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[发明专利]一种充气折纸结构机器人-CN202310922772.X在审
发明人：孙加亮;谢梓珑;曾伟华;孙云鹏;金栋平 -专利权人：南京航空航天大学
申请日： 2023-07-26 - 公布日： 2023-10-13 - 主分类号： B25J18/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种充气折纸结构机器人，属于力学结构和机器人技术领域，结合球形机器人和充气折纸展开结构的优点，利用充气折纸展开结构质量轻、变形大的特点控制球形滚动机器人的运动。本发明机器人包括：球形核心、充气折纸结构连杆、足部、驱动部；所述充气纸质结构连杆两端分别安装足部和驱动部，所述充气纸质结构连接杆安装驱动部的一端安装于球形核心上；所述充气纸质结构连杆可收缩于球形核心内，维持球形核心外表面为球形；通过球形核心部分的动力部分控制充气纸质结构连杆的伸缩，通过不同杆的伸缩组合，进而控制机器人的运动状态。
一种充气折纸结构机器人

[发明专利]一种自旋闭环绳系编队系统的天地等效实验方法-CN201910261480.X有效
发明人：余本嵩;金栋平;文浩;耿凌璐 -专利权人：南京航空航天大学
申请日： 2019-04-02 - 公布日： 2023-05-23 - 主分类号： G01S19/20 文献下载
摘要：本发明公开了一种自旋闭环绳系编队系统的天地等效实验方法，步骤为：1、根据牛顿第二定律，在非惯性参考系下，建立在轨道平面内运行的自旋闭环绳系编队系统，并得出该闭环绳系编队系统的动力学方程；2、建立地面等效实验系统，并得出该地面等效实验系统的动力学方程；3、给出使闭环绳系编队系统的动力学方程与地面等效实验系统的动力学方程变换到同一个无量纲动力学方程的参数条件，以保证天地系统的一致性；4、利用达朗贝尔原理将地面等效实验系统转化为静力平衡系统。本发明可使空间绳系编队系统的自旋稳定性通过地面实验的方法得到验证，该方法操作简单易行，且比计算机数值仿真结果的可信度更高。
一种自旋闭环编队系统天地等效实验方法

[发明专利]一种多机器人卫星的协同操控方法-CN202211191763.X在审
发明人：徐世东;郭长巍;文浩;金栋平;陈卫东 -专利权人：南京航空航天大学
申请日： 2022-09-28 - 公布日： 2023-03-31 - 主分类号： B25J9/16 文献下载
摘要：本发明实施例公开了一种多机器人卫星的协同操控方法，所述操控方法包括：设计多机器人卫星协同操控系统构型；建立单个机器人卫星上机械臂的正运动学模型；建立单个机器人卫星上机械臂的动力学模型；建立机械臂末端执行器的抓取矩阵；建立被操控物体的动力学模型；建立机械臂关节变量的一阶导数和被操控物体线速度与角速度矢量的运动学关系；建立被操控物体所受的内力和外力以及机械臂末端执行器施加的操控力之间的关联关系；建立被操控物体角速度与欧拉角一阶导数的映射关系矩阵；将映射关系矩阵带入耦合动力学模型，得到协同操控系统的力学模型；基于协同操控系统的力学模型设计PD控制器，采用所述PD控制器控制机器人卫星协同操纵物体。
一种机器人卫星协同操控方法

[发明专利]一种多卫星无碰撞释放的堆叠方式及释放方法-CN202210358004.1有效
发明人：孙加亮;刘攀阳;谭宋明清;文浩;金栋平 -专利权人：南京航空航天大学
申请日： 2022-04-06 - 公布日： 2023-03-17 - 主分类号： G06F30/15 文献下载
摘要：本发明公开了一种多卫星无碰撞释放的堆叠方式及释放方法，包括若干层堆叠的单颗卫星，每一层包括四个释放单元，四个释放单元依次旋转90°并相互贴合，每一个释放单元包括正位卫星和反位卫星两个单颗卫星，单颗卫星为长方体形。本发明采用上述结构的一种多卫星无碰撞释放的堆叠方式及释放方法，能够减少或甚至消除分配器质量，而不损及发射期间所需的结构刚度和强度，使多颗卫星在特定初角速度的条件下一次性完全分散。
一种卫星碰撞释放堆叠方式方法

