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公开(公告)号：CN116638523A
公开(公告)日：2023-08-25
申请号：CN202310730139.0
申请日：2023-06-20
Applicant: 山东理工大学
IPC: B25J9/16
Abstract: 本发明公开了一种基于静力学模型的同轴绳驱机器人末端力感知方法与系统，计算机存储介质。本发明建立的静力学模型考虑了同轴绳驱机器人的外部负载力、绳与孔间的摩擦力、关节间的摩擦力、绳索的驱动力、同轴绳驱机器人的重力和其整臂构型。该同轴绳驱机器人静力学模型的建模方法包括：建立同轴绳驱机器人的连杆坐标系；以库伦摩擦模型计算同轴绳驱机器人的绳与孔间的摩擦力与关节间的摩擦力；计算各力产生的力矩；建立各连杆的受力平衡方程与力矩平衡方程。在给定绳索驱动力并通过机器视觉获取同轴绳驱机器人整臂构型的基础上，基于建立的静力学模型可计算出同轴绳驱机器人末端的受力，从而实现在同轴绳驱机器人末端无法安装传感器的情况下仍然可以达到末端力感知的目的。
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公开(公告)号：CN116652954A
公开(公告)日：2023-08-29
申请号：CN202310697176.6
申请日：2023-06-13
Applicant: 山东理工大学
Abstract: 本发明提出了一种用于同轴绳驱机械臂的双圆弧拟合方法及系统、计算机存储介质。该方法通过优化末端切线，可以实现末端切线变化与同轴绳驱机械臂构型同步调整。通过改变双圆弧起点的位置，可以实现同轴绳驱机械臂工作关节数为整数。通过改变同轴绳驱机械臂比例系数，可以调整双圆弧各弧段的比例和同轴绳驱机械臂构型。结果表明，该方法能够解决末端实际轨迹和规划轨迹偏差大且有跳跃现象的问题，提高了同轴绳驱机械臂控制的精度且双圆弧拟合算法规划与实际偏差较小。因此该方法在实时控制上具有明显的优势。
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公开(公告)号：CN115533920A
公开(公告)日：2022-12-30
申请号：CN202211420266.2
申请日：2022-11-15
Applicant: 山东理工大学
IPC: B25J9/16
Abstract: 本发明公开了一种求解绳驱机械臂逆运动学的协同规划方法及系统、计算机存储介质，其中方法如下：选取绳驱机械臂的末端点和部分中间关节的交点作为被控制点；在被控制点附近则自由设定对应的控制点；计算控制点和被控制点之间的欧几里得距离（欧式距离）；结合梯度投影法，将计算得到的欧式距离作为优化目标函数，通过调整控制点及比例因子等参数则可以在绳驱机械臂自运动空间内完成整臂构型的调整。规划方式为：当任意欧式距离大于对应安全阈值时，则通过基于梯度投影法的全局优化使得欧式距离逼近零，从而优化绳驱机械臂的整臂自由度，使得绳驱机械臂的整臂构型与控制点所设定构型的一致性达到最优化状态，实现“整臂构型‑末端位姿”协同规划目标。
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公开(公告)号：CN116728412A
公开(公告)日：2023-09-12
申请号：CN202310818347.6
申请日：2023-07-05
Applicant: 山东理工大学
IPC: B25J9/16
Abstract: 本发明公开一种同轴绳驱机器人的空间双圆弧规划方法及系统、计算机存储介质。该方法的核心在于输入变量为空间中两个点及其位移方向，输出变量为同轴绳驱机器人的空间双圆弧构型。该方法通过调整同轴绳驱机器人起点和终点的位置及其相应的指向方向，可以调整同轴绳驱机器人机械臂的弯曲程度。通过判断方向向量之间的夹角值，可以预先判断同轴绳驱机器人整臂的空间构型是C型还是S型。通过调整同轴绳驱机器人圆弧自由参数（即同轴绳驱机器人参数u与v）的值，可以调整同轴绳驱机器人重叠部分以及分离部分的长度。当给定点与其相应切矢量共面时，空间双圆弧可以转化为平面双圆弧。该方法可以实现对同轴绳驱机器人空间构型的参数化，便于控制同轴绳驱机器人进行无干涉运动轨迹规划。
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公开(公告)号：CN115958593A
公开(公告)日：2023-04-14
申请号：CN202211431407.0
申请日：2022-11-15
Applicant: 山东理工大学
Abstract: 本发明公开了一种基于对偶向量的智能破拆机器人碰撞检测方法及系统、计算机存储介质，属于仿真技术领域。所述方法具体实施方式包括：将三维空间中的障碍物用空间几何模型进行建模；基于所建立的模型，将破拆机器人和障碍物简化为简单的几何结构；几何结构用多条线段来近似；将空间几何模型间的碰撞检测转换为线段与点或线段与线段间的碰撞检测。本碰撞检测方法分为粗略检测和精细检测两个阶段。优先进行粗略检测，若未发生碰撞，则检测结束；若发生碰撞，则进行精细检测，最终判断碰撞是否发生。由此，解决了现有技术中仅使用简单模型对于障碍物进行包络导致检测精度较低和仅使用精细模型进行检测导致计算负荷较大的技术问题，从而提高仿真中碰撞检测的实用性。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN115648219A
