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[发明专利]一种基于改进稀疏样本一致性的原子力显微镜图像自适应校正方法-CN202111148015.9有效
发明人：武毅男;常迎澳;方勇纯;赵飞;樊志;刘存桓 -专利权人：南开大学
申请日： 2021-09-29 - 公布日： 2023-10-03 - 主分类号： G01Q60/30 文献下载
摘要：一种基于改进稀疏样本一致性的原子力显微镜图像自适应校正方法。本发明设计了一种自适应的图像校正算法，该算法包括数据预处理和直线拟合两个步骤，能够自动生成最优拟合结果来匹配原子力显微镜扫描每条轮廓线的基准线，在此基础上，通过从畸变图像中减去拟合直线来校正图像的畸变；针对垂直漂移和虚假斜坡严重影响原子力显微镜成像质量的问题，利用本发明所设计的图像校正算法，能够准确模拟样本形貌图像截面剖面中的垂直漂移和虚假斜坡，从而实现对图像畸变的有效校正。实验结果表明，本发明所设计的图像校正算法精度高、鲁棒性强，利用该算法能够有效消除垂直漂移和虚假斜坡导致的图像畸变，从而提升原子力显微镜的成像质量。
一种基于改进稀疏样本一致性原子显微镜图像自适应校正方法

[发明专利]基于速度控制的集装箱桥式起重机精准定位及防摇控制方法-CN202111311080.9有效
发明人：卢彪;郝运嵩;方勇纯;曹海昕;林静正 -专利权人：南开大学
申请日： 2021-11-08 - 公布日： 2023-09-26 - 主分类号： B66C13/06 文献下载
摘要：一种基于速度控制的集装箱桥式起重机精准定位及防摇控制方法。针对集装箱桥式起重机运送过程的定位和防摇任务，本发明提出一种基于速度控制的集装箱桥式起重机精准定位及防摇控制方法。首先生成速度参考轨迹，以确保小车/吊绳准确地到达设定位置。在此基础上，引入适当的反馈项，对轨迹进行在线优化，使集装箱在不利条件下也能充分抑制摇摆。设计的轨迹不含负载质量，不需大量的计算资源，只需少量传感器进行反馈，便于实际应用。本方法不仅得到了基于李雅普诺夫方法的严格稳定性分析的保证，而且其有效性在实际集装箱桥式起重机系统上也得到了充分证明。
基于速度控制集装箱桥式起重机精准定位方法

[发明专利]一种仿鳄鱼软体爬行机器人、控制方法及系统-CN202310780453.X在审
发明人：吴庆祥;邱泽昊;孙宁;杨桐;方勇纯 -专利权人：南开大学
申请日： 2023-06-28 - 公布日： 2023-09-22 - 主分类号： B62D57/02 文献下载
摘要：本发明提出了一种仿鳄鱼软体爬行机器人、控制方法及系统，通过分析鳄鱼的生物结构与运动特性，所提出的仿鳄鱼软体爬行机器人包括：头部结构、躯干软体驱动器、尾部驱动器、腿部软体驱动器和连接组件，躯干软体驱动器左腔室、躯干软体驱动器右腔室、腿部驱动器上端和腿部驱动器下端用于产生前后、左右、上下不同方向的形变，从而可实现机器人前进、跳跃、转弯、爬坡等步态，提高了机器人的运动的自由度，可使仿鳄鱼软体爬行机器人在水陆环境下稳定运行。
一种鳄鱼软体爬行机器人控制方法系统

