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公开(公告)号：CN112184736B
公开(公告)日：2022-11-11
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：CN113305879B
公开(公告)日：2022-08-26
申请号：CN202110384674.6
申请日：2021-04-09
Applicant: 南开大学
Abstract: 本公开提供了一种基于关节角度和肌肉长度测量的机器人控制系统及方法，包括测量模块和控制模块；测量模块用于获取机器人关节的角度数据和气动肌肉的气压数据，将角度数据和气压数据输入最终动力学模型获取气动肌肉长度变化信息，所述最终动力学模型建立过程包括，基于几何结构建立角度转化长度模型，获得气动肌肉长度和气压的对应关系并结合上述角度转化长度模型，化简得到最终动力学模型；控制模块利用气动肌肉长度变化信息作为状态变量的反馈值，调节机器人的控制气压值和电压值；能够获取高精度的气动肌肉长度的变化数据。
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公开(公告)号：CN114310914A
公开(公告)日：2022-04-12
申请号：CN202210138400.3
申请日：2022-02-15
Applicant: 南开大学
IPC: B25J9/16
Abstract: 本发明属于机器人自动控制技术领域，提供了一种多自由度机械臂模糊自适应迭代轨迹跟踪控制方法及系统。其中，该方法包括获取多自由度机械臂的实时实际关节角；根据多自由度机械臂的实时实际关节角与目标关节轨迹之间的误差，实时调整模糊自适应迭代轨迹跟踪控制器中PD项控制参数，得到PD项控制输入信号；基于上一次迭代的控制输入、与误差相关的符号函数项及PD项共同构成当前次迭代的控制输入信号；基于每次迭代的控制输入信号及多自由度机械臂的线性化模型进行多次迭代，以控制机器人关节角和末端执行器跟踪目标轨迹。
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公开(公告)号：CN109823533B
公开(公告)日：2022-04-08
申请号：CN201910139566.5
申请日：2019-02-26
Applicant: 南开大学
IPC: B64C33/02
Abstract: 本发明公开了一种基于电磁致动器驱动的微型扑翼机构，属于机器人领域，包括基座、电磁线圈、摇动磁铁、回中辅助磁铁、扑动铰链、攻角辅助磁铁、攻角偏转铰链、翅翼。其中，基座用于固定其他组分，电磁线圈通电后产生磁场，摇动磁铁固定在扑动铰链之上与线圈产生因电磁力相互作用，回中辅助磁铁用于确定扑动铰链的中心位置并储存及释放能量，扑动铰链用于驱动翅翼的扑动角，攻角辅助磁铁用于确定攻角偏转铰链的中心位置并储存及释放能量，而攻角偏转铰链用于改变翅翼的偏转角，翅翼则用于和空气作用产生升力。本发明中两个翼可以独立控制，使机体更加灵活。储能结构的设计增加了机构的效率，减少了机构的刚性碰撞，增加了机构可靠性和使用寿命。
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公开(公告)号：CN109834699B
公开(公告)日：2022-03-01
申请号：CN201910083528.2
申请日：2019-01-29
Applicant: 南开大学
Abstract: 一种钩爪‑挡板‑插销对接机构，包括带导轨的钩爪连接件、带孔的挡板以及与钩爪啮合的十字插销，钩爪连接件作为某一个外部机械装置的公头，挡板作为另一个外部机械装置的母头，导轨引导这两个机械装置自动对接，当公头和母头完全配合，十字插销在外部驱动装置作用下能够使公头和母头完全固定并且实现自锁。本发明是一种新型的高强度、高容错的对接机构，为自重构机器人模块之间的完全自动对接和分离提供技术基础，具有广泛的应用前景。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN113821980A
公开(公告)日：2021-12-21
申请号：CN202111168883.3
申请日：2021-10-08
Applicant: 南开大学
Abstract: 一种基于改进神经图灵机的频率相关迟滞建模方法。本发明充分考虑压电驱动器固有迟滞效应的复杂特性，参照神经图灵机的框架，设计包含频率模块、非线性模块和内存模块三个模块的迟滞模型；通过反向传播神经网络构造频率模块，建立电压频率与迟滞面积的关系，从而模拟迟滞的频率相关性；非线性模块通过设计极限学习机和反向传播神经网络的串联结构，建立输入电压和输出位移之间的关系，用来模拟迟滞非线性；内存模块根据预先设计的计算和存储规则进行读写操作，将记忆特性引入到模型中。实验验证了所述模型具有较高的精度和较强的泛化能力，能够准确模拟迟滞效应。
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公开(公告)号：CN113110051A
公开(公告)日：2021-07-13
申请号：CN202110401790.4
申请日：2021-04-14
Applicant: 南开大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 本公开提出了考虑误差约束的打磨机器人力/位混合控制方法及系统，包括：建立打磨机器人末端执行器与环境间的接触力的模型；基于上述模型获得环境与机器人末端执行器之间的实际接触力，根据实际接触力与目标接触力之间的误差，调整力控方向上的目标位置，使实际接触力能够跟踪目标接触力；通过工业机器人内部封装的高精度伺服驱动器实现位置控制。本发明考虑到实际打磨系统中，环境刚度的准确值难以获得，存在一定的不确定性，以及存在未知扰动等未建模动态，提出了机器人末端执行器与环境接触时的接触力模型，从而使接触力的描述更接近实际情况。本发明所提力/位混合控制方法可以实现准确的轨迹跟踪和力跟踪，并保证力跟踪误差始终在设定界限内。
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公开(公告)号：CN113021344A
公开(公告)日：2021-06-25
申请号：CN202110296747.6
申请日：2021-03-19
Applicant: 南开大学
IPC: B25J9/16
Abstract: 本发明公开一种主从异构型遥操作机器人工作空间映射方法，针对主从异构型遥操作主端小范围操作空间难以覆盖从端大范围工作空间以及准确位置定位问题，设计一种主端位置‑从端速度映射以及主端位置‑从端位置映射切换的方法。通过主端位置‑从端速度映射解决工作空间覆盖的问题，通过主端位置‑从端位置映射实现从端精细位置定位，同时克服主端位置‑从端速度映射中无法快速换向运动的缺陷。采用手柄第七自由度的力反馈模拟开关按钮作为两种模式切换的信号。本发明方法实施方便，通用性较强，具有较灵活的操作手感，能够同时满足大范围工作空间覆盖以及局部精细位置定位。
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公开(公告)号：CN112907590A
公开(公告)日：2021-06-04
申请号：CN202110383788.9
申请日：2021-04-09
Applicant: 南开大学
Abstract: 本发明公开一种基于金属锭打磨信息视觉识别的打磨方法及系统，包括：对金属锭图像进行边缘检测得到包含毛刺位置的边缘检测图像；对边缘检测图像进行多边形拟合后，提取多边形的角点和毛刺位置的端点，得到金属锭的打磨参照点；根据打磨参照点对金属锭进行打磨，对打磨后的金属锭图像进行检测得到剩余毛刺信息，根据剩余毛刺信息对打磨参照点进行优化，根据优化后的打磨参照点完成对金属锭的打磨。在有色金属铸锭线运行过程中不断提取进入视觉检测范围的金属锭的打磨参照点，具有实时性；能够检测出放置于金属锭模具中的金属锭的边缘和毛刺信息，具有准确性。
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公开(公告)号：CN108445898B
公开(公告)日：2021-03-09
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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