特征在于,包括以下步驟: 步驟1,對混聯機器人依次進行位置逆解、速度逆解、加速度逆解,然后利用虛功原理建立混聯機器人的動力學模型,該動力學模型的動力學方程如下: F=Mξa+Cξv+G+τf; 其中: F=[F1F2F3τ4τ5]T; 式中: F1為第一主動臂的驅動力; F2為第二主動臂的驅動力; F3為第三主動臂的驅動力; τ4為C軸的驅動力矩; τ5為A軸的驅動力矩; f1為第一主動臂的移動副的摩擦力; f2為第二主動臂的移動副的摩擦力; f3為第三主動臂的移動副的摩擦力; τf4為C軸的轉動副的摩擦力矩; τf5為A軸的轉動副的摩擦力矩; 為混聯機器人的慣性矩陣; 為混聯機器人的離心力和哥式力矩陣; 為混聯機器人的重力向量; 為混聯機器人末端剛體刀尖點的廣義速度; 為混聯機器人末端剛體刀尖點的廣義加速度; 步驟2,將混聯機器人各個構件的慣性力和慣性力矩等效到對應的關鍵點,對五自由度混聯機器人的動力學模型進行線性化,將待辨識參數分離出來,得到如下公式: F=ΦP; 式中: Φ為混聯機器人的系統觀測矩陣; P為混聯機器人的待辨識動力學參數; 步驟3,設位置、速度、加速度三者初始或結束時數值均為0,運動過程中滿足工作空間、位置、速度、加速度四者的參數約束,按照七次多項式規劃混聯機器人各個關節的辨識軌跡; 步驟4,運行混聯機器人,運行過程中采集混聯機器人的各個關節的位置信息和各個伺服電機的驅動電流,獲得ξv、ξa、Φ、F; 步驟5,采用Sobol全局靈敏度分析方法,對線性化的動力學模型進行參數靈敏度分析,將待辨識慣性參數按照靈敏度高低分為三類:高靈敏度參數Phigh、低靈敏度參數Plow和零靈敏度參數Pzero;對于零靈敏度參數Pzero不做處理,對于低靈敏度參數Plow采用三維軟件自動導出數值,而對于高靈敏度參數Phigh采用遺傳算法進行辨識。
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