[发明专利]基于复合凸轮结构的微型六足爬行机器人-CN202310860797.1在审
发明人：武毅男;邓皓月;方勇纯;刘华旺;白一凡 -专利权人：南开大学
申请日： 2023-07-14 - 公布日： 2023-09-19 - 主分类号： B62D57/032 文献下载
摘要：本发明为一种基于复合凸轮结构的微型六足爬行机器人，包括机器人壳体、支腿、凸轮、凸轮轴和驱动机构；所述机器人壳体内的左、右两侧对称安装两个凸轮轴，每个凸轮轴上安装一组由三个凸轮组成的复合凸轮，凸轮开有环绕在凸轮周向上的异型凸轮槽，位于左前、右中以及左后位置的三个凸轮的安装角度相同，位于右前、左中以及右后位置的三个凸轮的安装角度相同，且与另外三个凸轮的异型凸轮槽布置方向相差180°；六条支腿的一端始终与对应凸轮的异型凸轮槽配合，每条支腿的末端伸出机器人壳体外；驱动机构与两个凸轮轴连接，驱动凸轮轴转动，进而驱动六条支腿运动。结构简单新颖，通过凸轮建立驱动机构与支腿之间的联系，将凸轮的旋转运动转换为支腿在空间中的运动，实现机器人的爬行。
基于复合凸轮结构微型爬行机器人

[发明专利]一种三维形变软体驱动器、制作方法、控制方法及系统-CN202310802326.5在审
发明人：孙宁;邱泽昊;吴庆祥;杨桐;方勇纯 -专利权人：南开大学
申请日： 2023-06-29 - 公布日： 2023-09-19 - 主分类号： B25J9/10 文献下载
摘要：本发明提出了一种三维形变软体驱动器、制作方法、控制方法及系统，软体驱动器上端的气腔室方向与软体驱动器下端的气腔室方向相互垂直，软体驱动器上端、软体驱动器下端可产生相对于自身的水平方向和竖直方向的形变，使所设计的三维形变软体驱动器产生空间形变，从而增大驱动力。整个三维形变软体驱动器只包含一条从头到尾连通的流体通路，可减轻驱动流体的供给负担。
一种三维形变软体驱动器制作方法控制方法系统

[发明专利]一种自重构波状爬行机器人及其控制系统-CN202310239856.3在审
发明人：孙宁;孙昊晟;吴庆祥;王雪兵;方勇纯 -专利权人：南开大学
申请日： 2023-03-13 - 公布日： 2023-06-30 - 主分类号： B62D57/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种自重构波状爬行机器人及其控制系统，涉及自重构机器人技术领域。自重构波状爬行机器人包括若干波状爬行机构、串联连接机构和并联连接机构；波状爬行机构包括电机、齿轮组、螺旋杆、链杆、螺旋杆座和电机座；电机的输出轴与齿轮组最上方的齿轮连接，螺旋杆的一端穿过电机座的轴承与齿轮组最下方的齿轮连接，另一端与螺旋杆座的轴承连接；链杆通过轴销依次连接，套于螺旋杆上方；若干自重构波状爬行机器人通过串联连接机构进行串联连接，通过并联连接机构进行并联连接。本发明能够根据任务和环境的变化，依靠控制方法、控制系统和所设计的串/并联连接方式自动地组装，从而使机器人具备自重构的能力以应对复杂困难的任务。
一种自重波状爬行机器人及其控制系统

[发明专利]一种仿鳐鱼水陆两栖机器人-CN202310375489.X在审
发明人：孙宁;王雪兵;吴庆祥;孙昊晟;方勇纯 -专利权人：南开大学
申请日： 2023-04-10 - 公布日： 2023-06-02 - 主分类号： B60F3/00 文献下载
摘要：本发明涉及一种仿鳐鱼水陆两栖机器人，包括支撑板，连接在支撑板上表面的电控舱，和连接在支撑板下表面且并列布置的至少两组行波驱动结构：行波驱动结构包括被驱动元件带动的螺旋杆，螺旋杆穿过多个首尾活动连接的关节扣，形成随螺旋杆转动而上下摆动的关节扣活动铰链，关节扣活动铰链两端通过连杆与电机舱连接；每个关节扣侧部中心连接支撑骨，所有关节扣的支撑骨通过仿生材料覆盖形成仿生鳍；通过被驱动元件带动的螺旋杆，将螺旋空间的转动运动转换为关节扣活动铰链的正弦波平移，带动支撑骨产生起伏波动。
一种鱼水两栖机器人

