公开(公告)号：CN118363395B

公开(公告)日：2024-09-06

申请号：CN202410177081.6

申请日：2024-02-08

申请人： 哈尔滨工业大学

发明人： 张立宪 ,  张宇轩 ,  李云鹏 ,  李博 ,  韩岳江 ,  梁野 ,  吴桐 ,  蔡博

IPC分类号： G05D1/495 ,  G05D1/46 ,  G05D101/10 ,  G05D109/20

摘要： 一种基于切换滑模控制的固定翼空投无人机姿态控制方法及系统，涉及无人机姿态控制技术。以解决现有的无人机姿态控制技术没有考虑空投对纵向和横向分量的影响限定无人机空投的广泛应用、以及解决针对固定翼无人机在连续空投中因系统频繁切换可能导致的不稳定问题。技术要点：确定固定翼空投无人机本体和载荷的有关参数；在所得参数的基础上推导固定翼空投无人机在不同载荷搭载情况下的运动学和动力学方程；确定固定翼空投无人机所受合外力和合外力矩；根据建立的运动学与动力学模型，建立固定翼空投无人机姿态误差动力学模型，并将其建模为非线性仿射切换系统；根据姿态误差动力学模型设计具有有限时间收敛性质的切换滑模控制器；根据设计的切换滑模控制器证明固定翼无人机在空投任务中的稳定性。本发明提高了固定翼无人机在空投过程中的安全性和可靠性，且适用范围广泛，具有较高的工程应用价值。

公开(公告)号：CN114859899B

公开(公告)日：2024-05-31

申请号：CN202210403450.X

申请日：2022-04-18

申请人： 哈尔滨工业大学人工智能研究院有限公司

发明人： 张立宪 ,  张瑞先 ,  翁睿 ,  蔡博 ,  杨嘉楠 ,  朱益民

IPC分类号： G06N3/092 ,  G06N3/0464 ,  B25J9/16

摘要： 本发明公开了移动机器人导航避障的演员‑评论家稳定性强化学习方法，属于移动机器人自主导航及规避障碍物技术领域，包括以下步骤：步骤一：网络模型构造；步骤二：网络模型参数初始化；步骤三：训练价值评估网络与李雅普诺夫函数网络；步骤四：训练最小李雅普诺夫值网络；步骤五：训练导航避障策略网络；步骤六：判断导航避障策略是否收敛至稳定策略，若否，则重复步骤三、步骤四和步骤五，直到导航避障策略收敛至稳定策略，若是，得到稳定导航避障策略，通过输入移动机器人当前状态，输出移动机器人运动速度；本发明提高策略训练收敛速度以及在导航避障过程中的安全性。

公开(公告)号：CN118068697A

公开(公告)日：2024-05-24

申请号：CN202311762232.6

申请日：2023-12-20

申请人： 哈尔滨工业大学

发明人： 蔡博 ,  王一鸣 ,  李烨 ,  韩岳江 ,  马雨婷 ,  高天禹 ,  魏正瑞 ,  张立宪

IPC分类号： G05B13/04

摘要： 一种基于地面站的四旋翼无人机多模态控制方法及系统，本发明涉及四旋翼无人机控制技术领域。本发明用以解决如下技术问题：受到无人机载荷以及所搭载的计算单元硬件限制致使无人机自身的计算能力有时难以保证其执行并完成复杂飞行作业任务，网络化环境中网络带宽资源受限，多模态随机系统的模态不匹配控制问题。技术要点：建立线性化后的离散状态空间表达式形式的四旋翼无人机模型；设计事件触发条件；构建基于事件触发的模态不匹配情况下四旋翼无人机状态矩阵和控制器结构；提出四旋翼无人机系统均方稳定的充分条件；提出离散时间基于事件触发的多模态四旋翼无人机控制器设计方法，得到四旋翼无人机系统的模态不匹配控制器增益，从而实现基于地面站的四旋翼无人机多模态控制。本发明能够有效反映系统实际模态频繁变化的动态特性，具有较高的工程应用价值。

