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龙图腾网获悉中山大学申请的专利关节受限冗余机械臂的位置层重复运动与障碍物躲避方法、系统及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：CN116408798B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-05-01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：202310257974.7，技术领域涉及：B25J9/16；该发明授权关节受限冗余机械臂的位置层重复运动与障碍物躲避方法、系统及机器人是由黎卫兵;易子莲;潘永平;黄凯设计研发完成，并于2023-03-16向国家知识产权局提交的专利申请。

本关节受限冗余机械臂的位置层重复运动与障碍物躲避方法、系统及机器人在说明书摘要公布了：本发明提供一种关节受限冗余机械臂的位置层重复运动与障碍物躲避方法、系统及机器人，方法包括：1确定机械臂与障碍物之间的安全距离；2基于二次规划QP构建机械臂位置层重复运动与障碍物躲避的多任务优化方案；3基于非线性互补问题NCP函数将步骤2中的QP问题转化成非线性方程组；4根据零化神经网络ZNN演化法则设计得到ZNN求解器求解非线性方程组；5将步骤4中的求解结果传递给下位机控制器以驱动机械臂完成指定的末端任务。本发明通过设计一种位置层的多任务优化方案，使得机械臂能够在位置层上实现机械臂的重复运动、障碍物躲避和关节极限躲避，且能够在不影响末端任务的前提下避免机械臂产生物理损伤。

本发明授权关节受限冗余机械臂的位置层重复运动与障碍物躲避方法、系统及机器人在权利要求书中公布了：1.一种关节受限冗余机械臂的位置层重复运动与障碍物躲避方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤一、确定机械臂与障碍物之间的安全距离d； 步骤二、根据具体的机械臂构建其基于二次规划QP的位置层重复运动与障碍物躲避的多任务优化方案，设计的最小化目标函数为重复运动性能指标φθ＝||θ-θ0||2，受限于雅可比等式约束fθ＝rE、考虑障碍物躲避的不等式约束||pC-pO||≥d以及考虑关节极限的双端约束θ-≤θ≤θ+，其中θ表示关节角位置，θ0表示初始关节角位置，fθ表示在关节角位置θ时机械臂末端执行器的三维坐标，rE表示机械臂末端执行器的运动轨迹，pC和pO分别表示判据点C和障碍物点O的坐标，θ+和θ-分别表示关节角位置上下限； 通过等价转化，上述不等式约束和双端约束整理成一个不等式约束gθ≤rI，用以考虑障碍物躲避约束和关节极限约束，其中gθ＝[-||pC-pO||T,θT,-θT]T，rI＝[-d,θ+T,-θ-T]T，上标T表示矩阵和向量的转置； 步骤三、基于非线性互补问题NCP函数和KKT条件，步骤二中的QP问题等价转化为非线性方程组ht,y＝0，其中NCP函数的具体表达式定义为δ→0+是实现NCP函数连续可微的扰动项，符号是哈达玛乘积，λ和μ分别是等式约束fθ＝rE和不等式约束gθ≤rI对应的拉格朗日乘子，并有： 其中，JE表示机械臂末端执行器的雅可比矩阵，JC表示判据点C的雅可比矩阵，JI表示不等式约束gθ≤rI的雅可比矩阵，定义为： 其中，I表示合适维度的单位矩阵； 步骤四、定义误差监测函数et:＝ht,y，所述误差监测函数是步骤三得到的非线性方程组，根据零化神经网络ZNN演化法则设计得到一种ZNN求解器，其中γ＞0是收敛参数，通过该ZNN求解器求解得到QP问题的最优解，进而获得机械臂的关节角位置θ； 步骤五、将步骤四中的求解结果θ传递给下位机控制器，驱动机械臂完成指定的末端任务。

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