[发明专利]面向负载消摆的起重机自动控制系统-CN202310061050.X在审
发明人： 方勇纯;赵祎明;刘华旺;卢彪 -专利权人：南开大学
申请日： 2023-01-16 - 公布日： 2023-05-23 - 主分类号： B66C13/48 文献下载
摘要：一种面向负载消摆的起重机自动控制系统，用于运行起重机防摇摆控制算法，解决起重机在精准定位过程中出现的负载摆动问题。除起重机系统结构外，还包括远程数据采集端和起重机防摇摆运动控制板卡，二者能进行无线通信。远程数据采集端采集起重机吊具摆角信息，并传输至防摇摆运动控制板卡；防摇摆运动控制板卡接收来自远程数据采集端、可编程逻辑控制器和遥控器的数据后，进行逻辑判断及运算，再将运算结果及其他控制指令输出至可编程逻辑控制器，以控制起重机机械主体运转。防摇摆运动控制板卡的接口电路板集成了适用于实时控制的STM32单片机，以保障实时性；同时，集成了适用于复杂信息处理NVIDIA Jetson视觉处理器，以保障功能性。
面向负载起重机自动控制系统

[发明专利]一种飞行双臂系统的质心补偿控制方法及系统-CN202310180713.X在审
发明人：梁潇;王杨;何慰;于海;韩建达;方勇纯 -专利权人：南开大学
申请日： 2023-02-28 - 公布日： 2023-05-23 - 主分类号： B64C17/02 文献下载
摘要：本发明提出了一种飞行双臂系统的质心补偿控制方法及系统，涉及非线性欠驱动机电系统自动控制技术领域，根据测量的双臂几何参数，建立机械臂运动学模型；利用质点系的动量定理，建立无人机动力学模型；设计扰动观测器，构建非线性扰动补偿控制器；实时获取飞行双臂系统的状态反馈信号，利用非线性扰动补偿控制器，计算将无人机精确定位到目标位置的控制信号，完成无人机的精确定位；本发明利用动量定理在不进行任何线性化操作的情况下建立无人机的动力学模型，设计扰动观测器对无人机所受影响进行准确估计，在解决双臂的存在及其运动对无人机产生的影响的基础上，提高了飞行双臂系统的定位精度，从而实现对飞行双臂系统进行了有效、安全的控制。
一种飞行双臂系统质心补偿控制方法

[发明专利]基于惯性网络的姿态估计方法及系统-CN202310006366.9有效
发明人：宋锐;方勇纯;张峥;任瑞琦 -专利权人：南开大学
申请日： 2023-01-04 - 公布日： 2023-05-23 - 主分类号： G01C21/16 文献下载
摘要：本发明涉及惯性导航领域，公开了一种基于惯性网络的姿态估计方法及系统，用于提高对目标载体进行姿态估计时的准确率，包括：对目标载体进行测量点位分析，确定多个惯性节点；通过多个惯性节点进行测量网络构建，确定对应的分布式惯性测量网络；基于分布式惯性测量网络对多个惯性节点进行位姿数据采集，得到与每一惯性节点对应的位姿数据；对与每一惯性节点对应的位姿数据进行误差补偿处理，得到目标位姿数据集合；对目标位姿数据集合进行信息融合处理，得到与目标载体对应的姿态估计结果。
基于惯性网络姿态估计方法系统

[发明专利]一种变结构四旋翼系统及其控制方法-CN202211730240.8在审
发明人：吴庆祥;何春辉;孙昊晟;孙宁;方勇纯 -专利权人：南开大学深圳研究院
申请日： 2022-12-30 - 公布日： 2023-05-02 - 主分类号： B64U10/14 文献下载
摘要：本发明涉及旋翼飞行器技术领域，提供了一种变结构四旋翼系统及其控制方法，包括：机身，设置于机身上的舵机、机载电脑和若干种传感器，分别设置于机身四个角上的第一高位机臂、第二高位机臂、第一低位机臂和第二低位机臂，设置于每个机臂端部的电机；第一高位机臂和第一低位机臂之间存在高度差，对角线上的两个机臂位于同一高度；机载电脑根据若干种传感器上传的传感器数据和各个机臂的旋转角度，通过线性扩张状态观测器估计补偿各个机臂的旋转运动所带来的扰动，控制各个电机的转速。在保证四旋翼稳定飞行的同时，显著提高四旋翼的狭小空间通过能力，从而极大地提高了四旋翼的适应性。
一种结构四旋翼系统及其控制方法

