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[发明专利]一种空间机械臂末端两指抓持工具-CN202311080669.1在审
发明人： 史士财;彭禹翕;王琪;杨国财;樊绍巍;孙永军;朱映远;李志奇;纪军红;刘宏 -专利权人：哈尔滨工业大学;航天系统部装备部军事代表局驻长春地区军事代表室
申请日： 2023-08-25 - 公布日： 2023-10-24 - 主分类号： B25J15/02 文献下载
摘要：一种空间机械臂末端两指抓持工具，属于空间机械臂末端工具技术领域，本发明为了解决现有抓持工具存在所占尺寸大、结构复杂，不便于空间运输、存放与作业，且只能依靠多根机械手指进行大致的收拢抓取，不能与被抓持目标完全贴合，定位定姿精度差，不能满足空间高精细度作业的要求的问题，本申请所述抓持工具包括基座、基座壳体、电机壳体、驱动系统、两个传动系统和两个抓持手指单元，所述基座设置在电机壳体的顶部，驱动系统设置在电机壳体中，两个传动系统均设置在基座壳体中，每个传动系统的一端与驱动系统的动力输出端转动连接，每个传动系统的另一端上安装有一个抓持手指单元。本申请主要用作空间机械臂末端的抓取执行装置。
一种空间机械末端两指抓持工具

[发明专利]一种轻型协作机械臂关节的阻抗控制方法及系统-CN202310851918.6在审
发明人：杨国财;韩旭;史士财;王琪;纪军红;曲希蕾;刘宏 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2023-07-12 - 公布日： 2023-09-15 - 主分类号： B25J9/16 文献下载
摘要：一种轻型协作机械臂关节的阻抗控制方法及系统，涉及机械臂关节控制领域，针对现有技术中减速器和力矩传感器的刚度并非无穷大，减速器和力矩传感器的刚度受限，进而降低了机械臂关节的运动精度的问题，本申请同时适用于关节在无障碍空间的高精度运动控制和有障碍物阻挡时的柔顺控制，无需切换控制律；本申请克服了关节谐波减速器和力矩传感器的弹性的影响，实现了关节刚度的精确调整。
一种轻型协作机械关节阻抗控制方法系统

[发明专利]一种关节空间规划的冗余机械臂碰撞回避及路径规划方法-CN202310668751.X在审
发明人：杨国财;韩旭;史士财;金明河;刘宏;曲希蕾 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2023-06-07 - 公布日： 2023-08-11 - 主分类号： B25J9/16 文献下载
摘要：一种关节空间规划的冗余机械臂碰撞回避及路径规划方法，涉及冗余机械臂碰撞回避和路径规划技术领域，针对现有技术中在机械臂路径规划时，并不能兼顾回避复杂障碍物的碰撞和冗余机械臂的自碰撞，进而导致规划的路径会发生机械臂碰撞的问题，本申请舍弃了实时规划的需求，通过对关节空间之间旋转矩阵的合理利用，不仅增加了碰撞障碍物的类型，使其可以进行稍复杂障碍物的碰撞检测，同时也实现了运动过程中自碰撞的检测，得以兼顾，进而避免了机械臂的碰撞。
一种关节空间规划冗余机械碰撞回避路径规划方法

[发明专利]机器人攀爬多台阶杆柱物体的运动方法、存储介质及设备-CN202310344975.5在审
发明人：孙永军;周云虎;鲍礼铭;王强;金银锡;任玉坤;史士财;谢宗武;刘宏 -专利权人：哈尔滨工业大学;安徽大学
申请日： 2023-04-03 - 公布日： 2023-08-01 - 主分类号： B25J9/16 文献下载
摘要：机器人攀爬多台阶杆柱物体的运动方法、存储介质及设备，属于超冗余机器人运动规划领域。为了解决现有蛇形机器人攀爬多台阶杆柱物体容易被台阶挡住的问题，本发明将蛇形机器人的背脊曲线分为J1段、J2段、J3段，J2段和J1、J3段C2连续光滑连接；基于分段螺旋线构造蛇形机器人的分段背脊曲线，对于J2段圆柱螺旋线参数采用多项式插值，通过分段背脊曲线控制蛇形机器人运动；将分段背脊曲线随时间类似弹簧伸缩进行变进而控制蛇形机器人运动，进而跨越杆件的台阶，在多台阶的杆件表面进行移动。本发明适用于蛇形机器人运动规划领域。
机器人攀爬台阶物体运动方法存储介质设备

