中国科学院苏州生物医学工程技术研究所刘斌获国家专利权
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龙图腾网获悉中国科学院苏州生物医学工程技术研究所申请的专利基于全域触觉感知的连续体机器人自适应控制方法及系统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:CN121552400B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-21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:202610100300.X,技术领域涉及:B25J9/16;该发明授权基于全域触觉感知的连续体机器人自适应控制方法及系统是由刘斌;陈宇飞;沙连森;翁志轩;张文彬;李永斌;姚兴亮设计研发完成,并于2026-01-26向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于全域触觉感知的连续体机器人自适应控制方法及系统在说明书摘要公布了:本发明提供基于全域触觉感知的连续体机器人自适应控制方法及系统,涉及连续体机器人领域,通过共形贴附的柔性阵列压力传感器,直接测量机器人本体全域的接触力,克服了现有末端力传感器存在的感知盲区问题,同时避免了光纤光栅方案的高成本与刚度增加问题,实现了低成本、高柔性的全域力感知;异质模量结构设计有效解决了大形变环境下柔性传感器测量失准的难题;自适应导纳控制策略使机器人能根据实时触觉信息动态调整柔顺特性,显著提升了在敏感环境如手术中的操作安全性;传感器方案与控制框架具有良好的普适性,可适用于不同结构的连续体机器人平台。
本发明授权基于全域触觉感知的连续体机器人自适应控制方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种基于全域触觉感知的连续体机器人自适应控制方法,其特征在于,所述连续体机器人外表面贴附有柔性阵列压力传感器,所述柔性阵列压力传感器为具有异质模量分区的传感器,其高模量传感区贴附于连续体机器人的刚性段,其低模量拉伸区贴附于连续体机器人的形变段,用以保证在连续体机器人全姿态下压力测量信号的连续与稳定,所述方法包括以下步骤: 获取所述柔性阵列压力传感器输出的二维压力分布数据; 基于所述连续体机器人的运动学模型,将所述二维压力分布数据映射到三维操作空间,以确定接触力的三维作用位置; 根据所确定的接触力大小与分布模式,动态调整用于导纳控制的平滑参数; 利用调整后的平滑参数,生成对连续体机器人本体的运动控制指令,以实现柔顺交互; 所述平滑参数包括期望虚拟刚度值和期望虚拟阻尼值; 所述动态调整用于导纳控制的平滑参数的调整策略为:接触力越大,期望虚拟刚度值越小,期望虚拟阻尼值越大; 所述根据所确定的接触力大小与分布模式,动态调整用于导纳控制的平滑参数步骤包括: 设定压力阈值与安全阈值,且所述安全阈值大于所述压力阈值; 当所有传感单元压力小于所述压力阈值时,判定为无接触状态,将期望虚拟刚度值调整至第一虚拟刚度范围内,同时将期望虚拟阻尼值调整至第一虚拟阻尼度范围内,以保证定位精度与系统响应; 当任一传感单元压力大于所述压力阈值且所有传感单元压力小于所述安全阈值时,判定为轻微接触状态,将期望虚拟刚度值调整至第二虚拟刚度范围内,同时将期望虚拟阻尼值调整至第二虚拟阻尼度范围内,以增强机器人的柔顺性与交互平稳性;其中,所述第二虚拟刚度范围小于所述第一虚拟刚度范围,所述第二虚拟阻尼度范围大于所述第一虚拟阻尼度范围; 当任一传感单元压力大于安全阈值时,判定为碰撞风险状态,将期望虚拟刚度值调整至第三虚拟刚度范围内,同时将期望虚拟阻尼值调整至第三虚拟阻尼度范围内,以实现快速冲击吸收与主动避让;其中,所述第三虚拟刚度范围小于所述第二虚拟刚度范围,所述第三虚拟阻尼度范围大于所述第二虚拟阻尼度范围。
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