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公开(公告)号：CN108153310B
公开(公告)日：2020-11-13
申请号：CN201711399649.5
申请日：2017-12-22
Applicant: 南开大学
IPC: G05D1/02
Abstract: 本发明中提出的一种基于人类行为模拟的移动机器人实时运动规划方法，其主要内容包括：多层拟人行为路径规划框架，基于人类规划的行为模式，模拟人脑、人眼和人腿的功能对应设置全局层路径规划、感知层路径规划和执行层路径规划；完备性可调性轨迹规划算法，提出一种有完备性保证的高效率的轨迹规划算法，应用该算法规划的轨迹能够同时满足机器人的运动学约束和环境约束条件；动态监控和恢复行为策略，对机器人前方安全距离范围进行实时动态监控，如果遇到紧急状况采取恢复行为策略，有效地确保安全、提高鲁棒性。本发明能够在大规模的、动态变化的、部分未知的、非结构化的室内环境中，实现移动机器人的实时运动规划。
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公开(公告)号：CN110641696A
公开(公告)日：2020-01-03
申请号：CN201911040942.1
申请日：2019-10-30
Applicant: 南开大学
Abstract: 一种基于翅翼变形的仿蜂鸟扑翼无人飞行器的控制机构，包括直线舵机、旋转舵机、直线舵机座、旋转舵机底座、翼关节、舵机拉杆、半圆柱形紧固件、旋转舵机摇臂、翼根碳杆、翼关节主轴碳杆、旋转舵机控制碳杆等零部件；主体零件均使用树脂或尼龙材料通过3D打印加工方式获得，质量非常轻便；利用两个直线舵机和一个旋转舵机，较好地实现了对俯仰(pitch)、滚转(roll)和偏航(yaw)3个自由度的全姿态控制；在实现全姿态控制的基础上，通过结构优化设计，产生了较大的俯仰、滚转和偏航的控制角度，对于控制样机在悬停飞行状态下的姿态具有非常重要的意义，也为后续设计轻质、紧凑的扑翼样机提供了基础。
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公开(公告)号：CN107065553B
公开(公告)日：2019-12-03
申请号：CN201710273827.3
申请日：2017-04-20
Applicant: 南开大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 一种多旋转激励平移振荡器系统非线性耦合自适应控制方法，属于欠驱动机械系统自动控制技术领域。该方法包括：充分考虑到系统存在未知参数及不确定性因素，引入耦合项构造一种新型的储能函数，设计一种非线性耦合自适应控制方法，增强了系统的暂态性能，实现了多旋转激励平移振荡器(Translational Oscillator with Rotational Actuator，TORA)系统的镇定控制问题，能够使多TORA系统在给定初始位置或受到干扰时能够快速、准确地回到平衡位置并保持稳定，同时，更新律可针对未知参数及不确定性因素对系统带来的影响进行在线补偿。实验结果证明，所提方法具有良好的控制性能。
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公开(公告)号：CN105800464B
公开(公告)日：2018-12-18
申请号：CN201610284223.4
申请日：2016-04-29
Applicant: 南开大学
Abstract: 一种基于自动吊钩系统的定位方法。该方法基于超声波测距与机器视觉相结合的自动吊钩系统定位方法，设计一种自动吊钩定位系统，实现吊钩定位点与负载定位点的精确定位。采用超声波测距方法实现Z方向定位。传感器与吊钩主控制器连接，控制器发出测距命令，定时器获得超声波的返回时间，系统计算吊钩Z方向上的距离H。采用视觉定位方法实现X方向和Y方向定位。利用已知场景负载信息设计视觉定位算法，吊钩系统工作的期望位置信息作为参考路标，建立路标数据库作为参考条件，实时图像和视频信息经目标识别、特征匹配处理，得到吊钩系统需要的相对位置信息，实现吊钩在X方向和Y方向上的精确定位。
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公开(公告)号：CN108445898A
公开(公告)日：2018-08-24
申请号：CN201810453516.X
申请日：2018-05-14
Applicant: 南开大学
Abstract: 一种基于微分平坦特性的四旋翼无人飞行器系统运动规划方法。本发明针对旋翼飞行器系统提出了一种新颖的运动规划方法，能够得到起始点与目标点之间路径最短的飞行器轨迹，提出了更加契合实际复杂环境的“曲线隧道”概念，并对预设中间点的时间分配进行了优化。首先建立完整的系统运动学及动力学模型，证明其微分平坦特性，将系统输入与状态用平坦输出及其导数表示。随后考虑飞行器位置、速度、加速度、轨迹连续性等约束对平坦输出进行规划，将问题转化为标准的非线性规划问题。最后，还引入中间点时刻作为新的优化参数进行优化，得到了时间分配最优下的四旋翼飞行轨迹。本发明不需线性化操作，得到加速度连续的轨迹，防止了电机受损。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN106976804B
