南京师范大学王一帆获国家专利权
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龙图腾网获悉南京师范大学申请的专利一种基于室内场景定位的无人机导航3D打印方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119820858B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-01发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510096219.4,技术领域涉及:B29C64/386;该发明授权一种基于室内场景定位的无人机导航3D打印方法是由王一帆;施建平;吴超;杨继全;刘雨瑞;王悠然设计研发完成,并于2025-01-22向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于室内场景定位的无人机导航3D打印方法在说明书摘要公布了:一种基于室内场景定位的无人机导航3D打印方法,包括:1.利用策略性布置的红外摄像头采集无人机飞行区域的全方位动态信息;2.将采集到的数据输入预先准备的计算系统中,进行数据处理并计算摄像机在空间中的精确位置;3.通过三角测量、束束调整对无人机的姿态和位置进行动态调整,确保无人机在复杂环境下,特别是在受扰动情况下,能够实现精准、稳定的定点飞行。4.在完成精确定位后,系统根据目标任务进行3D打印建模,并通过无人机精确执行打印任务,逐层沉积打印材料,完成所需的三维结构。本申请系统不仅提高了无人机的操作精度与安全性,还为室内建筑、模型制作等领域提供了一种低成本、高精度的无人机定位与3D打印解决方案。
本发明授权一种基于室内场景定位的无人机导航3D打印方法在权利要求书中公布了:1.一种基于室内场景定位的无人机导航3D打印方法,其特征在于:包括以下步骤: (1)任务定义与几何建模: 在任务开始之前,首先对打印目标进行定义,并建立其几何模型,根据任务目标的几何模型,路径规划系统将目标任务划分为多个层次,逐层设计每一层的打印路径,每一层的高度设定为h,打印任务通过对每层的几何形状进行建模,实现任务的分层打印; (2)路径规划与打印轨迹设计: 根据任务定义和几何模型,系统生成打印路径和飞行路径,打印路径为圆形轨迹,每层的打印轨迹依据目标半径和喷嘴的速度来设定,喷嘴沿圆形轨迹均匀运动,确保材料沉积的均匀性; (3)飞行控制与实时路径优化: 在打印过程中,由于存在外部干扰,系统需要实时优化飞行路径和喷嘴轨迹,通过实时反馈与位置追踪,系统根据无人机的实际位置与目标轨迹之间的误差,实时调整飞行速度和喷嘴角度,确保喷嘴沿着设计轨迹精确运动; 所述步骤(3)中, 1约束条件: 在打印过程中,由于外部干扰,需要对路径进行实时优化,此时假设无人机在第层的圆形轨迹上,半径为,则目标物体的三维坐标表示为: ; ; ; (2)优化目标: 通过优化得到所有相机的位姿和所有三维点的位置,使得所有相机的投影结果与实际观测的图像特征点之间的误差最小化,即最小化以下目标函数: ; 目标函数的意义是最小化每个相机所观测的特征点与通过当前估计的相机参数和三维点位置计算得到的投影点之间的距离; 其中表示相机数量;表示三维点的数量;表示第个相机拍摄的第个特征点的实际观测;表示根据当前相机位姿和三维点位置计算得到的投影点;是一个鲁棒核函数,用于减少异常值的影响; 3误差函数: 定义每个观测点的残差为: ; 4目标是最小化以下误差函数: ; 5高斯-牛顿法迭代优化; S1.线性化残差函数; 利用泰勒展开将误差函数在当前参数附近进行线性化: ; 其中: 是残差函数对优化参数的雅可比矩阵,分为两个部分: :对相机位姿的雅可比; :对三维点位置的雅可比; S2.构造线性化的目标函数; 线性化后,误差平方和的目标函数变为: ; 展开后写为: ; 其中: 是所有观测点的全局雅可比矩阵 S3.赫塞矩阵与梯度; ,; S4.更新量; ; 其中:包括和; S5.参数更新; 解出后,通过更新规则得到新的参数: ; 。
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