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公开(公告)号：CN113031655B
公开(公告)日：2022-05-03
申请号：CN202110308177.8
申请日：2021-03-23
Applicant: 南开大学
Abstract: 本发明提供了一种伴有负载升降的飞行吊运系统及其控制方法，对飞行吊运系统进行建模，构造系统的储能函数；基于储能函数构造非线性控制器，所述非线性控制器被配置为以无人机定位和吊绳绳长调节与负载摆动消除的双重目标为控制目标；根据无人机位姿以及负载摆动状况的测量值，结合非线性控制器结构，确定非线性控制器的实际输入信号；基于实际输入信号，所述非线性控制器进行无人机定位和绳长调节与负载摆动消除。本发明实现无人机的位置和绳长的跟踪以及负载摆动的消除，能够使飞行吊运系统适用于更复杂的场景。
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公开(公告)号：CN109341707B
公开(公告)日：2022-04-08
申请号：CN201811462297.8
申请日：2018-12-03
Applicant: 南开大学
Abstract: 一种未知环境下移动机器人三维地图构建方法。针对室内未知三维环境的地图构建问题，提出一种将信息增益引导局部探索策略和全局边界探索策略相结合的多探索策略方法。首先构建移动机器人自主探索和三维地图构建系统框架，包括地图构建模块和探索决策规划控制模块。其次，基于香农信息论建立信息增益引导决策模型，并设计了一种应用于多步探索动作评价的信息增益目标函数计算。最后，利用离线的局部运动轨迹构造局部探索策略，并结合信息增益引导全局边界探索策略实现了一种多策略探索方法，两种策略在探索过程中根据三维地图的实时构建情况动态切换。实验结果表明本发明在快速构建三维地图的同时保证了地图构建的完整性。
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公开(公告)号：CN109188915B
公开(公告)日：2021-10-29
申请号：CN201811306985.5
申请日：2018-11-05
Applicant: 南开大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 一种内嵌运动性能调节机制的速度规划方法，包括：1.将速度规划问题转换为路径位置和路径速度的二维规划问题；将机器人系统速度和加速度约束转换为二维空间内可行域边界；2.为二维规划引入运动性能调节机制；2.1定义运动调节机制的用户指定参数；2.2调节该参数以改变可行域形状；3.计算可行域边界上的匀速巡航部分；以哈希表存储查询匀速巡航部分；4.利用完备数值积分策略计算可行域内的可行速度曲线；5.用双向积分策略使第4步的速度曲线加速度连续，并输出该速度曲线。该规划方法能够根据用户需求输出不同运动性能的可行速度曲线，兼顾规划完备性。
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公开(公告)号：CN113359427A
公开(公告)日：2021-09-07
申请号：CN202110799601.3
申请日：2021-07-15
Applicant: 南开大学
IPC: G05B11/42
Abstract: 本公开提供了多无人机协同飞行吊运系统及定位消摆控制方法，包括：获取系统状态的测量值；构造多无人机协同飞行吊运系统的储能函数；根据飞行器和负载在平衡点稳定后的受力关系获得系统的前馈补偿；基于储能函数和前馈补偿设计非线性控制器；结合控制器形式利用系统状态的测量值得到输入信号；在上述控制输入信号的驱动下，完成各飞行器定位与负载摆动消除的目标，实现多无人机协同飞行吊运；提升消摆控制效果；根据所述非线性控制方法，得到的状态反馈控制器能够实现飞行器定位与负载消摆的双重目标，提升飞行器吊运系统的载重能力以及多个飞行器之间飞行的协调性与安全性，以及提高系统的实际性能。
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公开(公告)号：CN113021356A
公开(公告)日：2021-06-25
申请号：CN202110355446.6
申请日：2021-04-01
Applicant: 南开大学
IPC: B25J9/16
Abstract: 本公开提供了一种机器人轨迹规划方法及系统，包括：获取给定路径，引入路径参数，并将给定路径的笛卡尔坐标进行参数化表示；将路径的参数化笛卡尔坐标映射为机器人的关节位置、速度和加速度；选取一种三段式路径加速度轨迹或其改进型路径加速度轨迹，获得路径参数及其导数的表达式；利用参数化的关节变量、速度和加速度将机器人运动学与动力学方程参数化，并获得性能指标函数；根据性能指标函数，利用优化算法求解路径加速度轨迹的最优参数，获取最优参数下沿给定路径的机器人轨迹；使沿指定路径的最优轨迹规划问题的维度得以减少，降低了计算复杂度，并且规划出的轨迹包含大范围匀速段，更适合被应用于金属锭毛刺修整作业中。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN112184736A
