恭喜山東大學高樹華獲國家專利權
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龍圖騰網恭喜山東大學申請的專利攀爬機器人輕量化大負載動態磁吸附裝置及其控制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:CN119370220B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-05-16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:202411950067.1,技術領域涉及:B62D57/024;該發明授權攀爬機器人輕量化大負載動態磁吸附裝置及其控制方法是由高樹華;楊坤蒙;王靜;王正方設計研發完成,并于2024-12-27向國家知識產權局提交的專利申請。
本攀爬機器人輕量化大負載動態磁吸附裝置及其控制方法在說明書摘要公布了:本發明屬于磁吸裝置領域,為解決電磁吸附機器人穩定性差的問題,提供了攀爬機器人輕量化大負載動態磁吸附裝置及其控制方法。其中,攀爬機器人輕量化大負載動態磁吸附裝置包括永磁鐵保護機構和磁吸附輪;磁吸附輪設置在攀爬機器人的攀爬執行機構末端;磁吸附輪包括柔性輪面,柔性輪面內包裹有Halbach陣列電磁鐵;Halbach陣列電磁鐵用于當線圈通電時產生磁場強度,以使得磁吸附輪吸附在鋼結構上;磁吸附輪上還設置有磁場強度檢測模塊;磁場強度檢測模塊與控制模塊相連;永磁鐵保護機構與控制模塊相連。其能夠滿足高負載情況下的能效需求同時實現更復雜的任務適應和環境感知能力。
本發明授權攀爬機器人輕量化大負載動態磁吸附裝置及其控制方法在權利要求書中公布了:1.一種攀爬機器人輕量化大負載動態磁吸附裝置,其特征在于,包括:永磁鐵保護機構和磁吸附輪;所述磁吸附輪設置在攀爬機器人的攀爬執行機構末端;所述磁吸附輪包括柔性輪面,所述柔性輪面內包裹有Halbach陣列電磁鐵;所述Halbach陣列電磁鐵外纏繞有線圈,所述線圈與電源模塊相連;所述Halbach陣列電磁鐵用于當線圈通電時產生磁場強度,以使得磁吸附輪吸附在鋼結構上;所述磁吸附輪上還設置有磁場強度檢測模塊;所述磁場強度檢測模塊與控制模塊相連,用于檢測Halbach陣列電磁鐵的磁場強度并傳送至控制模塊;所述永磁鐵保護機構布設在攀爬機器人內部且處于非工作狀態;所述永磁鐵保護機構與控制模塊相連;所述控制模塊用于將磁場強度檢測模塊傳送來的Halbach陣列電磁鐵的磁場強度與預設磁場強度閾值進行比較,來控制永磁鐵保護機構切換為工作狀態,使得攀爬機器人吸附在鋼結構上;所述控制模塊還用于:將Halbach陣列電磁鐵的當前磁場強度轉換為當前吸附力;根據當前吸附力及設定的目標吸附力與外部負載變化,利用模糊規則算法動態調整PWM信號占空比,來控制電源模塊的輸出電流大小,實現對磁場強度的閉環控制;利用模糊規則算法動態調整PWM信號占空比的表達式為: ; ; ;;其中,表示輸出變量的可能值范圍,表示多規則模糊推理隸屬度函數;和分別為吸附力和負載變化;表示攀爬機器人在第種姿態下的模糊推理隸屬度函數;表示攀爬機器人的姿態種類數量;和分別表示吸附力和負載變化的隸屬度函數;吸附力和負載變化的隸屬度函數表達式為: ; ;其中,是攀爬機器人在不同姿態下的對應變量參數;所述永磁鐵保護機構和磁吸附輪兩者的設計參數決定攀爬機器人輕量化大負載動態磁吸附裝置的性能指標;其中,所述設計參數包括幾何特征、材料分配特征及力學特征;所述性能指標包括強度及質量;設計動態調整的懲罰函數,以反應攀爬機器人輕量化大負載動態磁吸附裝置的性能需求;動態調整的懲罰函數表達式: ;其中,為動態調整因子,反映當前攀爬機器人輕量化大負載動態磁吸附裝置狀態的時變需求;為狀態權重系數,用于動態調節不同階段對結構性能的關注程度;為狀態變量的周期波動項,為波動頻率因子,用于增強狀態變量變化的非線性敏感性;為控制變量權重函數,通過對輸入變量的非線性放大,體現外部加載對性能評估的影響,為調節指數;為綜合評估函數,用于表征結構狀態變量與控制變量之間的耦合關系,其具體表達式通過歷史數據集合進行回歸擬合得到;為評估的時間窗口,用以限制計算范圍并確保實時性;通過傳感器數據評估結構狀態,動態調整和的參數以適應最新需求。
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