農業農村部南京農業機械化研究所丁文芹獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉農業農村部南京農業機械化研究所申請的專利一種基于振動反饋的機械臂姿態穩定調節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:CN120491443B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-09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:202510994225.1,技術領域涉及:G05B13/02;該發明授權一種基于振動反饋的機械臂姿態穩定調節方法是由丁文芹;薛廣玉;胡良龍;彭寶良;張延化;王公仆;高學梅;吳惠昌;陳有慶;劉浩魯;錢秋波;戴紅衛設計研發完成,并于2025-07-18向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種基于振動反饋的機械臂姿態穩定調節方法在說明書摘要公布了:本發明涉及農業機器人運動控制技術領域,具體涉及一種基于振動反饋的機械臂姿態穩定調節方法,包括以下步驟:S1:實時采集機械臂末端執行器的振動信號;S2:對振動信號進行頻域分析和幅值?相位分解,提取機械臂在XYZ軸方向上的振動特征參數;S3:結合地形傾斜角度數據生成多軸振動矢量;S4:計算各關節的姿態補償參數;S5:根據姿態補償參數生成機械臂關節角度調整指令;S6:循環執行S1至S5,直至振動幅值低于預設閾值。本發明,通過實時提取多軸振動特征并利用抗偏移、抗傾覆矩陣計算關節補償角度,實現機械臂在高頻擾動環境下的快速穩定姿態控制,從而顯著提高末端定位精度與整體運行可靠性。
本發明授權一種基于振動反饋的機械臂姿態穩定調節方法在權利要求書中公布了:1.一種基于振動反饋的機械臂姿態穩定調節方法,其特征在于,包括以下步驟: S1:通過安裝在機械臂末端的振動傳感器組實時采集機械臂末端執行器的振動信號; S2:對S1采集的振動信號進行頻域分析和幅值-相位分解,提取機械臂在XYZ軸方向上的振動特征參數,所述振動特征參數包括振動主頻、振幅分布及相位偏移量; S3:將振動特征參數輸入地形檢測模塊,結合地形傾斜角度數據生成多軸振動矢量,所述多軸振動矢量包括平移振動分量和旋轉振動分量; 所述S3具體包括: S31:將S2中提取的三個軸向振動特征參數分別作為輸入向量元素構建初始振動狀態向量,所述三個振動特征參數包括X軸、Y軸和Z軸方向上的振動主頻、幅值分布與相位偏移量; S32:獲取當前機械臂工作區域的地形傾斜角度數據,所述地形傾斜角度數據由預置的傾角傳感器測得,并包含相對于水平面的俯仰角度與橫滾角度兩項數據; S33:基于地形傾斜角度數據,對初始振動狀態向量進行坐標旋轉變換,將局部坐標系下的振動參數映射至全局地形坐標系中,從而獲得地形修正后的振動狀態描述; S34:依據變換后各軸向上的加速度投影值,分別計算線性平移方向上的合成振動分量和由于質心偏移所引起的旋轉振動分量,并將其合并構建為多軸振動矢量; 所述S34具體包括: S341:對地形修正后的振動狀態向量進行投影計算,分別獲取X軸、Y軸與Z軸方向在地形坐標系下的分量,記為; S342:將所述加速度分量代入平移矢量計算表達式,得到線性平移方向上的合成振動分量,具體公式為:; S343:獲取機械臂末端執行器的結構幾何參數,包括質心坐標,相對于各軸旋轉中心的距離; S344:依據加速度分量和質心偏移距離,計算由平移激勵誘發的旋轉慣性響應,得到三個方向上的旋轉振動分量,進而求取旋轉矢量合成值,其計算公式為:,其中;分別表示末端執行器質心相對于X,Y,Z軸的偏移距離; S4:基于多軸振動矢量構建抗偏移系數矩陣和抗傾覆系數矩陣,通過反向驅動算法計算各關節的姿態補償參數; 所述S4具體包括: S41:將S3中獲得的多軸振動矢量拆分為線性平移振動分量與旋轉振動分量,分別記為平移矢量與旋轉矢量; S42:依據平移矢量在各方向上的分布比例及末端執行器距各關節的連接臂長度,計算機械臂在不同姿態下對各關節產生的偏移響應強度,進而構建三維抗偏移系數矩陣; S43:依據旋轉矢量的分布方向及機械臂各段質心相對位置,評估振動能量向各轉動自由度的傳遞關系,并結合轉動慣量分布構建抗傾覆系數矩陣; S44:將上述兩種系數矩陣作為輸入參數,聯合當前機械臂各關節的初始角度、關節剛度與末端擾動方向,通過反向驅動算法進行逆向姿態計算,獲得每個關節在當前姿態下的補償角度修正量; S45:將修正量整合為姿態補償參數集; S5:根據姿態補償參數生成機械臂關節角度調整指令,以驅動機械臂各關節執行反向補償動作; S6:循環執行S1至S5步驟,直至機械臂末端執行器的振動幅值低于預設閾值。
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