[发明专利]一种在轨非典型平面内两体绳系系统运动形式的辨识方法-CN202211284924.X在审
发明人：余本嵩;金栋平 -专利权人：南京航空航天大学
申请日： 2022-10-20 - 公布日： 2023-01-24 - 主分类号： G05D1/10 文献下载
摘要：本发明公开了一种在轨非典型平面内两体绳系系统运动形式的辨识方法，首先，在局部轨道坐标系下构建能描述任意非典型平面内绳系系统动力学行为的桌球模型；其次，基于欧拉定理将动力学系统转换到二维运动平面坐标系内；最后，根据运动稳定性理论及系统运动特征辨识其运动形式。本发明对于任意平面内、任意初始面内俯仰角、任意初始角速度的系统，都能够对系统的运动形式进行辨识。
一种非典型平面内两体绳系系统运动形式辨识方法

[发明专利]一种用于两体绳系卫星系绳展开的模糊控制方法-CN202211222736.4在审
发明人：徐世东;文浩;金栋平 -专利权人：南京航空航天大学
申请日： 2022-10-08 - 公布日： 2023-01-03 - 主分类号： G05B13/04 文献下载
摘要：本实施例公开了一种用于两体绳系卫星系绳展开的模糊控制方法，涉及属于航天技术领域，为解决现有技术中不能同时兼顾绳系卫星系统非线性动力学刻画和控制器设计的问题。所述的模糊控制方法包括：根据欧拉‑拉格朗日方程建立两体绳系卫星系统的非线性动力学方程；从所建立的非线性动力学方程中选择非线性函数；分别构建非线性函数的模糊表达形式；将模糊表达式代入到系统非线性动力学方程中，并设计系统的模糊描述规则，建立模糊动力学模型；基于所述的模糊动力学模型，通过并行分布式补偿原则，设计基于状态反馈的模糊控制器规则，建立模糊控制器；利用所述模糊控制器对两体绳系卫星系统的系绳释放过程进行控制。
一种用于两体绳系卫星系绳展开模糊控制方法

[发明专利]一种绳索驱动柔性机械臂-CN202111371348.8有效
发明人：孙加亮;孙云鹏;石泽新;李英健;周忠歌;金栋平 -专利权人：南京航空航天大学
申请日： 2021-11-18 - 公布日： 2022-12-23 - 主分类号： B25J18/00 文献下载
摘要：本发明公开一种绳索驱动柔性机械臂，包括若干连杆和依次穿过所述连杆且周向分布的绳索，相邻所述连杆之间连接有万向节，所述绳索的一端穿出根部的所述连杆并连接在驱动结构上，所述绳索的另一端穿出并固定在自由端的所述连杆上；相邻所述连杆之间还连接有若干周向分布的复位弹簧，不同所述复位弹簧的弹性系数由自由端的所述连杆向根部的所述连杆方向逐渐增大；本发明在相邻连杆之间连接有复位弹簧，能够利用复位弹簧实现机械臂的复位，并增强机械臂的整体强度，同时，复位弹簧的弹性系数由自由端向根部逐渐增大，能够提供机械臂不同位置的弹力和复位拉力，保证对机械臂姿态调整的稳定性。
一种绳索驱动柔性机械

