浙江工业大学张家鹏获国家专利权
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龙图腾网获悉浙江工业大学申请的专利基于仿射编队与轨迹优化的多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:CN119879973B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-01-09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:202411985633.2,技术领域涉及:G01C21/34;该发明授权基于仿射编队与轨迹优化的多机器人路径规划方法是由张家鹏;黄寒;黄国兴;卢为党;张昱;张清清设计研发完成,并于2024-12-31向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于仿射编队与轨迹优化的多机器人路径规划方法在说明书摘要公布了:一种基于仿射编队与轨迹优化的多机器人路径规划方法,属于多机器人路径规划和编队控制技术领域,首先使用多机器人路径规划器CL‑CBS为每个机器人规划出一个安全可行的初始路径为后面的轨迹优化问题提供初始解,然后计算出目标编队的应力矩阵得到编队路径,最后通过设计轨迹优化问题的目标函数和约束,并通过求解器进行求解来实现本发明目标。该方法通过使用轨迹优化来使得多机器人能够保持一定的编队,同时又能够安全无碰撞,以及具有动力学可行性。
本发明授权基于仿射编队与轨迹优化的多机器人路径规划方法在权利要求书中公布了:1.一种基于仿射编队与轨迹优化的多机器人路径规划方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤: 步骤一,使用多机器人路径规划器CL-CBS为每个机器人生成一条从起点到达终点的初始路径,用于生成编队路径以及作为轨迹优化问题的初始解;CL-CBS有两层搜索框架,在上层搜索中,构建车身冲突树来解决检测到的冲突,从而上层搜索树中只需要考虑规划方案的路径间是否存在冲突,而不必考虑路径规划问题;而在下层搜索中,使用时空混合A*搜索算法来对为各个机器人规划满足自身约束的最佳路径; 步骤二,将多机器人目标编队构建为无向图,并计算出对应的应力矩阵; 步骤三,先生成领导者的路径,再使用编队控制律求出跟随者的路径来作为编队路径,仿射编队控制律基于领航-跟随法,而且在二维空间下至少需要3个领导者,选择至少3个机器人作为领导者,其余机器人作为跟随者; 步骤四:先根据初始路径和障碍物信息构建安全走廊,再设计轨迹优化问题并进行求解,得到目标路径; 所述步骤一的过程如下: 步骤1.1:将每个机器人的起始状态和终止状态输入到下层搜索中,机器人状态表示为,表示机器人的位置,表示机器人的偏航角;下层搜索第一次使用时会忽略机器人之间的影响为每一个机器人规划出一条最优路径,每个机器人的路径为一系列离散的带有时间戳的路径点,其中路径点之间都应满足式1的运动学模型,每个机器人的运动学模型定义为, 1; 其中机器人的控制输入表示为,表示机器人的线速度,表示机器人的角速度,表示机器人在时间的状态,表示机器人在时间的控制输入,表示每个机器人都受到其最大速度的限制,即机器人的线速度不能超过,角速度不能超过; 步骤1.2:上层搜索会按时间顺序检查是否出现两个机器人发生碰撞的情况,假设最先发生的冲突为,它表示机器人和机器人的路径在时间时刻发生了碰撞,车身冲突树会生成两个子节点来解决此冲突,这两个节点分别会为这两个机器人添加一个约束,使其避免在时间时刻经过同一地点; 步骤1.3:对新增约束的机器人重新进行路径规划,生成满足约束的路径,其它机器人的路径保持不变;然后节点按照所有机器人的路径长度之和进行排序,长度最短的节点优先进行冲突检测,直到找到没有冲突的结果。
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