北京工業大學紀姝婷獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉北京工業大學申請的專利一種使用非線性混合摩擦模型計算準雙曲面機械臂關節運動參數的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:CN119458336B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-26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:202411656721.8,技術領域涉及:B25J9/16;該發明授權一種使用非線性混合摩擦模型計算準雙曲面機械臂關節運動參數的方法是由紀姝婷;王璇;張躍明設計研發完成,并于2024-11-19向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種使用非線性混合摩擦模型計算準雙曲面機械臂關節運動參數的方法在說明書摘要公布了:一種使用非線性混合摩擦模型計算準雙曲面機械臂關節運動參數的方法涉及機器人學的關節力學計算領域。傳統計算模型盡管在一定程度上能夠描述摩擦力與相對運動速度或接觸面正壓力之間的關系,但忽略了摩擦力的非線性特性,導致運動參數存在較大的誤差,無法滿足工業自動化技術快速發展的當下對于高精度機械臂的設計要求。所以為了提高機械臂關節運動參數計算的精度,本發明提出了一種使用非線性混合摩擦模型計算準雙曲面機械臂關節運動參數的方法,摩擦模型以Gauss摩擦模型為基礎,結合庫倫摩擦模型、粘滯摩擦模型和斯特里貝克摩擦模型,為后續機械臂的結構設計、桿件及機身制造和末端執行器軌跡控制提供更精確的前置計算手段。
本發明授權一種使用非線性混合摩擦模型計算準雙曲面機械臂關節運動參數的方法在權利要求書中公布了:1.一種使用非線性混合摩擦模型計算準雙曲面機械臂關節運動參數的方法,其特征在于,包括: 1通過限定工況中各關節的運動角度范圍和運動速度范圍,根據關節處材料和潤滑情況這兩個條件確定各關節摩擦參數的取值范圍;摩擦參數包括粘滯摩擦因數B、斯特里貝克曲線參數θsc、庫倫摩擦力矩Tfc、最大靜摩擦力矩值Tfs; 2通過SolidWorks三維軟件,拆解桿件結構,使用“刪除”或者“隱藏”功能將不參與計算的零部件從計算列表中去除,得到簡化的殼體三維模型,使用軟件內置計算功能獲取各連桿基本參數并繪制參數化建系圖; 連桿基本參數包括連桿質量,連桿質心位置,連桿慣性矩,連桿慣性張量值,且基本參數均為矩陣表達形式,行數為機械臂可動關節數; 3通過在Matlab軟件內安裝Robotic工具包后,通過輸入運行程序的反復調試過程,以逐步輸出機械臂運動過程的動畫文件; 4通過構建并執行運動學求解代碼得到忽略摩擦影響時各個關節運動參數,作為非線性混合摩擦模型的判斷條件;各個關節運動參數包括關節運動速度、末端執行器運動軌跡坐標點,關節驅動力矩Tθ; 5通過構建并執行非線性混合摩擦模型的計算模型并運行得到考慮摩擦對運行結果影響時各個關節運動參數,通過構建并執行動力學求解代碼得到忽略摩擦影響時各個關節力矩值;模型包括四個判斷區間,當速度落在不同區間時,代碼將運行不同的計算公式,該模型整體表達為: 其中,機械臂關節速度外作用力矩Tout,粘滯摩擦因數B,庫侖摩擦力矩Tfc,最大靜摩擦力矩Tfs,與斯特里貝克曲線的非線性度相關的經驗常數θsc,計算的輸出參數為機械臂該關節的摩擦力矩 6在相同時間段內,對比是否考慮摩擦時的關節力矩值,通過控制變量的方法繪制對比圖展示變化趨勢。
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