公开(公告)号：CN116330300B

公开(公告)日：2023-08-22

申请号：CN202310602936.0

申请日：2023-05-26

申请人： 北京航空航天大学杭州创新研究院 ,  咸亨国际(杭州)航空自动化有限公司

发明人： 郭克信 ,  陈瑞 ,  余翔 ,  郭雷 ,  王建梁 ,  张晓莉

IPC分类号： B25J9/16

摘要： 本发明提供一种面向动态目标捕获的飞行机械臂运动轨迹计算方法，目标是协调规划无人机与机械臂的运动轨迹，实现对动态目标的飞行捕获，以及利用系统的冗余自由度特性，完成额外的任务指标并满足系统状态约束。为此，首先根据目标的当前位置测量值，利用卡尔曼滤波预测其未来一段时域内的轨迹。其次，将轨迹预测值作为参考信号，利用线性模型预测控制，计算飞行机械臂末端的期望加速度。随后，建立各个任务目标矢量与飞行机械臂关节矢量间的映射关系，并构造任务代价函数；最后，利用二次规划求解任务代价函数，根据末端的期望加速度计算飞行机械臂的各个关节的运动轨迹，实现飞行机械臂的协调运动。本发明能够协调规划飞行机械臂的运动轨迹。

公开(公告)号：CN116330300A

公开(公告)日：2023-06-27

申请号：CN202310602936.0

申请日：2023-05-26

申请人： 北京航空航天大学杭州创新研究院 ,  咸亨国际(杭州)航空自动化有限公司

发明人： 郭克信 ,  陈瑞 ,  余翔 ,  郭雷 ,  王建梁 ,  张晓莉

IPC分类号： B25J9/16

摘要： 本发明提供一种面向动态目标捕获的飞行机械臂运动轨迹计算方法，目标是协调规划无人机与机械臂的运动轨迹，实现对动态目标的飞行捕获，以及利用系统的冗余自由度特性，完成额外的任务指标并满足系统状态约束。为此，首先根据目标的当前位置测量值，利用卡尔曼滤波预测其未来一段时域内的轨迹。其次，将轨迹预测值作为参考信号，利用线性模型预测控制，计算飞行机械臂末端的期望加速度。随后，建立各个任务目标矢量与飞行机械臂关节矢量间的映射关系，并构造任务代价函数；最后，利用二次规划求解任务代价函数，根据末端的期望加速度计算飞行机械臂的各个关节的运动轨迹，实现飞行机械臂的协调运动。本发明能够协调规划飞行机械臂的运动轨迹。

公开(公告)号：CN113618743B

公开(公告)日：2022-08-23

申请号：CN202110993793.1

申请日：2021-08-27

申请人： 北京航空航天大学杭州创新研究院

发明人： 郭雷 ,  吕尚可 ,  余翔 ,  王萌 ,  陈瑞

IPC分类号： B25J9/16

摘要： 本发明涉及一种针对多源干扰的无人机机械臂末端位姿控制方法，目标是实现特种无人机系统在多源干扰的情况下末端高精度控制。首先，建立特种无人机机械臂末端位姿控制系统多源干扰模型，其次针对系统标称模型设计鲁棒H∞控制器；然后针对多源干扰，设计干扰观测器，对外部干扰和模型不确定性进行估计和补偿；最后，通过合理的选取鲁棒H∞控制器和干扰观测器的参数，保证了机械臂末端位姿的高精度控制。本发明基于复合分层抗干扰控制架构，实现了特种无人机系统在多源干扰下机械臂末端的高精度位姿控制，适用于应急救援、狭小空间内非合作目标捕获等特种任务。

公开(公告)号：CN113618743A

公开(公告)日：2021-11-09

申请号：CN202110993793.1

申请日：2021-08-27

申请人： 北京航空航天大学杭州创新研究院

发明人： 郭雷 ,  吕尚可 ,  余翔 ,  王萌 ,  陈瑞

IPC分类号： B25J9/16

摘要： 本发明涉及一种针对多源干扰的无人机机械臂末端位姿控制方法，目标是实现特种无人机系统在多源干扰的情况下末端高精度控制。首先，建立特种无人机机械臂末端位姿控制系统多源干扰模型，其次针对系统标称模型设计鲁棒H∞控制器；然后针对多源干扰，设计干扰观测器，对外部干扰和模型不确定性进行估计和补偿；最后，通过合理的选取鲁棒H∞控制器和干扰观测器的参数，保证了机械臂末端位姿的高精度控制。本发明基于复合分层抗干扰控制架构，实现了特种无人机系统在多源干扰下机械臂末端的高精度位姿控制，适用于应急救援、狭小空间内非合作目标捕获等特种任务。

公开(公告)号：CN116237938A

公开(公告)日：2023-06-09

申请号：CN202310138230.3

申请日：2023-02-20

申请人： 北京航空航天大学杭州创新研究院

发明人： 余翔 ,  陈瑞 ,  郭克信 ,  李文硕 ,  郭雷 ,  刘钱源 ,  王萌

IPC分类号： B25J9/16

摘要： 本发明提出一种基于冗余自由度利用的旋翼飞行机械臂协调运动规划方法，生成满足运动约束并最小化系统质心偏移的协调运动轨迹。首先建立机械臂的运动学模型，以及飞行机械臂的一体化运动学模型，计算对应的雅各比矩阵。根据四旋翼无人机的欠驱动性，将雅各比矩阵分解为可控部分与不可控部分。随后建立系统的质心偏移模型，计算对应的雅各比矩阵。利用分层二次规划框架，以飞行机械臂末端跟踪精度为优化目标，建立并求解一个二次规划问题；在此基础上，将质心偏移量纳入优化目标函数，建立并求解新的二次规划问题，得到满足末端目标跟踪性能且最小化质心偏移的参考运动轨迹。本发明适用用于目标捕获、设备操作等空中作业任务。