同濟大學王志鵬獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉同濟大學申請的專利基于多模態信號融合的機器人類人阻抗控制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:CN116300436B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-08-29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:202310154443.5,技術領域涉及:G05B13/04;該發明授權基于多模態信號融合的機器人類人阻抗控制方法及系統是由王志鵬;馬家駿;何斌;周艷敏;蔣爍設計研發完成,并于2023-02-23向國家知識產權局提交的專利申請。
本基于多模態信號融合的機器人類人阻抗控制方法及系統在說明書摘要公布了:本發明公開了一種基于多模態信號融合的機器人類人阻抗控制方法及系統,包括模仿學習階段、強化學習階段和行為控制階段,所述模仿學習階段用于通過傳感器從人類演示中學習任務相關的剛度幾何,使用運動重定向方法將其遷移到機器人任務中,然后再現學習到的軌跡輪廓、剛度輪廓,用于對機器人強化學習模型進行訓練,所述強化學習階段用于提高控制器在線適應的能力,將任務剛度輪廓以一種自適應最優的方式提供給機器人,進而對機器人的關節位置、關節角度和接觸力進行仿人阻抗控制。通過強化學習模型設置自適應率,建立接觸力和位姿的順應性關系,實現機器人在精細抓取任務中的柔順行為,解決了機器人抓取力控制過程中的對各種物體的自適應性。
本發明授權基于多模態信號融合的機器人類人阻抗控制方法及系統在權利要求書中公布了:1.基于多模態信號融合的機器人類人阻抗控制方法,其特征在于:包括模仿學習階段、強化學習階段和行為控制階段;其中, 模仿學習階段,首先,應用傳感器從人類演示中得到多模態信號,并通過閉環運動學算法學習若干與任務相關的有物理意義的參數;使用運動重定向方法將所述參數遷移到機器人任務中,用于訓練高斯混合模型,通過高斯混合回歸獲取由動態運動基元組成的軌跡輪廓和剛度輪廓;所述多模態信號包括數據手套采集的人手位姿信號和觸覺信號、相機采集的人手行為和手臂姿勢視覺信號、肌電傳感器采集的手臂肌電信號;所述任務相關的有物理意義的參數包括抓取各類物體時手指接觸力、手指關節角、接觸點的笛卡爾坐標和手臂的關節角; 強化學習階段,構建強化學習模型,應用環境動力學模型獲取的仿真樣本數據和模仿學習階段生成的軌跡輪廓和剛度輪廓對強化學習模型進行訓練,獲得任務剛度輪廓在線調整策略;所述強化學習模型包括狀態空間和動作空間,其中,狀態空間包括觸覺接觸力絕對值和下一時刻增量、手指關節角度絕對值和下一時刻增量、觸覺接觸的笛卡爾位置絕對值和下一時刻增量;動作空間包括手指移動、手指重新打開指示,末端執行器位姿調整、舉起和抓取剛度;應用如下公式獲取強化學習模型的優化目標: , 其中,為初始狀態的概率分布,為用于機器人控制的參數化的強化學習策略網絡,為動作空間,為狀態空間,,為用于機器人控制的參數化更新前的強化學習策略網絡,為截斷函數,為用于控制截斷范圍的超參數,是優勢函數的估計器,是狀態價值的預測函數; 行為控制階段,將任務剛度輪廓以一種自適應最優的方式提供給機器人,對機器人的關節位置、關節角度和接觸力進行類人阻抗控制。
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