湖南工商大學雷榮華獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉湖南工商大學申請的專利一種柔性臂、柔性關節空間機器人自適應切換控制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:CN119795189B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-23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:202510185758.5,技術領域涉及:B25J9/16;該發明授權一種柔性臂、柔性關節空間機器人自適應切換控制方法是由雷榮華;謝旭煒;李曉翠設計研發完成,并于2025-02-20向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種柔性臂、柔性關節空間機器人自適應切換控制方法在說明書摘要公布了:本發明公開了一種柔性臂、柔性關節空間機器人自適應切換控制方法,包括如下步驟:S1:建立了交變負載下受擾柔性臂、柔性關節空間機器人動力學模型;S2:分離出表征臂桿柔性的快變切換子系統一,并為其設計線性二次最優切換抑振器;S3:將交變負載下受擾柔性關節空間機器人模型分解為表征機械臂軌跡跟蹤的慢變切換子系統和表征關節彈性的快變切換子系統二;S4:對于快變切換子系統二,設計力矩比例?微分反饋切換抑振器,S5:對于慢變切換子系統,結合平均駐留時間法和復合滑模觀測器設計自適應切換控制器,實現交變負載工況下關節的角速度信號識別和機械臂的軌跡跟蹤。
本發明授權一種柔性臂、柔性關節空間機器人自適應切換控制方法在權利要求書中公布了:1.一種柔性臂、柔性關節空間機器人自適應切換控制方法,其特征在于,包括如下步驟: S1:結合假設模態法、動量守恒定律、彈性關節假設,應用拉格朗日法建立了交變負載下受擾柔性臂、柔性關節空間機器人動力學模型; S2:應用奇異攝動技術,從S1所述的交變負載下受擾柔性臂、柔性關節空間機器人動力學模型中分離出表征臂桿柔性的快變切換子系統一,并為其設計線性二次最優切換抑振器; S3:在S1所述的交變負載下受擾柔性臂、柔性關節空間機器人動力學模型基礎上建立交變負載下受擾柔性關節空間機器人模型,根據基于柔性補償器的奇異攝動技術,將交變負載下受擾柔性關節空間機器人模型分解為表征機械臂軌跡跟蹤的慢變切換子系統和表征關節彈性的快變切換子系統二; S4:對于快變切換子系統二,設計力矩比例-微分反饋切換抑振器,消除關節的彈性振動,保證運動的穩定性; S5:對于慢變切換子系統,結合平均駐留時間法和復合滑模觀測器設計自適應切換控制器,實現交變負載工況下關節的角速度信號識別和機械臂的軌跡跟蹤; 所述步驟S1的具體實現過程為: 結合假設模態法、角動量和線動量守恒定律、彈性關節假設,應用拉格朗日法可得交變負載下受擾柔性臂、柔性關節空間機器人的動力學模型,具體如下: ; ; 其中, 為系統對稱、正定的慣性切換矩陣,;為系統包含科氏力、離心力的切換列向量,;為外部擾動向量,;是一個分段切換函數,并在有限指數集之間任意取值,當時表示矩陣和處于激活狀態,激活狀態時矩陣對應向量為;為關節電機的輸出力矩列向量,;,為載體姿態角位移,為臂桿角位移列向量,表示向量的轉置矩陣;為柔性臂的模態坐標向量,和分別為柔性臂的一階和二階模態坐標;和為向量對時間t分別求解的一階導數和二階導數;和為向量對時間t求解的一階導數和二階導數;具體為驅動電機轉子角位移列向量;為驅動電機的轉動慣量矩陣;為表示柔性關節等效剛度系數的正定對角矩陣;為柔性臂桿剛度系數矩陣,和分別為柔性臂的一階剛度系數和二階剛度系數。
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