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公开(公告)号：CN117021094A
公开(公告)日：2023-11-10
申请号：CN202311049941.X
申请日：2023-08-20
Applicant: 哈尔滨理工大学
IPC: B25J9/16
Abstract: 本发明涉及一种适用于狭窄空间的盾构机换刀机器人路径规划方法。所述方法包括：首先，初始化地图信息和随机树，设置通道阈值，根据随机点和步长选择公式生成新生节点；其次，通过入口识别算法判断换刀通道类型，若为安全通道，继续判断是否为凹形陷阱，若为狭窄通道则先通过计算代价函数判断是否为极限通道，并比较采样次数与采样阈值，再通过比较极限换刀通道的权重比，选择权重比大的通道；最后，重复上述步骤直到满足新生节点和目标节点之间的距离小于距离阈值，对输出路径进行优化。本发明能够在狭窄空间选择安全通道，并有效提升了节点搜索效率，降低路径长度，提高了盾构机换刀机器人在复杂环境工作的安全性和效率。
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公开(公告)号：CN115195942B
公开(公告)日：2023-05-09
申请号：CN202210957887.8
申请日：2022-08-10
Applicant: 哈尔滨理工大学
Abstract: 针对无人艇收放效率低且收放过程中无人艇易受海浪影响产生摆动的问题，设计一种具有减摇功能的无人艇收放装置。本发明装置由顶部一级滑道、顶部二级滑道、液压伸缩杆、减横摇系统、减纵摇系统、液位传感器、夹持系统、伺服电机、PLC控制器等部分组成。收放过程中通过夹持系统固定无人艇，顶部一级滑道、二级滑道、液压伸缩杆依次伸长收缩，完成收放过程。当母船受海浪影响产生横摇纵摇时，母船与装置整体产生相同方向相同角度倾斜，减横摇系统和减纵摇系统中的滚轴可在滚轴托架内转动，保持无人艇收放过程中在竖直方向上位姿稳定。本发明能有效减少无人艇收放过程中母船的横摇纵摇对无人艇的影响，收放效率高，稳定性好。
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公开(公告)号：CN115268302B
公开(公告)日：2023-03-28
申请号：CN202211115771.6
申请日：2022-09-14
Applicant: 哈尔滨理工大学
IPC: G05B17/02
Abstract: 本发明是一种基于微元法的船用减摇旋柱实时升力仿真平台。该平台首先通过模型参数输入和运动控制模块获取船舶和减摇旋柱的运动状态并将其处理后输出至升力预测模块和虚拟仿真模块；在虚拟仿真模块中，通过接收上述模块的参数进行仿真来实现对全航速、多工况下的减摇旋柱工作状态的模拟；在升力预测模块中，先对减摇旋柱进行微元化处理，对其进行水动力分析后进而得到在摆动‑转动模式下单周期内减摇旋柱的实时升力，并通过与期望对比来矫正平台参数；在优化决策模块中，能够对仿真试验结果进行优化分析。本发明优化了仿真模拟流程，实现了对全航速、多工况减摇旋柱在摆动‑转动模式下的实时升力分析，为其工程应用提供了可靠的理论分析平台。
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公开(公告)号：CN115187791B
公开(公告)日：2023-04-28
申请号：CN202210957903.3
申请日：2022-08-10
Applicant: 哈尔滨理工大学
Abstract: 针对传统ORB算法因忽略图像颜色信息，对光照变化的鲁棒性较差，易造成误匹配的情况，本发明公开了一种融合颜色和尺度特征的ORB图像匹配方法。所述方法包括：首先使用颜色不变量模型对彩色图像进行预处理，求出图像的颜色不变量，以颜色不变量作为输入信息，建立积分图像，采用盒式滤波器建立尺度空间，使用快速Hession矩阵检测极值点，提取具有尺度不变性的特征点，然后使用rBRIEF算法得到特征描述符，最后采用汉明距离和改进RANSAC算法去除误匹配点。本发明在保证ORB算法特点的基础上，改善了ORB算法在颜色不同而对应灰度值相同区域正确匹配率低的问题，并且使算法具备尺度不变性，解决了特征点分布不均匀的情况，提高了图像发生尺度变化时匹配精度。
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公开(公告)号：CN114815626B
公开(公告)日：2022-10-28
申请号：CN202210621013.5
申请日：2022-06-02
Applicant: 哈尔滨理工大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 本发明公开一种舵鳍系统的预测自抗扰减摇控制方法，旨在解决舵鳍系统存在不确定扰动、状态耦合和输出延迟问题。分析船舶所受外力情况，建立三自由度船舶状态空间方程。针对不可观测状态，采用总扰动的思想解耦模型，分别设计纵摇自抗扰控制器和横艏摇预测观测器。横艏摇预测观测器在传统自抗扰的基础上尽可能多的保留原有的系统模型特性，只把状态耦合项、模型未知项、外部扰动等价为总扰动，单独考虑延迟问题。再利用强化学习不断地将系统的测量状态与模型的预测信息进行比较，并实时地修改预测模型和控制器参数，保证预测输出的准确度。最后利用二次规划求解舵角鳍角控制律。所述方法跟踪精度高，超调量小，减摇效果好。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN115195942A