公开(公告)日：2021-01-05
申请号：CN202011078122.4
申请日：2020-10-10
Applicant: 南开大学
Abstract: 本发明公开一种基于欧式聚类的多平面提取方法，可以适用于多种野外复杂环境。首先，针对树冠、隧道、矿洞等一类具有悬挂物的环境，提出基于欧式聚类的混合高度图方法。通过将映射到二维栅格中三维点云进行聚类，并利用混合高度图法区分地面点和悬挂物点，实现了对地面上方障碍物的准确检测和下方对应可通行区域的正确提取。除此之外，针对野外崎岖环境，本发明还提出了基于随机采样一致性的多平面提取方法。通过在gazebo虚拟仿真环境和真实校园环境中进行了实验验证。实验结果表明，本发明方法与已有算法相比在点云分割的精度和效率方面均有明显提高。
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公开(公告)号：CN111176318A
公开(公告)日：2020-05-19
申请号：CN202010084607.8
申请日：2020-02-10
Applicant: 南开大学
Abstract: 本发明公开了一种面向消除稳态误差的飞行吊运系统定位消摆方法及系统，属于机电系统控制领域。该方法包括：根据系统三维空间的非线性模型，无需线性化与其他简化操作，提出了一种新颖的非线性状态反馈控制方法，其中所构造的积分项可消除实际飞行中的稳态误差。此外，此方法兼顾了驱动约束和负载摆动动态，在避免饱和问题的同时加快了摆动的抑制。实验结果表明，与现有方法相比，所提控制方案在摆动抑制和飞行器定位等方面具有更好的暂态性能。
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公开(公告)号：CN111172196A
公开(公告)日：2020-05-19
申请号：CN202010019969.9
申请日：2020-01-09
Applicant: 南开大学
Abstract: 基于显微视觉改进自适应控制的显微注射系统精准抽取与注射方法。该方法首先考虑了系统中包括图像算法、空气泵、被操作细胞、操纵微针在内的各部分的特性，对系统整体建立相应的数学模型；其次，由于上述模型中的各参数较难准确方便地获取，因此本发明佐以轨迹跟踪，设计了改进更新律的自适应控制算法，完成了显微注射的高效控制，并且在整个实验过程中，该控制算法对参数不确定性的鲁棒性较好，系统无超调，有效地抑制了对被操作对象的伤害。相较传统的自适应控制、高频鲁棒控制，本发明方法表现出了更快的收敛速率，调节时间也较前述控制器更短。最后，通过李雅普诺夫稳定性理论和拉塞尔不变性原理证明本发明方法的稳定性。
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公开(公告)号：CN109676598A
公开(公告)日：2019-04-26
申请号：CN201910083530.X
申请日：2019-03-18
Applicant: 南开大学
CPC classification number: B25J9/08 , B25J9/1617
Abstract: 一种自主组装的模块化机器人，包括一个头部模块和可任意增减的相同的身体模块，模块和模块之间通过钩爪-插销机构连接。头部模块主要包括功能舱和偏航关节子模块，身体模块主要包含连接体、俯仰关节以及偏航关节子模块。头部和身体模块均集成了驱动、电源、通信和控制单元，是一个完整的智能体，模块之间能够协同合作构成多智能体系统。多个模块能够自主组装形成一个完整的蛇形机器人，同时该机器人也能够自主拆分形成多智能体系统。本发明是一种新型的模块化机器人，多个模块可以根据实际需要自主组装和拆分，从而具有广泛的用途。
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公开(公告)号：CN106769153B
公开(公告)日：2019-03-05
申请号：CN201710059331.6
申请日：2017-01-24
Applicant: 南开大学
IPC: G01M99/00
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(用于模拟真实起重机的运动特性，也是整个系统的控制主体)、船体运动模拟装置(用于模拟真实船体在海上工作时的运动状况，并作为起重机模拟装置的工作环境)、运动状态测量装置(用于测量起重机和船体模拟装置的实时运动信息，并发送给控制系统作为反馈信号)、控制系统(用于实时处理各类反馈信号，合成相应的控制命令并将其发送至伺服电机，从而使得起重机和船体模拟装置产生期望的运动)。本发明能够真实地体现船用起重机在海面工作环境下的运动特性，并且方便各种相应控制算法的实验验证。
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