太原工业学院马霞获国家专利权
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龙图腾网获悉太原工业学院申请的专利基于拓扑感知的机器人路径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:CN120802968B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-12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:202511297379.1,技术领域涉及:G05D1/43;该发明授权基于拓扑感知的机器人路径规划方法是由马霞;杨婕;杨靖设计研发完成,并于2025-09-11向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于拓扑感知的机器人路径规划方法在说明书摘要公布了:本发明涉及路径规划技术领域,具体为基于拓扑感知的机器人路径规划方法,包括以下步骤,构建网格并统计四向遮挡频度,依据频度阈值标记稀疏过渡密集等级,识别稀疏网格簇并计算边界比值,标记通行优先或约束段,分析路径段方向稳定性筛选连续优先边,计算边连接波动识别结构敏感段,统计执行失败比例标记潜在不可通路径段。本发明,通过对障碍物分布图中的网格遮挡频度进行量化计算,提高了规划路径在全局导航方向上的一致性,结合路径段边界拓扑连接密度分析,精准识别临界结构区域,有效提升了路径在结构变化区域的适应能力,动态标注路径段的潜在不可通状态,提高路径规划对复杂环境变化的响应效率与执行稳定性。
本发明授权基于拓扑感知的机器人路径规划方法在权利要求书中公布了:1.基于拓扑感知的机器人路径规划方法,其特征在于,包括以下步骤: S1:获取机器人作业区域内的二维障碍物分布图,在区域建立固定大小的网格单元集合,计算每个网格的四方向平均遮挡频度,并将频度与预设遮挡频度阈值进行区间判断,生成网格级障碍遮挡等级标签信息; S2:调用所述网格级障碍遮挡等级标签信息,对每一簇区域进行边界网格数量计算,将簇区域标记为通行优先段或约束段,生成拓扑图可通区域初始映射结构; S3:基于所述拓扑图可通区域初始映射结构,获取每对路径段中线方向向量,提取夹角序列中的最大偏移值与中位偏移值并进行差值运算,筛选满足稳定方向特征的路径段,生成方向稳定路径段映射结果; 所述方向稳定路径段映射结果的获取步骤具体为: S311:基于所述拓扑图可通区域初始映射结构,获取通行优先段包括的可通行节点集合,在节点集合中按空间坐标顺序组合双节点对,提取每个路径段起止坐标点并构建路径段中线向量,结合机器人当前预设全局运动方向向量进行方向夹角计算,生成路径段方向偏移角序列; S312:调用所述路径段方向偏移角序列,计算路径段方向偏移角的最大值与中位值,提取差值作为方向波动强度因子,采集路径段的路径长度值与夹角变化率,进行联合偏移因子计算,运算获取方向偏移联合强度值,将每个路径段的方向偏移联合强度值与方向偏移稳定阈值进行比较,筛选满足方向一致性的路径段,得到方向一致性路径段序列; S313:根据所述方向一致性路径段序列,在原始拓扑图结构中对筛选的路径段进行标记操作,将路径段赋予连续性优先边的边权标识属性,建立方向稳定路径段映射结果; S4:调用所述方向稳定路径段映射结果,根据路径段起止节点,统计路径段两端边数量平均值,运算获取结构边界偏离强度值,若结构边界偏离强度值是否大于设定的边界波动系数阈值,则标记对应段路径为结构临界段,生成结构敏感路径段识别结果; 所述结构敏感路径段识别结果的获取步骤具体为: S411:调用所述方向稳定路径段映射结果,根据路径段的起止节点,统计每个节点的拓扑连接边数量,记录路径段两端节点边数量的算术平均值,建立路径段两端平均边数量信息; S412:根据所述路径段两端平均边数量信息,获取每个路径段两端的三阶邻接节点集合,并统计集合中每个节点的连接边数量总和,结合路径段在拓扑图中所处的网络密度背景与节点分布重心指数,运算获取结构边界偏离强度值,得到结构边界偏离强度值序列; S413:调用所述结构边界偏离强度值序列,判断结构边界偏离强度值是否大于设定的边界波动系数阈值,若满足条件则将对应路径段标记为结构临界段,建立结构敏感路径段识别结果。
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