公开(公告)日：2023-01-31
申请号：CN202211426538.X
申请日：2022-11-15
Applicant: 山东理工大学
Abstract: 本发明公开了一种绳驱机械臂变刚度规划方法及系统、计算机存储介质，用于控制绳驱机械臂的刚度，有利于绳驱机械臂完成各种复杂的如太空探测、维修、空间对接和卫星抓捕等任务。其中方法如下：首先，建立绳驱机械臂的解析刚度模型，用于计算绳驱机械臂的刚度，并分析了影响绳驱机械臂刚度的因素；其次，选取绳驱机械臂的末端点和任意中间关节的交点作为被控制点，在被控制点附近自由设定对应的控制点；进一步地，基于选择的控制点和被控制点，结合梯度投影法优化绳驱机械臂的整体构型，以获得具有工作要求所需刚度的对应构型。如果刚度依然不能满足作业需求，只需调整绳索张力进一步优化刚度，即可平稳、灵活的控制绳驱机械臂的刚度，从而使绳驱机械臂完成各种刚度需求任务。
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公开(公告)号：CN119897849A
公开(公告)日：2025-04-29
申请号：CN202510030954.5
申请日：2025-01-09
Applicant: 山东理工大学
Abstract: 本发明提出了同轴绳驱机器人的平面三圆弧构型规划方法及系统、计算机存储介质。该方法通过将同轴绳驱机器人进行参数化处理，将同轴绳驱机器人的几个特殊点定义为近端控制点、远端控制点、关键控制点、自由控制点和连接控制点，而后给定近端控制点与远端控制点的位置坐标和对应的切矢方向以及曲率圆的圆心坐标，进而求解C型、S型和双S型的整臂构型。结果表明，该方法能够给出合理的运动学逆解和构型规划，并且平面三圆弧构型规划方法的计算效率高。因此该方法在实时控制上具有明显的优势。
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公开(公告)号：CN115958593B
公开(公告)日：2024-10-11
申请号：CN202211431407.0
申请日：2022-11-15
Applicant: 山东理工大学
Abstract: 本发明公开了一种基于对偶向量的智能破拆机器人碰撞检测方法及系统、计算机存储介质，属于仿真技术领域。所述方法具体实施方式包括：将三维空间中的障碍物用空间几何模型进行建模；基于所建立的模型，将破拆机器人和障碍物简化为简单的几何结构；几何结构用多条线段来近似；将空间几何模型间的碰撞检测转换为线段与点或线段与线段间的碰撞检测。本碰撞检测方法分为粗略检测和精细检测两个阶段。优先进行粗略检测，若未发生碰撞，则检测结束；若发生碰撞，则进行精细检测，最终判断碰撞是否发生。由此，解决了现有技术中仅使用简单模型对于障碍物进行包络导致检测精度较低和仅使用精细模型进行检测导致计算负荷较大的技术问题，从而提高仿真中碰撞检测的实用性。
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公开(公告)号：CN116117788A
公开(公告)日：2023-05-16
申请号：CN202211277353.7
申请日：2022-10-18
Applicant: 山东理工大学
IPC: B25J9/16
Abstract: 本发明公开了一种绳驱机械臂卷积动态加加速度规划方法及系统、计算机存储介质，将绳驱机械臂的绳索加速度和速度用二次连续卷积的方法进行规划；通过机器人逆运动学的方法将绳驱机械臂任务空间的期望末端位移转换为关节空间的关节角度变化；通过机器人正运动学的方法将绳驱机械臂关节空间的关节角度变化转换为绳索空间的绳索位移变化和速度变化；根据期望绳索位移的大小，划分了四种位移情况：超长位移、长位移、中位移和短位移；根据绳驱机械臂期望绳索位移的大小选择位移情况；动态设定加加速度的大小；采用二次连续卷积的方法规划出期望的绳索加速度和速度；卷积规划的运动过程包括：加速运动、匀减速运动，匀速运动、匀变加速度的加速运动和减速运动。
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公开(公告)号：CN116021508A
公开(公告)日：2023-04-28
申请号：CN202211420246.5
申请日：2022-11-15
Applicant: 山东理工大学
Abstract: 本发明提出了一种基于平面双圆弧的同轴绳驱机器人规划方法及系统、计算机存储介质。该方法通过改变终止点的切线方向以及调整内段和外段圆心角的角度，可以调整同轴绳驱机器人的臂型。通过调整平面双圆弧的弧长与圆心角的比值，实现“C”型、“S”型的轨迹设计。通过对同轴绳驱机器人整臂的运动学计算，指导同轴绳驱机器人的运动轨迹规划。该方法能够给出合理的运动学逆解和构型规划，且平面双圆弧规划方法的计算效率高。因此该方法在实时控制上具有明显的优势。
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