公开(公告)日：2022-10-18
申请号：CN202210957887.8
申请日：2022-08-10
Applicant: 哈尔滨理工大学
Abstract: 针对无人艇收放效率低且收放过程中无人艇易受海浪影响产生摆动的问题，设计一种具有减摇功能的无人艇收放装置。本发明装置由顶部一级滑道、顶部二级滑道、液压伸缩杆、减横摇系统、减纵摇系统、液位传感器、夹持系统、伺服电机、PLC控制器等部分组成。收放过程中通过夹持系统固定无人艇，顶部一级滑道、二级滑道、液压伸缩杆依次伸长收缩，完成收放过程。当母船受海浪影响产生横摇纵摇时，母船与装置整体产生相同方向相同角度倾斜，减横摇系统和减纵摇系统中的滚轴可在滚轴托架内转动，保持无人艇收放过程中在竖直方向上位姿稳定。本发明能有效减少无人艇收放过程中母船的横摇纵摇对无人艇的影响，收放效率高，稳定性好。
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公开(公告)号：CN115061470A
公开(公告)日：2022-09-16
申请号：CN202210761400.9
申请日：2022-06-30
Applicant: 哈尔滨理工大学
IPC: G05D1/02
Abstract: 针对狭窄通道通过率较低且无法自主导航的问题，提出一种适用狭窄空间的无人车改进TEB导航方法，所述方法包括：构建含狭窄通道的环境栅格地图；利用改进RRT算法和改进TEB算法分别进行全局路径规划和局部路径规划，完成无人车的自主导航，保证了导航路线的安全性和可行性；通过添加位姿辅助点，在经过狭窄通道时调用定点规划算法，保证了狭窄通道的通过率；利用速度插补控制和S形速度规划分别优化自主导航和定点导航的输出速度，保证了输出曲线的平滑和导航过程的稳定性。通过gazebo仿真实验，验证了改进导航方法的可行性，且无人车在狭窄通道的通过率显著提升，输出自主导航和定点导航的速度曲线，两个阶段的速度曲线波动均小于0.05m/s。
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公开(公告)号：CN114879481A
公开(公告)日：2022-08-09
申请号：CN202210621008.4
申请日：2022-06-02
Applicant: 哈尔滨理工大学
IPC: G05B11/42
Abstract: 针对具有复杂水动力参数和非线性特性的船舶动力定位系统，本发明公开了一种鲁棒H∞抗干扰控制方法，具体包括以下步骤：建立动力定位船舶的三自由度动力学模型和运动学模型；将建立的数学模型转化为鲁棒H∞控制问题；构建存储函数使其满足耗散不等式；通过给出含有不确定性的非线性系统具有鲁棒H∞性能的充分条件，得到闭环系统具有局部鲁棒干扰抑制性能的状态反馈控制率。本发明通过设计非线性状态反馈控制率克服了系统固有的非线性特性，解决了动力定位系统中水动力参数复杂且难以整定的技术问题，提出的鲁棒H∞控制方法在保证控制稳定性的同时，还能有效地降低模型的复杂度和控制过程中的计算量。
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公开(公告)号：CN115167465B
公开(公告)日：2023-04-28
申请号：CN202210957889.7
申请日：2022-08-10
Applicant: 哈尔滨理工大学
IPC: G05D1/02
Abstract: 本发明针对人工势场法(artificial potential field approach,APFA)在无人潜器三维路径规划应用存在局部震荡、易陷入局部极小值的问题，公开了基于人工势场栅格法的无人潜器三维路径规划方法，具体包括：在三维地图下将障碍物进行栅格化处理，采用斥力点附着在栅格体表面的方法，弥补传统APFA建模理想化导致规划路径变长的缺点；改变栅格体表面的斥力函数，使栅格体表面势场平行栅格体表面形成环绕势场，解决无人潜器路径规划局部震荡的问题；通过引入虚拟目标点，避免无人潜器陷入局部最优；最后对路径点进行插值平滑处理，使得路径光滑。仿真结果表明，本发明提出改进APFA方法有效克服了无人潜器在三维路径规划下局部震荡及易陷入局部极小值的不足，规划路径平滑，时间效率高。
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公开(公告)号：CN114802594B
公开(公告)日：2022-10-18
申请号：CN202210622957.4
申请日：2022-06-02
Applicant: 哈尔滨理工大学
Abstract: 针对船载设备由于海浪干扰产生摇摆的问题，设计一种升沉补偿的三自由度船载稳定平台。本发明装置由减横摇外环、减纵摇内环、升沉补偿系统、PLC控制箱、双向阻尼器、多角度传感器、超声波距离传感器、波高观测系统、横纵摇伺服系统和载物平台等部分组成。减横摇外环、减纵摇内环和升沉补偿系统保持载物平台在横纵摇及升沉方向的位置恒定，采用角度传感器测量横、纵摇角信号，进而驱动横、纵摇伺服系统，抑制装置在横纵摇方向的运动，利用波高观测系统获取波高后计算补偿后期望位置，带入阻抗公式获得系统输出力，补偿升沉方向的干扰。本发明对载物平台的横、纵摇及升沉三自由度分别进行干扰补偿，本装置的稳定性强，响应速度快，控制精度高。
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