[发明专利]一种缓冲自适应的回转式深槽切割工具-CN202310515317.8在审
发明人：樊绍巍;明聪;孙永军;杨国财;张凤祥;史士财;刘宏 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2023-05-09 - 公布日： 2023-08-01 - 主分类号： B23Q11/08 文献下载
摘要：本发明涉及一种缓冲自适应的回转式深槽切割工具，属于空间机器人技术领域。解决由于操作是在真空环境中进行，产生的切屑在太空中弥散会对工具及机械臂的部分结构带来危害。包括角度自适应防尘罩、刀头传动机构、电机组件和工具侧快换接口组件，角度自适应防尘罩与刀头传动机构建立连接，电机组件与刀头传动机构建立连接，工具侧快换接口组件与电机组件建立连接。本发明中，在切割过程中，防止切割多余物向侧后方飞溅，避免影响机械臂相关机构零件；在弹簧的作用下实现自适应角度调节，在防止切屑向侧后方飞溅的同时保证切割的顺利进行，可满足大多数的切入情况，适应性强。
一种缓冲自适应回转式深槽切割工具

[发明专利]适应尺蠖爬行的空间机械臂六轴力/力矩测量装置-CN202211350238.8有效
发明人：孙永军;张元飞;史士财;樊绍巍;曹宝石;任玉坤;刘宏 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2022-10-31 - 公布日： 2023-07-11 - 主分类号： G01L5/1627 文献下载
摘要：适应尺蠖爬行的空间机械臂六轴力/力矩测量装置，属于空间机器人技术领域。本发明是为了解决在提高六轴力/力矩测量装置的刚度和过载保护能力的同时，还能提高其测量灵敏度的问题。本发明采用柔性的分载梁承担大部分力/力矩载荷，在提高测量装置刚度的同时，还可以起到过载保护作用；采用特殊结构的T性敏感梁承担小部分力/力矩载荷，起检测和测量作用。根据实际工作情况，合理分配分载梁和敏感梁的刚度比值，解决了高刚度、大过载与灵敏度之间的矛盾关系，从而更适用于尺蠖爬行的空间机械臂。本发明主要用于测量尺蠖爬行的空间机械臂基座和末端的六轴力和力矩。
适应尺蠖爬行空间机械臂六轴力力矩测量装置

[发明专利]基于惯性传感器的机器人头部稳定补偿控制方法及系统-CN202310327908.2在审
发明人：孙永军;鲍礼铭;王强;金银锡;任玉坤;史士财;谢宗武;刘宏 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2023-03-30 - 公布日： 2023-06-23 - 主分类号： B25J9/16 文献下载
摘要：基于惯性传感器的机器人头部稳定补偿控制方法及系统，属于超冗余机器人运动规划领域。为了解决现有的蛇形机器人存在在运动时头部会产生震荡摆动进而影响机器人导航的问题。本发明的控制方法将机器人分为头部与躯干两部分，通过IMU测量获得机器人头部的俯仰角头部控制器根据期望姿态角度和角速度以及头部俯仰角与其角速度通过PD控制算法，得到头部规划关节角，通过关节控制器对头部的第一关节进行控制；然后判断机器人头部是否处于稳定状态，根据激光雷达俯仰角范围，当蛇形机器人头部俯仰角在激光雷达俯仰角的范围时，判定头部处于稳定状态；反之重新进行头部关节角度规划。
基于惯性传感器机器人头部稳定补偿控制方法系统

[发明专利]一种机械臂传感器的滤波及高阶状态观测方法-CN202211143128.4有效
发明人：杨国财;韩旭;马正航;史士财;程思博;张德志;赵亚卿 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2022-09-20 - 公布日： 2023-06-23 - 主分类号： G06F18/10 文献下载
摘要：一种机械臂传感器的滤波及高阶状态观测方法，涉及机械臂传感器信号处理领域，针对现有技术中在对测量信号滤波的同时，不能获得信号的高阶状态的问题，包括：步骤一：获取机械臂传感器的测量噪声vn；步骤二：获取机械臂传感器信号，并基于机械臂传感器信号的泰勒级数，展开建立机械臂传感器的状态方程：步骤三：基于机械臂传感器的测量噪声vn建立机械臂传感器的测量方程：步骤四：基于机械臂传感器的状态方程以及机械臂传感器的测量方程设计卡尔曼观测器，利用卡尔曼观测器进行高阶状态观测，所述高阶状态为一阶状态和二阶状态。本申请可以消除被测信号的噪声影响，同时获得信号的高阶状态(信号的一阶状态和信号的二阶状态)。
一种机械传感器滤波状态观测方法