公开(公告)日：2018-07-17
申请号：CN201710259680.2
申请日：2017-04-20
Applicant: 南开大学
Abstract: 一种双摆吊车能耗最优轨迹规划方法，属于欠驱动机械系统自动控制技术领域。该方法包括：充分考虑吊车系统的双摆特性及实际生产中对能耗的需求，设计了一种针对双摆吊车系统的能耗最优轨迹规划方法，实现了双摆吊车定位与消摆的控制目标。首先，为方便分析计算，对系统动力学方程进行变换。接下来根据系统各状态量约束、初始状态及目标状态，构造相应的优化问题。最后将优化问题转化成凸优化问题的形式并利用凸优化工具进行求解。本方法可确保双摆吊车系统由初始状态到达目标状态，运行过程中消耗的能量最小且系统状态均约束在给定的范围内，同时有效抑制并消除系统的残余摆动。
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公开(公告)号：CN105676728B
公开(公告)日：2018-04-06
申请号：CN201610016151.5
申请日：2016-01-12
Applicant: 南开大学
IPC: G05B19/042
Abstract: 一种基于DSP的桥式吊车自动控制系统硬件平台。包括DSP控制模块、信号发生模块、两块信号隔离模块、继电器模块、传感器模块以及无线通信模块和电源模块。DSP控制模块和信号发生模块能够产生所需频率的脉冲信号作为吊车的控制信号。两块信号隔离模块分别将继电器模块和DSP控制模块、信号发生模块和被控对象隔离开。传感器模块能够测量吊车的位置、吊绳的摆角和电机的转速。DSP控制模块通过无线通信模块与传感器模块、上位机进行数据交互。本发明利用在DSP控制模块上开发的控制程序和通信协议，能够实现对桥式吊车的远程控制，并实现了基于轨迹规划的桥式吊车“消摆”和定位控制。实验结果表明，本发明能取得良好的控制效果，具有很好的实际应用价值。
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公开(公告)号：CN105549386B
公开(公告)日：2018-01-19
申请号：CN201510884906.9
申请日：2015-12-04
Applicant: 南开大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 一种船用起重机自动控制实验系统，包括起重机模拟装置(用于模拟实际船用起重机系统的工作状况，它是本实验系统的控制对象)、船体摇摆模拟装置(用于模拟实际船体在复杂海况中的运动状况)、状态测量装置(用于实时测量实验系统的状态量信息，并发送给控制系统)，以及控制系统(用于接收所测量的状态量信息，并按照预定的控制方法实时地计算出相应的控制信号，然后将控制信号发送到伺服电机，从而控制起重机模拟装置及船体摇摆模拟装置按预定要求运行)。本发明真实反映船用起重机、船体摇摆的运动学和动力学特性，能够验证现有的不同起重机控制方法的实际效果。
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公开(公告)号：CN105858481B
公开(公告)日：2017-07-25
申请号：CN201610496731.9
申请日：2016-06-27
Applicant: 南开大学
Abstract: 一种基于相平面分析的桥式起重机精准定位在线轨迹规划方法。解决一类32t桥式起重机自动控制问题，具有良好的定位与消摆性能。本发明首先对系统动力学模型进行简化，并给出相平面方法的原理。随后现场测试并分析工业起重机运行特性，根据运行特性提出一种在线轨迹规划方法。本方法在起重机运行过程中通过激光测距仪数据在线调整轨迹规划参数，采用分级制动的方案，并通过基于相平面的分析方法进行理论分析，证明了到达目标位置时系统摆角趋近于零。本方法应用于一类32t桥式起重机自动控制系统并取得了良好的控制效果，具有很好的实际应用价值。
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公开(公告)号：CN105668422B
公开(公告)日：2017-04-19
申请号：CN201610159957.X
申请日：2016-03-21
Applicant: 南开大学
Abstract: 一种面向台车停车与负载消摆的桥式吊车紧急制动方法。解决非线性桥式吊车系统紧急制动问题，本方法具有台车迅速制动以及负载摆动抑制的性能。首先对吊车系统紧急制动的目标进行深入分析，将其分为两部分进行处理，即台车快速制动以及制动过程中的负载摆动抑制。之后，通过分析系统动力学模型，针对台车制动以及负载摆动抑制分别设计相应的控制方法。最后将两种控制策略相结合，提出了一种综合的紧急制动策略，以同时实现台车停车与负载消摆的控制目标。实验结果表明，本发明能取得良好的控制效果，具有很好的实际应用价值。
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