對(duì)于可高效抑制負(fù)載擺動(dòng)的軌跡規(guī)劃方法,，團(tuán)隊(duì)首次將機(jī)器人軌跡規(guī)劃技術(shù)改進(jìn)并應(yīng)用于吊車系統(tǒng),。然而，不同于全驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),，“橋式吊車”等對(duì)象的欠驅(qū)動(dòng)特性使得研究人員只能對(duì)驅(qū)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行軌跡規(guī)劃,，而無法為負(fù)載擺動(dòng)等非驅(qū)動(dòng)狀態(tài)加以規(guī)劃。因此在設(shè)計(jì)軌跡時(shí),，團(tuán)隊(duì)巧妙地分析了驅(qū)動(dòng)狀態(tài)與非驅(qū)動(dòng)狀態(tài)之間的耦合特性,，并充分考慮非驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的性能要求來構(gòu)造驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的軌跡?；谶@一思想,，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出了若干種有效的消擺定位軌跡。

對(duì)于適用于特殊工況的欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)高性能控制方法,，已有控制方法適用于一般工況下的吊車系統(tǒng),，而在一些特殊工作情況下，它們的性能可能會(huì)受到影響,。為此,，該研究針對(duì)吊繩長度時(shí)變、工作環(huán)境惡劣（如干擾）等特殊工作情況下的吊車控制問題開展了深入研究,，并取得了數(shù)項(xiàng)代表性研究成果,。

該研究中最大的“瓶頸”在于，如何在最大限度減少貨物擺動(dòng)的情況下,，盡可能提高運(yùn)輸效率,。當(dāng)機(jī)器人控制量的維數(shù)小于位形配置空間的維數(shù)時(shí)，稱之為欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),。以“橋式吊車”為例,，由于驅(qū)動(dòng)電機(jī)只有3個(gè)，分別控制臺(tái)車在水平兩個(gè)方向的位置以及負(fù)載在豎直方向的高度,。負(fù)載在兩個(gè)方向的擺角并無驅(qū)動(dòng)電機(jī)直接控制,，而只能通過控制臺(tái)車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的加減速來間接影響擺角。為此,，系統(tǒng)狀態(tài)之間高度耦合,，相互影響。直觀地講,，如果運(yùn)輸加速太快,，往往引起較大的擺角,；如果加速過慢，擺動(dòng)角度雖然較小,，但導(dǎo)致運(yùn)輸效率低下,。通俗說，負(fù)載擺動(dòng)和運(yùn)輸效率往往相互矛盾,。

張雪波說：“為突破“瓶頸”,，團(tuán)隊(duì)成員在反饋控制與軌跡規(guī)劃方面進(jìn)行了一系列深入研究。在反饋控制方面,，基于能量分析等方法設(shè)計(jì)了一系列高性能非線性控制器,，來克服吊車運(yùn)輸過程中各種擾動(dòng)的影響；在軌跡規(guī)劃方面,，研究了存在約束下的最短時(shí)間運(yùn)動(dòng)規(guī)劃問題，并利用相平面幾何分析的方法提出了簡單易行的臺(tái)車運(yùn)行軌跡,，隨后,，基于非線性耦合分析提出了在線軌跡規(guī)劃技術(shù)?！?/p>

經(jīng)過努力,，該團(tuán)隊(duì)取得了許多實(shí)質(zhì)性成果，并得到了研究同行的一致認(rèn)可,。

孫寧說：“這項(xiàng)研究成果能使‘橋式吊車’減少由于負(fù)載來回?cái)[動(dòng)浪費(fèi)的能量,，大幅降低整體的能耗，達(dá)到節(jié)能減排,。吊車的效率將直接影響到港口的吞吐量與經(jīng)濟(jì)效益,，成果可以很好地提高吊車系統(tǒng)的工作效率，進(jìn)一步提升相關(guān)行業(yè)的自動(dòng)化水平,。以前,，工人需要利用他們的經(jīng)驗(yàn)并通過其眼睛的觀測來估計(jì)臺(tái)車的位置，這樣操作需要長時(shí)間的培訓(xùn)和經(jīng)驗(yàn)積累,，操作效率低,，消擺效果差，定位精度差,，疲勞時(shí)易導(dǎo)致誤操作,，存在極大的安全隱患。而采用此項(xiàng)研究成果的吊車可以將負(fù)載的擺動(dòng)限制到一個(gè)非常小的范圍,，且實(shí)現(xiàn)無人化操作,，將杜絕大多數(shù)的安全隱患?！?/p>

對(duì)于科研團(tuán)隊(duì)接下來的工作計(jì)劃,，方勇純談到,，團(tuán)隊(duì)將充分分析海洋、海風(fēng),、洋流等強(qiáng)干擾的影響,，將此項(xiàng)成果技術(shù)移植到船用吊車等系統(tǒng)，移植到無人機(jī)吊運(yùn)系統(tǒng),、振動(dòng)篩等到一些類似的機(jī)電系統(tǒng),，對(duì)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深度推廣，以此提高國內(nèi)吊車行業(yè)的自動(dòng)化程度與市場競爭力,，努力通過南開人的智慧與力量,，推動(dòng)我國國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展。