對于可高效抑制負(fù)載擺動的軌跡規(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)動系統(tǒng)，“橋式吊車”等對象的欠驅(qū)動特性使得研究人員只能對驅(qū)動狀態(tài)進(jìn)行軌跡規(guī)劃，而無法為負(fù)載擺動等非驅(qū)動狀態(tài)加以規(guī)劃。因此在設(shè)計(jì)軌跡時，團(tuán)隊(duì)巧妙地分析了驅(qū)動狀態(tài)與非驅(qū)動狀態(tài)之間的耦合特性，并充分考慮非驅(qū)動狀態(tài)的性能要求來構(gòu)造驅(qū)動狀態(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。

對于適用于特殊工況的欠驅(qū)動系統(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，它們的性能可能會受到影響。為此，該研究針對吊繩長度時變、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，稱之為欠驅(qū)動系統(tǒng)。以“橋式吊車”為例，由于驅(qū)動電機(jī)只有3個，分別控制臺車在水平兩個方向的位置以及負(fù)載在豎直方向的高度。負(fù)載在兩個方向的擺角并無驅(qū)動電機(jī)直接控制，而只能通過控制臺車驅(qū)動電機(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)輸過程中各種擾動的影響；在軌跡規(guī)劃方面，研究了存在約束下的最短時間運(yùn)動規(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)臺車的位置，這樣操作需要長時間的培訓(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)載的擺動限制到一個非常小的范圍，且實(shí)現(xiàn)無人化操作，將杜絕大多數(shù)的安全隱患。”

對于科研團(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)、振動篩等到一些類似的機(jī)電系統(tǒng)，對關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深度推廣，以此提高國內(nèi)吊車行業(yè)的自動化程度與市場競爭力，努力通過南開人的智慧與力量，推動我國國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展。