公开(公告)号：CN113759936B

公开(公告)日：2023-12-26

申请号：CN202111161731.0

申请日：2021-09-30

申请人： 哈尔滨工业大学

发明人： 张立宪 ,  李云鹏 ,  蔡博 ,  翁睿

IPC分类号： G05D1/02

摘要： 一种适用于动态目标跟踪的比例导引法与人工势场法相结合的路径规划方法，涉及移动机器人路径规划技术领域，用以解决现有路径规划方法中由于没有考虑在对动态目标跟踪过程中的避障需求而导致跟踪效率不高的问题。本发明的技术要点包括：根据移动机器人、待跟踪目标及障碍物位置，基于比例导引法计算获得移动机器人每一步的第一运动速度预期方向，基于人工势场法计算获得移动机器人每一步的第二运动速度预期方向；将第一运动速度预期方向和第二运动速度预期方向融合计算获得移动机器人每一步的实际运动方向；根据路径规划步长和实际运动方向动态更新规划路径。本发明提高了对目标跟踪效率的同时保证了较好的避障性能，具有较高的工程应用价值。

公开(公告)号：CN116198622A

公开(公告)日：2023-06-02

申请号：CN202310319784.3

申请日：2023-03-29

申请人： 哈尔滨工业大学人工智能研究院有限公司

发明人： 李昊伟 ,  董逸飞 ,  朱益民 ,  林泽峰 ,  王彦斌 ,  蔡博 ,  张立宪

IPC分类号： B62D57/02 ,  B25J11/00

摘要： 本发明提出了一种基于双轮驱动原理的质心偏移型球形机器人，属于球形机器人领域。解决球形机器人内部驱动单元与球壳内壁出现打滑导致的机器人姿态无法受控和运动控制精度丢失的问题。它包括球形外壳、滑轮、车轮组件、电池、电路板、下层板组件、偏心组件、上层板和姿态传感器，下层板组件设置在上层板正下方，每个滑轮的轮缘均与球形外壳内壁相接触，两个车轮组件左右对称的布置在上层板的下端面上，偏心组件设置在上层板的下端面靠后一侧用于改变机器人重心，车轮组件用于驱动机器人动作；车轮组件包括车轮和电机，电机的输出端与车轮相连，车轮的外轮缘最低点与球形外壳内壁相接触。它主要用于恶劣环境的探测。

公开(公告)号：CN115981362A

公开(公告)日：2023-04-18

申请号：CN202211333692.2

申请日：2022-10-28

申请人： 哈尔滨工业大学

发明人： 蔡博 ,  李博 ,  张立宪 ,  李云鹏 ,  朱益民 ,  翁睿 ,  纪小宇 ,  赵振廷

IPC分类号： G05D1/10

摘要： 本发明公开了一种基于隐马尔可夫链的固定翼无人机容错优化控制方法，涉及无人机控制技术领域。本发明的技术要点包括：选择多个无人机系统初始状态，基于分段齐次发射概率隐马尔可夫跳变模型为每个系统初始状态求取最优解，获取满足闭环系统稳定性、递推可行性和系统约束的反馈控制增益和可行区域，从而获取系统状态、可行区域、反馈控制增益的对应关系；对于无人机系统的实际状态，在每一时刻判断当前系统状态所处的可行区域；根据对应关系，获取对应的反馈控制增益，以使每个时刻控制器根据对应的反馈控制增益控制无人机飞行。本发明有效解决了观测模态与系统实际模态不匹配且发射概率为时变的问题，提高了故障无人机在飞行过程中的安全可靠性。

公开(公告)号：CN114571926A

公开(公告)日：2022-06-03

申请号：CN202210213747.X

申请日：2022-03-04

申请人： 哈尔滨工业大学

发明人： 董逸飞 ,  张立宪 ,  朱益民 ,  杨嘉楠 ,  丁一航 ,  吴桐 ,  蔡博

IPC分类号： B60C99/00

摘要： 一种被动轮式空地两用机器人的轻量化抗冲击轮结构设计方法，涉及空地两用机器人技术领域。本发明为了解决现有的空地两用机器人的轮式结构无法同时满足轻量化与抗冲击的需求，以及现有的轮结构设计不适合空地两用机器人的批量化生产，造成生产效率低的问题。技术要点：轮辐结构采用平面蜂窝构型，蜂窝层数与轮径直接相关，在确定轮内径和外径后，根据外径与内径的差值分配蜂窝层数，确定蜂窝层数及每层蜂窝的层宽并生成轮辐结构；在轮结构材料属性已知且轮径尺寸确定的情况下得到构型参数变化的下确界；根据轮辐结构以及构型参数的最小值，通过计算生成同类数据组成轮型参数的数据组。利用本方法实现在遵循轻量化设计准则的同时保证轮型结构强度。

