济南重工集团有限公司姚磊获国家专利权
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龙图腾网获悉济南重工集团有限公司申请的专利基于改进D-H方法的串联机械臂正向运动学建模方法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:CN114117683B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-11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:202111473624.1,技术领域涉及:G06F30/17;该发明授权基于改进D-H方法的串联机械臂正向运动学建模方法是由姚磊;许京伟;于普涟;刘国威;杨福广;阮久宏设计研发完成,并于2021-11-29向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于改进D-H方法的串联机械臂正向运动学建模方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于改进D‑H方法的串联机械臂正向运动学建模方法,建立串联机械臂连杆坐标系{i};分析串联机械臂D‑H参数,寻找D‑H参数不能完全描述机械臂连杆坐标系相对位置的情况;插入虚拟D‑H坐标系,其中虚拟D‑H坐标系Z轴的方向任意选择;利用D‑H方法分析含有虚拟D‑H坐标系的串联机械臂连杆参数,并带入机械臂连杆坐标系{i}相对于机械臂连杆坐标系{i‑1}的变换通式中,建立串联机械臂各关节相邻两连杆的坐变换矩阵建立串联机械臂末端连杆坐标系{n}相对于基座的坐标系{0}的描述,即串联机械臂正向运动学方程。该方法可任意增设虚拟D‑H坐标系,简化测绘过程,计算过程重复度高,便于编程运算;适用于任意构型的串联机械臂正向运动学建模。
本发明授权基于改进D-H方法的串联机械臂正向运动学建模方法在权利要求书中公布了:1.一种基于改进D-H方法的串联机械臂正向运动学建模方法,其特征是,包括以下步骤: 步骤S1,基于传统D-H方法,建立串联机械臂连杆坐标系{i},i为0-8的整数; 步骤S2,根据步骤S1的机械臂连杆坐标系,分析串联机械臂D-H参数,寻找D-H参数不能完全描述机械臂连杆坐标系相对位置的情况; 步骤S3,根据步骤S2分析结果,插入虚拟D-H坐标系,形成改进的D-H坐标系,其中虚拟D-H坐标系Z轴的方向任意选择,与串联机械臂相邻关节轴线垂直或者平行; 对于由关节i相连的相邻两个连杆i和连杆i-1,当虚拟D-H坐标系的Z轴与连杆i的Z轴平行时,虚拟D-H坐标系的X轴用来补充描述传统D-H方法不能完全描述的串联机械臂连杆参数;当虚拟D-H坐标系的Z轴与连杆i的Z轴垂直时,虚拟D-H坐标系的Z轴用来补充描述传统D-H方法不能完全描述的串联机械臂连杆参数; 坐标系{2a}为坐标系{1}和坐标系{2}之间的虚拟D-H坐标系,坐标系{5a}为坐标系{4}和坐标系{5}之间的虚拟D-H坐标系; 由于传统D-H方法中,坐标系{2}相对于坐标系{1},从Z1到Z2沿X1测量的距离为L1,虚拟D-H坐标系{2a}相对于坐标系{1},从Z1到沿X1测量的距离应保持L1不变,且能够描述坐标系{2}的原点与坐标系{1}的原点之间的距离d2;因此虚拟D-H坐标系{2a}的坐标原点应位于X1轴上,且位于坐标系{2}原点的正下方;虚拟D-H坐标系{2a}Z轴的方向与坐标系{2}Z轴的方向平行,坐标系{2a}X轴的方向满足D-H方法定义,且能够包含坐标系{2}的原点与坐标系{1}的原点之间的距离d2,因此,坐标系{2a}X轴方向垂直向上; 虚拟D-H坐标系{5a}的坐标原点与坐标系{5}重合,其Z轴的方向与坐标系{5}Z轴的方向垂直,根据D-H方法定义,其X轴的方向垂直纸面向里或外,虚拟D-H坐标系{5a}的Z轴为基础D-H坐标系{5}的原点与坐标系{4}的原点之间的距离d5的补充描述; 步骤S4,在步骤S3的基础上,利用D-H方法分析含有虚拟D-H坐标系的串联机械臂连杆参数; 步骤S5,利用改进的D-H坐标系,将步骤S4中建立的基于改进的D-H坐标系的串联机械臂连杆参数带入机械臂连杆坐标系{i}相对于机械臂连杆坐标系{i-1}的变换通式Ti i-1中,建立串联机械臂各关节相邻两连杆的坐变换矩阵 步骤S6,在步骤S5的基础上,建立串联机械臂末端连杆坐标系{n}相对于基座的坐标系{0}的描述,即串联机械臂正向运动学方程。
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