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龍圖騰網(wǎng)獲悉華南理工大學申請的專利一種帶臂無人機及其控制方法獲國家發(fā)明授權(quán)專利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國家知識產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號為：CN117885921B 。

龍圖騰網(wǎng)通過國家知識產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-09-12發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專利申請?zhí)?專利號為：202410004581.X，技術(shù)領(lǐng)域涉及：B64U10/14；該發(fā)明授權(quán)一種帶臂無人機及其控制方法是由劉偉;林振威;徐大波;黃華楊設(shè)計研發(fā)完成，并于2024-01-03向國家知識產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請。

本一種帶臂無人機及其控制方法在說明書摘要公布了：本發(fā)明涉及一種帶臂無人機及其控制方法，帶臂無人機包括傾轉(zhuǎn)四旋翼無人機、機械臂和控制模塊；傾轉(zhuǎn)四旋翼無人機包括機身、傾轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置和傾轉(zhuǎn)臂，機械臂安裝在機身下方，控制模塊安裝在機身上方，機身的兩側(cè)分別設(shè)有傾轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置；每個傾轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置驅(qū)動均連接有傾轉(zhuǎn)臂，傾轉(zhuǎn)臂由機身的前后延伸至機身的后方，傾轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置用于驅(qū)使傾轉(zhuǎn)臂在豎直平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)；每個傾轉(zhuǎn)臂的兩端分別設(shè)有可驅(qū)動轉(zhuǎn)動的旋翼機構(gòu)；機械臂、傾轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置和旋翼機構(gòu)均由控制模塊連接驅(qū)動。本發(fā)明中的帶臂無人機增加了對無人機俯仰動作的獨立控制，能夠?qū)崿F(xiàn)更高精度的跟蹤和定位，使得帶臂無人機可以進行更加精確的操作。

本發(fā)明授權(quán)一種帶臂無人機及其控制方法在權(quán)利要求書中公布了：1.一種帶臂無人機的控制方法，其特征在于：帶臂無人機包括傾轉(zhuǎn)四旋翼無人機、機械臂和控制模塊； 傾轉(zhuǎn)四旋翼無人機的機身上裝有視覺模塊和定位模塊，用于目標檢測和定位，機身的兩側(cè)分別設(shè)有傾轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置； 每個傾轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置均驅(qū)動連接有傾轉(zhuǎn)臂，傾轉(zhuǎn)臂由機身的前方水平延伸至機身的后方； 每個傾轉(zhuǎn)臂的兩端分別設(shè)有旋翼機構(gòu)； 傾轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置與控制模塊連接，控制模塊用于控制傾轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的動作； 機械臂安裝在傾轉(zhuǎn)四旋翼無人機的正下方，機械臂末端適配安裝不同類型的末端執(zhí)行器； 控制方法包括以下步驟， 通過傾轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置驅(qū)使傾轉(zhuǎn)臂在豎直平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，使傾轉(zhuǎn)臂以及設(shè)置于傾轉(zhuǎn)臂兩端的旋翼機構(gòu)產(chǎn)生傾斜； 通過驅(qū)動旋翼機構(gòu)產(chǎn)生升力，升力方向隨著傾轉(zhuǎn)臂的傾轉(zhuǎn)而改變，增加對無人機俯仰動作的獨立控制； 計算無人機到達目標位置所需的電機升力和力矩； 利用控制分配方案，將計算出的電機升力和力矩轉(zhuǎn)換為所需的舵機傾轉(zhuǎn)角和電機轉(zhuǎn)速； 根據(jù)轉(zhuǎn)換結(jié)果相應(yīng)調(diào)節(jié)舵機的轉(zhuǎn)角和電機的轉(zhuǎn)速； 分配方案包括，通過受力分析，得到舵機轉(zhuǎn)角和電機轉(zhuǎn)速產(chǎn)生電機升力和力矩的映射關(guān)系，通過代換，將電機升力和力矩到舵機轉(zhuǎn)角和電機轉(zhuǎn)速的映射關(guān)系求解問題轉(zhuǎn)換為二次規(guī)劃問題； 利用拉格朗日乘子法求解二次規(guī)劃問題，得到一組最優(yōu)解，從而得到電機升力和力矩到舵機轉(zhuǎn)角和電機轉(zhuǎn)速的映射關(guān)系； 其中，控制分配方案的具體步驟如下： 由于電機升力f與轉(zhuǎn)速ω之間存在映射關(guān)系： f＝CTω2； 其中CT為電機拉力系數(shù)，是已知的常數(shù)； 考慮力和力矩與舵機轉(zhuǎn)角和電機升力之間的關(guān)系，通過力和力矩產(chǎn)生的機理，得到舵機轉(zhuǎn)角和電機升力產(chǎn)生力和力矩的映射關(guān)系1： 其中Fx,Fy,Fz,τx,τy,τz為產(chǎn)生的力和力矩，fl1,fl2,fr1,fr2,αl,αr為四個電機提供的升力和兩個傾轉(zhuǎn)舵機的傾角，l,h,d,k為已知的常數(shù)，c·表示cos·，s·表示sin·； 令 flx＝fl1+fl2sinal；flz＝fl1+fl2cosal； frx＝fr1+fr2sinar；flz＝fr1+fr2cosar； f＝[flx,frx,flz,frz]T；F＝[Fx,Fz,τx,τz]T； 于是，可以得到一個四對四的線性映射關(guān)系，從而可以由F解出f的值； 進一步的，由 αl＝arctanflxflz；αr＝arctanfrxfrz； 可以解出fl1+fl2,fr1+fr2,αl,αr的值，結(jié)合映射關(guān)系1可以得到一個由三個方程組成的關(guān)于fl1,fl2,fr1,fr2的方程組，這是一個多解的問題，需要添加一些約束條件，來確定一組可行解； 給定如下目標函數(shù) 將控制分配問題轉(zhuǎn)換為非線性規(guī)劃問題，然后利用拉格朗日乘子法求解最優(yōu)解，得到所需的舵機轉(zhuǎn)角和電機升力，最后進一步將其換算為所需的舵機轉(zhuǎn)角和電機轉(zhuǎn)速。

如需購買、轉(zhuǎn)讓、實施、許可或投資類似專利技術(shù)，可聯(lián)系本專利的申請人或?qū)＠麢?quán)人華南理工大學，其通訊地址為：511458 廣東省廣州市南沙區(qū)環(huán)市大道南路25號華工大廣州產(chǎn)研院；或者聯(lián)系龍圖騰網(wǎng)官方客服，聯(lián)系龍圖騰網(wǎng)可撥打電話0551-65771310或微信搜索“龍圖騰網(wǎng)”。