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龙图腾网获悉哈尔滨工业大学;上海宇航系统工程研究所申请的专利一种基于动态运动基元与转向力场的机械臂动态避障轨迹规划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：CN119871351B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-23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：202510262251.5，技术领域涉及：B25J9/00；该发明授权一种基于动态运动基元与转向力场的机械臂动态避障轨迹规划方法是由刘刚峰;程旭盟;马嘉;陈萌;张学贺;梁维奎;张崇峰;赵杰设计研发完成，并于2025-03-06向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于动态运动基元与转向力场的机械臂动态避障轨迹规划方法在说明书摘要公布了：本发明提出了一种基于动态运动基元与转向力场的机械臂动态避障轨迹规划方法，属于机器人技术领域，首先使机械臂获取示教轨迹并进行预处理；然后使用改进动态运动基元DMP算法对步骤1预处理后的示教轨迹进行学习，使得DMP能够生成与示教轨迹相似的运动模式；通过安装在机械臂周围或固定位置的深度相机，实时获取障碍物信息、形状和运动状态，计算避障排斥力，量化转向力实现对自由运动障碍物的避障；构建Lyapunov方程，基于Lyapunov稳定性理论，证明改进DMP算法的稳定性，确保机械臂在动态环境中的运动轨迹收敛于目标点；最后进行避障实验，验证机械臂动态避障能力；本发明显著提升了机械臂在狭小作业空间中的轨迹泛化能力。

本发明授权一种基于动态运动基元与转向力场的机械臂动态避障轨迹规划方法在权利要求书中公布了：1.一种基于动态运动基元与转向力场的机械臂动态避障轨迹规划方法，其特征在于： 所述方法具体包括以下步骤： 步骤1，使机械臂获取示教轨迹并进行预处理； 所述示教轨迹是机械臂完成特定任务时的运动路径，由人类操作者手动演示或预先给定； 对获取的示教轨迹进行预处理，所述预处理包括去除噪声、平滑处理以及归一化；将预处理后的轨迹数据将作为DMP学习的基础数据； 步骤2，使用改进动态运动基元（DMP）算法对步骤1预处理后的示教轨迹进行学习，使得DMP能够生成与示教轨迹相似的运动模式； 所述改进的动态运动基元算法具体实施过程为：在传统DMP的基础上，引入转向力场耦合项，包括不同障碍物的避障排斥力； 传统动态运动基元（DMP）方程为： 式中，为时间尺度因子，系统持续时间可通过调节，为当前位置，为初始位置，为目标位置，和分别为速度和加速度，对角矩阵 ， 分别为弹性项和阻尼项，是一个预定义的正常数，为由N个带权重的径向基函数组成的强迫项，可表示为： 其中为径向基函数，表示径向基函数的权重，当轨迹的初始状态或目标状态发生变化时，具有泛化能力，可以生成相似的轨迹； 在DMP基础上添加避障耦合项的方法，得到改进的DMP控制方程为： 其中，额外增加的项为避障耦合项； 步骤3，通过安装在机械臂周围或固定位置的深度相机，实时获取障碍物信息、形状和运动状态，计算避障排斥力，量化转向力； 所述量化转向力具体实施过程为：通过分析障碍物的形状和运动状态，量化避障排斥力，排斥力的方向和大小根据障碍物的广义距离和广义夹角动态调整； 转向力的定义如下： 其中，为常系数，为当前位置的速度，为广义距离，为广义角度，是绕由生成的轴旋转的旋转矩阵； 对于椭圆形、任意四边形、三角形，通过左乘仿射变换矩阵，将其映射为圆形、正矩形、三角形，此时量化转向力表达式为： 其中，为二维仿射变换矩阵，表达式由障碍物形状确定，为长轴与x轴的夹角，为仿射变换后虚拟位置，为仿射变换后虚拟速度，、为由仿射变换虚拟位置与速度确定的广义距离及广义夹角； 在步骤3中，广义距离和广义夹角的具体过程为： 定义广义距离，获得平滑等距离线，圆形、矩形、三角形障碍物广义距离定义如下： 其中，为圆形障碍物广义距离，为三角形障碍物广义距离，为矩形障碍物广义距离，为圆形障碍物半径，为矩形障碍物边长的12，为三角形障碍物边长的13，为当前位置与轮廓就近几何结构的欧氏距离； 确定当前速度方向与障碍物的夹角，对于圆形障碍物，其中O为障碍物中心，X为当前位置，o为当前位置与障碍物切点，广义夹角定义如下： 其中，为与的夹角，为与的夹角； 对于矩形、三角形及自由形状障碍物，采用以简代繁的方式定义相对夹角，矩形及三角形障碍物，在不同位置时仅有对应虚拟圆形障碍物起作用，当前位置变化时虚拟圆形障碍物跟随移动，保证虚拟圆轨迹的外包络能够覆盖整个障碍物，保证轨迹不会与障碍物相交； 步骤4，构建Lyapunov方程，基于Lyapunov稳定性理论，证明改进DMP算法的稳定性，确保机械臂在动态环境中的运动轨迹收敛于目标点； 步骤5，进行避障实验，验证机械臂动态避障能力。

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