[发明专利]一种适于在轨组装的大型空间桁架结构-CN202011479481.0有效
发明人：刘福寿;魏琦;金栋平 -专利权人：南京林业大学;南京航空航天大学
申请日： 2020-12-15 - 公布日： 2022-11-29 - 主分类号： B64G1/22 文献下载
摘要：本发明公开一种适于在轨组装的大型空间桁架结构，包括多面体关节、连接件、桁架杆，斜向拉索，锁芯与多面体关节中的关节螺杆进行螺纹连接，连接件通过连接件钢珠与锁芯凹槽或锁芯凹孔锁定连接，连接件螺杆插入杆件螺孔进行螺纹连接，斜向拉索通过弹簧固定桁架，保证结构稳定性；重复上述步骤，可以完成具有多个周期单元的大型空间桁架结构组装。本发明结构简单、多面体关节连接处刚度高，具有安装拆卸便捷等优点，满足于未来大型空间桁架结构在轨组装的需求。
一种适于组装大型空间桁架结构

[发明专利]一种基于李群的多自由度机器人卫星控制方法-CN202211173511.4在审
发明人：徐世东;李梓健;文浩;陈卫东;金栋平 -专利权人：南京航空航天大学
申请日： 2022-09-26 - 公布日： 2022-11-25 - 主分类号： B25J9/16 文献下载
摘要：本发明提供了一种基于李群的多自由度机器人卫星控制方法，首先设计了一种多自由度的机器人卫星；然后，基于李群SE(3)利用旋量理论构建机器人卫星的运动学模型；并且通过欧拉‑拉格朗日方法建立其动力学方程；最后设计具备良好鲁棒性的滑模变结构控制律，基于机器人的动力学模型进行运动控制。本发明解决了在多体系统建模上坐标系过于庞杂的问题，同时有效缩减了计算量；在此模型基础上设计滑模控制律，对比传统的PID控制有着响应速度更快，调节参数少，鲁棒性好的优点。
一种基于李群自由度机器人卫星控制方法

[发明专利]一种基于绳长变化的绳系卫星混沌控制方法-CN202010249684.4有效
发明人：余本嵩;金栋平 -专利权人：南京航空航天大学
申请日： 2020-04-01 - 公布日： 2022-10-04 - 主分类号： B64G1/24 文献下载
摘要：本发明公开一种基于绳长变化的绳系卫星混沌控制方法，包括如下步骤：步骤1，建立面内绳系卫星系统的动力学方程，将所述动力学方程转化为状态方程形式；步骤2，基于步骤1的状态方程，将控制器u设计为等效控制器ueq和切换控制器usw的组合，即u＝ueq+usw；步骤3，对控制器进行积分计算，得到绳长变化控制律。此种方法可将不规则的混沌运动控制到一个稳定的周期运动。
一种基于变化卫星混沌控制方法

[发明专利]一种细长结构的吸振装置及其能带结构的计算方法-CN202210735613.4在审
发明人：孙加亮;黄业雄;陈恩民;文浩;金栋平 -专利权人：南京航空航天大学
申请日： 2022-06-27 - 公布日： 2022-09-16 - 主分类号： G06F30/23 文献下载
摘要：本发明公开了一种细长结构的吸振装置及其能带结构的计算方法，吸振装置为弹性超材料，具备能带结构；吸振装置包括若干个周期性排列的原胞，原胞由蛛网谐振子及其两侧的凯夫拉系绳构成；计算能带结构时，基于绝对节点坐标法，建立原胞的有限元模型；利用形函数获得节点坐标和单元内任意点的全局位置矢量之间的关系；通过单元应变能及质量矩阵计算系统的动力学方程；添加布洛赫边界条件，并结合欧拉公式，对位移场的实部和虚部分离；分别利用有限元模型模拟位移场的实部和虚部，得到本征频率关于波矢的频散曲线簇，进而得到吸振装置的能带结构的带隙。本发明采用上述吸振装置，将弹性超材料与被动减震器结合，可应用于空间绳系系统。
一种细长结构装置及其能带计算方法

