廈門理工學院馬瑋城獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉廈門理工學院申請的專利磁懸浮水下機器人路徑跟隨控制方法、裝置、設備及介質獲國家發(fā)明授權專利權,本發(fā)明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN120085658B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-23發(fā)布的發(fā)明授權授權公告中獲悉:該發(fā)明授權的專利申請?zhí)?專利號為:202510550960.3,技術領域涉及:G05D1/43;該發(fā)明授權磁懸浮水下機器人路徑跟隨控制方法、裝置、設備及介質是由馬瑋城;涂佳鑫;宦智杰;李俊漾;馬一揚;孟令濤;張奕瑋;羅濤;李瑩;張靖杰設計研發(fā)完成,并于2025-04-29向國家知識產權局提交的專利申請。
本磁懸浮水下機器人路徑跟隨控制方法、裝置、設備及介質在說明書摘要公布了:本發(fā)明提供了一種磁懸浮水下機器人路徑跟隨控制方法、裝置、設備及介質,涉及水下機器人路徑跟隨控制領域,該方法通過一個集成電磁驅動、磁性懸浮基體和實時定位系統(tǒng)的智能控制架構,突破了傳統(tǒng)水下機器人在復雜環(huán)境下的運動控制瓶頸。在動態(tài)建模方面,考慮到磁力與流體阻力的相互作用,精準刻畫了機器人在水下的運動特性。采用李雅普諾夫穩(wěn)定性理論與滑模控制相結合的非線性控制策略,設計具有強魯棒性的軌跡跟蹤控制器,以確保機器人在復雜水下環(huán)境中能夠沿預定軌跡穩(wěn)定、高效地運行。這一發(fā)明不僅顯著提升了水下機器人的機動性和作業(yè)精度,還為海洋探索、資源開發(fā)和環(huán)境監(jiān)測等領域提供了更為可靠的解決方案,展現了巨大的應用潛力和市場價值。
本發(fā)明授權磁懸浮水下機器人路徑跟隨控制方法、裝置、設備及介質在權利要求書中公布了:1.一種磁懸浮水下機器人路徑跟隨控制方法,其特征在于,包括: 獲取定位器采集到的磁懸浮水下機器人基體在空間中的位置,并根據磁懸浮水下機器人基體在空間中的位置和物理學原理建立磁懸浮水下機器人基體的運動學模型; 基于李雅普諾夫穩(wěn)定性理論、磁懸浮水下機器人基體在空間中的位置和磁懸浮水下機器人基體的運動學模型,計算磁懸浮水下機器人基體位置的穩(wěn)態(tài)誤差,并根據穩(wěn)態(tài)誤差對磁懸浮水下機器人基體的位置進行調整,以使磁懸浮水下機器人基體能夠按照期望路徑進行穩(wěn)定運動; 根據磁懸浮水下機器人基體在空間中的位置和物理學原理建立磁懸浮水下機器人基體的運動學模型,具體為: 根據牛頓第二定律,確定磁懸浮水下機器人基體運動時的磁力與質量之間的關系,其公式為:,其中,為磁懸浮水下機器人基體的質量,為磁懸浮水下機器人基體在空間中的位置,是磁懸浮機器人在環(huán)境中受到的擾動,為磁力,為粘滯阻力; 基于牛頓第二定律,在三維空間中進行分析,得到磁力,其中,為磁矩,為磁場的磁通密度,為梯度算符,用于計算空間中場的梯度; 根據斯托克斯定律確定磁懸浮水下機器人基體在溶液介質中運動時,受到的粘滯阻力,其中,為液體粘滯系數,為粒子的半徑,為磁懸浮水下機器人基體的運動速度; 將磁場力與磁懸浮水下機器人和磁場中心之間的水平距離近似為線性關系,其數學表達式為:,其中,為與水平距離線性化后的關系系數,為磁懸浮水下機器人在三維空間中所受磁力總和,為機器人在方向所受磁力,為機器人在方向所受磁力,為機器人在方向所受磁力,為轉置符號,為電磁線圈中流過的電流,為電磁驅動器與機器人之間水平距離的臨界值,一旦超出這個臨界值,磁場力會隨著距離的增加而減小; 設水平距離,并基于上述公式得到磁懸浮水下機器人基體的運動學模型:,其中,為磁場中心軸線在平面的位置,為磁懸浮水下機器人基體在平面上的位置,為斯托克斯阻力系數,為擾動。
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