[发明专利]基于分段运动规划策略的机器人末端精确控制方法及设备-CN202310344973.6在审
发明人：孙永军;周云虎;鲍礼铭;王强;金银锡;任玉坤;史士财;刘宏 -专利权人：哈尔滨工业大学;安徽大学
申请日： 2023-04-03 - 公布日： 2023-06-09 - 主分类号： B25J9/16 文献下载
摘要：基于分段运动规划策略的机器人末端精确控制方法及设备，属于超冗余机器人运动规划及控制技术领域。为了解决现有超冗余机器人末端运动精度低的问题，本发明将超冗余机器人在运动学链上分成基部，颈部和头部，基部采用背脊曲线进行运动学的设计，并进行离散化计算出基部的关节角；然后计算超冗余机器人头部工作空间，并确定灵活工作空间的中心；通过用头部末端连杆的期望位姿和头部的灵活工作空间得出用于颈部的末端参考坐标系的期望位置和方向，使用最优化算法计算颈部和头部的关节角度。适用于超冗余机器人的末端控制。
基于分段运动规划策略机器人末端精确控制方法设备

[发明专利]一种基于末端测量反馈的机械臂关节轨迹规划方法-CN202210582484.X有效
发明人：杨国财;马正航;纪军红;龙沁;李志奇;史士财 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2022-05-26 - 公布日： 2023-05-30 - 主分类号： B25J9/16 文献下载
摘要：一种基于末端测量反馈的机械臂关节轨迹规划方法，涉及机械臂轨迹规划技术领域，针对现有规划方法仅适用于结构化环境，并且拖动示教的方式需要人为辅助的问题，本申请不需要已知的离散点，直接根据期望位置规划机械臂的关节轨迹，因此不局限于几何信息的已知的结构化环境；本申请在线自主规划机械臂的关节轨迹，不需要人为拖动示教，减小了人工工作量，并提高了效率及自主性；本申请实现了轨迹的加加速度连续，提高了轨迹平滑性，减小了执行器运行负担。
一种基于末端测量反馈机械关节轨迹规划方法

[发明专利]实现卫星故障帆板辅助展开的被动式模块化接口夹持装置-CN202211366123.8有效
发明人：孙永军;曹宝石;史士财;樊绍巍;张元飞;任玉坤;刘宏 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2022-10-31 - 公布日： 2023-05-26 - 主分类号： B64G4/00 文献下载
摘要：实现卫星故障帆板辅助展开的被动式模块化接口夹持装置，属于空间机器人技术领域。本发明是为了解决空间机器人在对太阳能帆板的钢丝绳进行剪断时，容易发生干涉的问题。本发明包括夹持鄂机构、驱动机构、支撑机构、模块化接口机构和支撑壳体；所述的夹持鄂机构安装在支撑壳体的一端，所述的驱动机构通过支撑机构安装在支撑壳体内，所述驱动机构的一端伸出支撑壳体并驱动夹持鄂机构的开合，所述的模块化接口机构安装在支撑壳体的另一端并可实现驱动机构的动力输出。本发明主要用于太阳能帆板的延缓展开。
实现卫星故障帆板辅助展开被动式模块化接口夹持装置

[发明专利]一种空间机械臂末端位姿精度测试装置-CN202210247263.7有效
发明人： 史士财;杨国财;樊绍巍;孙永军;朱映远;李志奇;纪军红;金明河;张元飞;刘宏 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2022-03-14 - 公布日： 2023-03-24 - 主分类号： G01B11/00 文献下载
摘要：一种空间机械臂末端位姿精度测试装置，具体涉及一种七自由度空间机械臂末端相对机械臂基座的位姿精度测试装置，本发明为了解决现有的空间机械臂末端无法一步实现高精度位姿测量的问题，机械臂固定装置包括倒凹字形的支架、压环组件和多个地脚，压环组件固定安装在支架的顶端，多个地脚分别与支架的两侧底端固定安装,机械臂支撑装置包括第三压环、支撑组件和基座组件，第三压环、支撑组件和基座组件从上至下依次固定连接,机械臂支撑装置位于压环组件的下方，空间机械臂的一侧安装在压环组件内，空间机械臂的另一侧安装在第三压环内，末端靶标和基座靶标分别安装在空间机械臂的两个末端，多个地脚的底面与基座组件的最下端底面位于同一平面内。
一种空间机械末端精度测试装置