[发明专利]一种绳索驱动柔性爬行机器装置-CN202210561293.5在审
发明人：孙加亮;王杨;杨小侨;文浩;金栋平;葛云龙;王艺程;薛馥;刘锦浩 -专利权人：南京航空航天大学
申请日： 2022-05-23 - 公布日： 2022-09-13 - 主分类号： B62D57/032 文献下载
摘要：本发明公开了一种绳索驱动柔性爬行机器装置，包括机身、根部柔性腿关节、若干个中部柔性腿关节和端部柔性腿关节，端部柔性腿关节与中部柔性腿关节之间、相邻两中部柔性腿关节之间、中部柔性腿关节与根部柔性腿关节之间均通过万向节连接；机身的内部设置有驱动结构，驱动结构上连接有转盘，转盘上缠绕有绳索，绳索的自由端依次穿过机身、根部柔性腿关节和中部柔性腿关节并固定在端部柔性腿关节上。本发明在腿部相邻关节之间连接有复位弹簧，能够利用复位弹簧实现机械臂的复位，并增强机械臂的整体强度，保证对爬行机器人的姿态调整的稳定性。
一种绳索驱动柔性爬行机器装置

[发明专利]周期摄动诱发绳-载荷系统面外混沌的抑制方法-CN202210399461.5在审
发明人：余本嵩;金栋平 -专利权人：南京航空航天大学
申请日： 2022-04-15 - 公布日： 2022-08-12 - 主分类号： G06F30/20 文献下载
摘要：本发明公开了一种周期摄动诱发绳‑载荷系统面外混沌的抑制方法，其涉及航天器飞行技术领域，具体是针对空间绳‑载荷系统，提出一套在周期摄动激励作用下诱发的系统面外滚转运动发生混沌的辨识进而抑制的方法。首先，引入周期变化的环境摄动因素，随后，将系统面外运动动力学方程转化为无量纲形式，再由无扰动的哈密顿系统计算出系统的不稳定平衡点及异宿轨道，继而通过梅内科夫函数研究在周期激励下系统是否会在异宿点附近发生异宿轨道横截相交，从而辨识出系统面外混沌的现象，最后对空间绳‑载荷系统进行参数调整，避免混沌的发生。
周期摄动诱发载荷系统混沌抑制方法

[发明专利]一种用于小型绳系卫星子星的可收纳弹射机构-CN201910462629.0有效
发明人：杨书吉;文浩;金栋平 -专利权人：南京航空航天大学
申请日： 2019-05-30 - 公布日： 2022-08-05 - 主分类号： B64G7/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种用于小型绳系卫星子星的可收纳弹射机构，涉及绳系卫星释放和回收领域，能将绳系卫星子星收纳在机构内部。本发明包括：固定板、折叠杆、电机、引导面、对接盘、电磁离合器、扭簧、连接轴、安装座。固定板上设置安装座，安装座上相对设置两个折叠杆，折叠杆的关节处均设置连接轴。连接轴的轴端设置电磁离合器，电磁离合器和电机的输出轴连接，连接轴的径向还设置扭簧。折叠杆的另一端和对接盘连接，对接盘、引导面是圆环形结构，采用软材料制成，对接盘边缘和引导面的边缘连接，引导面边缘和安装座连接。在子星回收时，由软材料形成的引导面，有助于子星的姿态矫正，便于快速回收，并在回收后收纳。
一种用于小型卫星收纳弹射机构

[发明专利]空间直线型绳系观测系统动力学行为稳定性的判别方法-CN202110569642.3有效
发明人：余本嵩;金栋平 -专利权人：南京航空航天大学
申请日： 2021-05-25 - 公布日： 2022-07-08 - 主分类号： G05D1/10 文献下载
摘要：本发明公开了一种空间直线型绳系观测系统动力学行为稳定性的判别方法，首先，构建近地圆周轨道下直线型绳系观测器编队系统动力学模型；其次，引入一个非惯性坐标系，其原点o位于开普勒轨道，x轴指向系统质心运动方向，y轴垂直于轨道平面，z轴由右手定则确定，采用动力学方程表达系统动力学行为；最后，通过雅可比矩阵特征根模的最大值判别近地圆周轨道下直线型绳系观测器编队系统的运动性态。本发明能够严格判定系统的周期运动稳定性，而不再是通过数值模拟或地面等效实验方法判定系统的运动稳定性。
空间线型观测系统动力学行为稳定性判别方法

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