公开(公告)号：CN112114522B

公开(公告)日：2021-09-17

申请号：CN202011004934.4

申请日：2020-09-22

申请人： 哈尔滨工业大学

发明人： 袁帅 ,  张立宪 ,  蔡博 ,  张瑞先 ,  梁野

IPC分类号： G05B13/04 ,  G06F17/16 ,  G06F17/13

摘要： 一种基于切换自适应算法的四旋翼飞行器故障容错控制方法，属于航空飞行器控制领域，用以解决在存在输入故障以及动力学参数未知的情况下，大机动四旋翼飞行器不能保证对期望信号良好跟踪的问题。该方法的技术要点包括构建包含未知输入故障和未知动力学参数的四旋翼飞行器分段仿射线性系统、参考系统、控制器；根据分段放射线性系统、参考系统、控制器获取误差系统模型；根据分段放射线性系统和参考系统设计基于驻留时间约束的切换信号；根据误差系统模型和切换信号获取控制器中控制参数的自适应律。本发明方法能够大机动四旋翼飞行器对期望信号良好的跟踪性能，可应用于四旋翼飞行器的飞行控制以保证其在输入故障和动力学参数未知情况下稳定飞行。

公开(公告)号：CN115686064A

公开(公告)日：2023-02-03

申请号：CN202211403771.6

申请日：2022-11-10

申请人： 哈尔滨工业大学

发明人： 张立宪 ,  李云鹏 ,  蔡博 ,  刘鑫琦 ,  卢生奥 ,  吴桐 ,  梁野 ,  韩岳江

IPC分类号： G05D1/10

摘要： 本发明公开了一种基于改进A星算法的空投飞行器路径规划方法及系统，涉及飞行器路径规划技术领域。本发明的技术要点包括：改进A星算法中采用正向搜索与反向搜索相结合，通过为每一个起点和目标点构建A星算法搜索分支，并将A星算法中的启发项改进为当前节点到其他搜索分支节点距离之和，解决了空投飞行器路径规划中确定空投分离点的问题，实现了同时包含分离点以及子机、载机各自路径信息的空投飞行器路径规划；同时提出了两种搜索策略：以本搜索分支节点到其他搜索分支封闭列表中的最新节点或者其他搜索分支的起点为启发项。本发明在保证无人子机和载机避障效果的同时，有着较高的计算效率，具有较高的工程应用价值。

公开(公告)号：CN115657725A

公开(公告)日：2023-01-31

申请号：CN202211403755.7

申请日：2022-11-10

申请人： 哈尔滨工业大学

发明人： 张立宪 ,  李云鹏 ,  杨嘉楠 ,  蔡博 ,  丁一航 ,  吴桐 ,  韩岳江 ,  梁野

IPC分类号： G05D1/10

摘要： 本发明公开了一种子母式无人机投放决策及路径规划一体化方法及系统，涉及无人机路径规划技术领域。本发明的技术要点包括：根据子母式无人机任务需求，构建三维地图环境；确定子母式无人机的子机数量及各个子机的目标位置；根据各个子机的目标位置和地势高度建立路径代价函数；利用改进的粒子群算法获得子母式无人机中母平台及子机的飞行路径，其中子机的初始飞行路径点即为被投放位置。本发明以子母式无人机投放过程特有的分离点选取为核心，填补了子母式无人机路径规划方法的研究空白；针对传统粒子群算法收敛速度过快，易陷入局部最优的问题，提出改进粒子群算法，兼顾了路径优化中的局部最优性与全局最优性，有效提高了规划路径的质量。