[发明专利]基于雾网络的建图定位方法及装置-CN202211721959.5在审
发明人：宋锐;方勇纯;任瑞琦;张峥 -专利权人：南开大学
申请日： 2022-12-30 - 公布日： 2023-05-02 - 主分类号： G01C21/00 文献下载
摘要：本发明涉及数据处理领域，公开了一种基于雾网络的建图定位方法及装置，用于提高建图定位时的准确率。该方法包括：控制多个地面机器人对目标区域进行环境信息采集，得到环境信息集合，通过环境信息集合生成多个地图构建子任务；对多个地面机器人进行任务分配，得到任务分配结果；基于任务分配结果控制多个地面机器人进行子地图构建，生成多个子地图，通过多个子地图生成初始全局地图；控制无人机对目标区域进行点云数据采集，得到点云数据集合；对点云数据集合进行三维地图映射，得到三维点云地图；对三维点云地图及初始全局地图进行地图融合，生成目标导航地图；通过目标导航地图对待定位机器人进行定位，确定目标定位数据。
基于网络定位方法装置

[发明专利]基于异型辐条的腿式水路两栖机器人-CN202211326192.6在审
发明人：武毅男;邓皓月;方勇纯;白一凡 -专利权人：南开大学
申请日： 2022-10-27 - 公布日： 2023-03-07 - 主分类号： B60F3/00 文献下载
摘要：本发明为基于异型辐条的腿式水路两栖机器人，包括底盘、前足、后足、转向机构和传动机构；传动机构分别与前足和后足连接，转向机构与前足连接；底盘的底部设有充气气垫；其中，前足和后足均包括两个异型辐条腿，每条异型辐条腿均包括连接座、异型辐条、足端和异型桨叶；连接座的四周边缘呈圆周均匀设置有多条呈伞型的异型辐条，即异型辐条与机器人高度方向具有一定夹角；每个异型辐条的末端均连接有弧形长条状的足端；每个异型辐条的两侧对称设置有异型桨叶，异型桨叶沿背离异型辐条腿中心的方向宽度逐渐增加，异型桨叶的叶面呈弧形向机器人后方延伸。在陆地和水上运动均通过传动机构驱动前足和后足实现，两个环境中的运动不需要额外的切换结构，机器人结构简单紧凑。
基于异型辐条水路两栖机器人

[发明专利]一种折叠臂两栖四旋翼无人机-CN202211422165.9在审
发明人：孙宁;宿元昊;王雪兵;吴庆祥;方勇纯 -专利权人：南开大学
申请日： 2022-11-14 - 公布日： 2023-01-03 - 主分类号： B60F5/02 文献下载
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。
一种折叠两栖四旋翼无人机

[发明专利]一种多级摆三维桥式吊车多功能实验平台及方法-CN202211191665.6在审
发明人：吴庆祥;孙宁;杨桐;方勇纯 -专利权人：南开大学深圳研究院
申请日： 2022-09-28 - 公布日： 2022-12-27 - 主分类号： B66C17/26 文献下载
摘要：本发明公开的一种多级摆三维桥式吊车多功能实验平台及方法，将台车设置于支撑框架上，并通过第一驱动系统、第二驱动系统驱动台车沿支撑框架移动；小车与台车连接，并能沿台车移动；起吊机构与小车连接；吊钩与起吊机构连接；测量模块，用于获取第一驱动系统和第二驱动系统的运行速度；控制器，用于分别计算第一驱动系统运行速度、第二驱动运行速度与设定的参考速度之间的差值，及第一驱动系统和第二驱动系统运行速度的差值，根据差值分别对第一驱动系统和第二驱动系统进行控制，使第一驱动系统和第二驱动系统同步运行。能够对台车的防跑偏功能进行设计验证，也可以开展不同负载形状和吊装形式的防摆控制研究。
一种多级三维吊车多功能实验平台方法

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