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公开(公告)号：CN117699663B
公开(公告)日：2024-08-30
申请号：CN202410051135.4
申请日：2024-01-12
申请人： 南开大学 , 山东鲁能特种设备检验检测有限公司
摘要： 本发明涉及智能塔式吊车领域，提供了一种基于操作意图识别的起重机控制方法与系统。系统包括塔吊实验平台包括支柱，支柱上端设有旋臂，旋臂上设有小车，小车底部连接吊绳的一端，另一端连接分布式质量负载；控制器，包括第一MPC控制器和第二MPC控制器，第一MPC控制器，用于对接收的操作指令进行处理，结合传感器采集的数据，输出控制小车/旋臂运动的控制指令；第二MPC控制器用于对接收的操作指令进行处理，结合小车/旋臂的当前位置，生成目标位置参考轨迹，以成本函数最小为目标，输出控制小车/旋臂定位的控制指令，并将控制小车/旋臂运动的控制指令和控制小车/旋臂定位的控制指令发送到执行器，以完成相应指令的执行。
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公开(公告)号：CN118239386B
公开(公告)日：2024-08-16
申请号：CN202410674477.1
申请日：2024-05-29
申请人： 山东鲁能特种设备检验检测有限公司 , 南开大学
摘要： 本发明涉及起重机技术领域，本发明公开了一种起重机控制方法、系统、介质、设备及产品，包括：获取当前时刻的双摆塔式起重机系统状态；基于所述双摆塔式起重机系统状态，通过控制器，得到当前时刻的期望控制输入；基于双摆塔式起重机系统状态和期望控制输入，通过预测安全滤波器，得到当前时刻的控制输入，并将所述控制输入作用于双摆塔式起重机系统，得到下一时刻的双摆塔式起重机系统状态；其中，预测安全滤波器在终端约束、状态约束和控制输入约束下，通过规划安全前向轨迹，优化控制输入。可以继承基础控制器的一些优势，而且可以保证吊钩和负载摆动抑制，有效提高了双摆塔式起重机系统的作业效率和安全性。
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公开(公告)号：CN118106962A
公开(公告)日：2024-05-31
申请号：CN202410209621.4
申请日：2024-02-26
申请人： 南开大学
IPC分类号： B25J9/16
摘要： 本发明公开了一种气动肌肉机器人的有限时间同步运动控制方法及系统，涉及机器人控制技术领域。该方法包括步骤：获取气动肌肉驱动并联机器人的状态参数，并建立运动学模型和动力学模型；获取气动肌肉驱动并联机器人需要跟踪的末端执行器参考轨迹，得到末端执行器的跟踪误差；定义轮廓误差，根据末端执行器的跟踪误差和轮廓误差获得坐标轴方向上的同步误差，进而得到同步运动控制的等价目标；基于末端执行器的跟踪误差和坐标轴方向上的同步误差定义耦合误差，并结合跟踪误差和耦合误差构造有限时间自适应同步运动控制器。本发明直接以末端执行器为控制对象、以实现笛卡尔空间内的轨迹跟踪为目标，实现了高精度和高效率的气动肌肉机器人运动控制。
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公开(公告)号：CN115556523A
公开(公告)日：2023-01-03
申请号：CN202211422165.9
申请日：2022-11-14
申请人： 南开大学
摘要： 本发明涉及一种折叠臂两栖四旋翼无人机，包括活动连接在机身两侧的机臂，机臂远端的上表面设有与旋翼电机连接的旋翼，下表面设有通过减速齿轮组与旋翼电机连接的车轮，机身上设有变形舵机，变形舵机的输出轴连接一字型舵臂，一字型舵臂的两端分别通过万向球头连接杆与机臂上设置的万向球头支座活动连接；通过变形舵机带动一字型舵臂的两端绕输出轴转动，经对应的万向球头连接杆带动万向球头支座和机臂运动，使机臂与机身之间的角度改变实现展开或折叠。在四旋翼无人机的基础上，增加了轮式机器人的运动模态，具备变形能力，能够通过折叠变形在轮式机器人和四旋翼无人机之间切换，从而使无人机能够适应地面场景和空中场景下不同的作业任务需求。
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公开(公告)号：CN113021356B
公开(公告)日：2022-05-03
申请号：CN202110355446.6
申请日：2021-04-01
申请人： 南开大学
IPC分类号： B25J9/16
摘要： 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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公开(公告)号：CN113110051B
公开(公告)日：2022-03-04
申请号：CN202110401790.4
申请日：2021-04-14
申请人： 南开大学
IPC分类号： G05B13/04
摘要： 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：CN108345217B
公开(公告)日：2021-09-10
申请号：CN201810146833.7
申请日：2018-02-12
申请人： 南开大学
IPC分类号： G05B13/04
摘要： 本发明公开了一种变绳长起重机系统时间最优轨迹规划方法、装置及系统，该方法包括：设定系统状态的约束条件，台车位移、速度和加速度的约束条件，吊绳长度、速度和加速度的约束条件，负载摆角、角速度与角加速度的约束条件，以及台车、吊绳和负载的初始状态与终止状态的约束条件；根据变绳长起重机系统的动力学模型和上述设定的约束条件构造时间最优的带约束优化问题，并求解得到变绳长起重机系统时间最优的运动轨迹；使用跟踪控制律计算轨迹相应的实时控制信号，驱动控制台车和吊绳运动，进行变绳长起重机系统的时间最优控制。本发明有效解决了变绳长起重机运输过程中的效率问题与安全问题。
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公开(公告)号：CN113305879A
公开(公告)日：2021-08-27
申请号：CN202110384674.6
申请日：2021-04-09
申请人： 南开大学
摘要： 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：CN108319281B
公开(公告)日：2021-02-02
申请号：CN201810013743.0
申请日：2018-01-08
申请人： 南开大学
摘要： 一种基于时间最优的旋翼飞行器吊运系统运动规划方法，能够得到时间最优的飞行器定位与负载消摆轨迹，属于非线性欠驱动机电系统自动控制领域。首先建立完整的系统动力学模型，随后将系统表达为以加加速度为输入的非线性仿射形式。在离散化和近似化处理之后，可以将原本的时间最优运动规划问题转化为标准的非线性规划问题，这一过程中考虑负载摆动、飞行器速度、加速度、加加速度等各种约束。最后，利用序列二次规划方法即可对该问题进行求解。本发明在处理中无需线性化操作，保留了系统原本的属性，且可以加入对系统状态轨迹和输入量的约束；此外，该方法将飞行器加速度设为输入，从而得到加速度连续的轨迹，以免电机振动而影响其使用寿命。
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公开(公告)号：CN108439209A
公开(公告)日：2018-08-24
申请号：CN201810400807.2
申请日：2018-04-28
申请人： 南开大学
CPC分类号： B66C13/063 , B66C13/16 , B66C13/48
摘要： 本发明公开了一种欠驱动船用吊车有限时间内定位控制方法、装置及系统，该方法包括：步骤(1)：基于船用吊车系统可驱动部分的动力学模型构造二阶滑模面，并引入与定位误差信号相关的非线性有界函数构造非线性控制器；步骤(2)：接收设定的船用吊车系统的物理参数；步骤(3)：接收实时采集的吊杆俯仰角、吊绳长度、负载摆角和海浪干扰引起的船体横滚角；步骤(4)：将接收的数据通过所提非线性控制器，计算控制吊杆俯仰运动和吊绳长度的输入力和力矩；步骤(5)：驱动吊杆和吊绳在有限时间内移动到目标位置，并且可以消除负载的残余摆动。
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