恭喜北京化工大学黄冉获国家专利权
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龙图腾网恭喜北京化工大学申请的专利牵引式导盲腿臂机器人获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115944509B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-04-25发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310159812.X,技术领域涉及:A61H3/06;该发明授权牵引式导盲腿臂机器人是由黄冉;许崇航;曹政才;黄泽华设计研发完成,并于2023-02-24向国家知识产权局提交的专利申请。
本牵引式导盲腿臂机器人在说明书摘要公布了:本发明公开了牵引式四足导盲腿臂机器人,包括:导盲腿臂机器人本体;导盲腿臂机器人腿足,所述腿足用于支撑机器人身体;机械臂,导盲腿臂机器人与机械臂连接;导盲腿臂机器人通过机械臂对盲人进行引导。本发明所述牵引式导盲腿臂机器人对复杂室外环境有着更好的适应能力,腿臂协调控制算法使得机器人在行走过程中有更好的稳定性;复合场景感知模块使得机器人能够实时进行三维重建和环境信息识别;定位模块使得机器人能够实时对人‑机进行全局定位;盲人位姿跟踪模块使得机器人可以实时跟踪盲人、测量盲人位姿及检测后侧向环境;触觉提示模块可以将台阶信息反馈给盲人,使得机器人与盲人之间的交互更加便利化和人性化,实现自主引导。
本发明授权牵引式导盲腿臂机器人在权利要求书中公布了:1.牵引式导盲腿臂机器人,其特征在于,包括:牵引式导盲腿臂机器人本体,所述牵引式导盲腿臂机器人本体设置有牵引式导盲腿臂机器人控制模块;牵引式导盲腿臂机器人腿足,所述牵引式导盲腿臂机器人腿足用于支撑机器人本体;机械臂,牵引式导盲腿臂机器人本体与机械臂连接;机械臂包括牵引臂,牵引臂上带有柔性关节;手柄,手柄与机械臂相连接;牵引式导盲腿臂机器人通过机械臂上的手柄对盲人进行引导;面向位姿调整的视觉伺服牵引控制框架:包括阻抗控制模块,阻抗参数优化模块,贝叶斯人体运动意图预估模块,位置控制模块,牵引力控制模块;首先贝叶斯人体运动意图预估模块预估人体的运动意图及人体阻抗参数,将信息传输到阻抗控制模块及阻抗参数优化模块,阻抗参数学习后传回贝叶斯人体运动意图预估模块,阻抗控制模块与位置控制模块,牵引力控制模块相连接,实现机械臂主观移动意图有约束,并以合适的力牵引盲人;面向盲人位姿调整的视觉伺服牵引控制设计,首先,将四足机器人作为牵引臂的稳定操作平台,根据所感知的环境确定机器人腿部构型,调节机器人躯干位置;其次,建立图像空间与牵引臂的关节空间映射关系,基于深度独立交互矩阵实现深度信息解耦,并根据图像信息在局部规划牵引臂末端运动轨迹;最后,针对牵引臂动力学模型和人-机力交互模型,基于贝叶斯估计学习阻抗参数,设计人在回路的阻抗控制策略,安全牵引盲人至期望的相对位姿;所述牵引式导盲腿臂机器人采用人-机协调运动控制方法,首先,根据人-机交互力测量值、人-机相对位姿及环境信息,设计倾覆力矩优化器确定躯干期望位姿;其次,基于躯干单刚体的动力学模型和逆运动学将躯干的期望轨迹转化为5个虚拟控制器的输出,从步态库选择步态后,规划牵引臂、摆动足和支撑足的末端运动轨迹;最后,根据5个虚拟作动器的输出,针对单条腿臂的动力学模型,整体考虑闭链腿臂末端位置约束、牵引臂与盲人力约束、摆动腿和支撑腿末端运动约束、足端摩擦锥约束、牵引空间约束以及关节限位约束,提出一种基于差分动态规划和乘子交替方向的多目标优化方法,面向腿臂的动力学模型并行求解以生成满足全部约束条件的关节力矩,实现机器人顺应牵引导盲作业。
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