[发明专利]一种电磁式无回程间隙失电制动器-CN202210241971.X有效
发明人： 史士财;杨国财;樊绍巍;孙永军;朱映远;李志奇;纪军红;金明河;张元飞;刘宏 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2022-03-11 - 公布日： 2023-03-24 - 主分类号： F16D55/02 文献下载
摘要：一种电磁式无回程间隙失电制动器，解决了现有制动器无法实现零回程间隙及结构复杂的问题，属于电磁失电制动器技术领域。本发明包括壳体、线圈、衔铁摩擦盘、转动摩擦盘、膜片弹簧、连接件和压缩弹簧；线圈设置在壳体内，壳体、衔铁摩擦盘和转动摩擦盘依次同轴设置；压缩弹簧设置在壳体的圆柱孔中，一端与壳体接触，另一端与衔铁摩擦盘接触；膜片弹簧设置在壳体和衔铁摩擦盘之间，且通过连接件将膜片弹簧固定在衔铁摩擦盘和壳体上，连接件使膜片弹簧在周向不可转动，在轴向可伸缩。本发明采用膜片弹簧实现壳体与衔铁摩擦盘之间连接，可以实现制动力矩的长寿命、高稳定，同时可以保证转动摩擦盘与壳体之间无回程间隙。
一种电磁式回程间隙制动器

[发明专利]一种可实现无轮式与有轮式交互的蛇形机器人-CN202211280654.5在审
发明人：孙永军;王强;鲍礼铭;史士财;樊绍巍;杨国财;曹宝石;张元飞;任玉坤;刘宏 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2022-10-19 - 公布日： 2022-12-02 - 主分类号： B25J9/06 文献下载
摘要：一种可实现无轮式与有轮式交互的蛇形机器人，属于机器人技术领域。本发明是为了解决现有的蛇形机器人无法实现无轮式与有轮式的交互运动模式，导致蛇形机器人的避障能力或者执行任务效率低下的问题。本发明中蛇头模块、供能模块、蛇身模块和蛇尾模块顺次连接；蛇身模块的两侧侧壁上分别对称安装若干个被动轮伸缩模块，实现蛇形机器人有轮模式与无轮模式的切换；每个被动轮伸缩模块包括驱动机构、三连杆机构和从动轮；驱动机构的连接端铰连接在蛇身模块的侧壁上，驱动机构的驱动端与三连杆机构的一端铰连接，三连杆机构的另一端与从动轮铰连接；驱动机构通过驱动三连杆机构的弯折与伸直实现从动轮的上抬与下放。本发明主要用于复杂环境的作业。
一种实现轮式交互蛇形机器人

[发明专利]基于视觉反馈的空间机械臂对接末端工具轨迹规划方法-CN202210142877.9有效
发明人：杨国财;张德志;史士财;刘阳;纪军红;赵亚卿;刘宏 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2022-02-16 - 公布日： 2022-09-09 - 主分类号： B25J9/16 文献下载
摘要：基于视觉反馈的空间机械臂对接末端工具轨迹规划方法，涉及轨迹规划领域。本发明是为了解决目前的机械臂对接末端工具的方法还存在对接精度低、发射成本高的问题。本发明包括：获取机械臂在工具箱标志器上方的视觉测量准备位置时机械臂末端工具系与工具箱标志器坐标系之间的相对位姿[d γ]；将[d γ]修正至预设的标称值；利用预设的标称值规划机械臂笛卡尔空间运动轨迹获得机械臂末端路径对应的关节空间轨迹；引入机械臂末端x方向的受力信息，将按照机械臂笛卡尔空间运动轨迹进行运动后的机械臂末端工具系作为规划初始末端工具系规划机械臂运动，获得空间机械臂对接末端工具的轨迹。本发明用于规划空间机械臂对接末端工具的运动轨迹。
基于视觉反馈空间机械对接末端工具轨迹规划方法

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