湖南航天机电设备与特种材料研究所陈家骏获国家专利权
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龙图腾网获悉湖南航天机电设备与特种材料研究所申请的专利一种应用于动态狭窄场景的无人搬运车的轨迹规划方法及系统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:CN119414841B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-03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:202411539797.2,技术领域涉及:G05D1/43;该发明授权一种应用于动态狭窄场景的无人搬运车的轨迹规划方法及系统是由陈家骏;刘晓庆;班镜超;董铭涛;林家昀;曹亚菲;范源;张钰灵;宋卓冉设计研发完成,并于2024-10-31向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种应用于动态狭窄场景的无人搬运车的轨迹规划方法及系统在说明书摘要公布了:本发明涉及机器人导航技术领域,公开了一种应用于动态狭窄场景的无人搬运车的轨迹规划方法及系统,该方法通过搬运车在动态场景下感知周围环境,规划并优化成安全、平滑的运动轨迹,从而实现动态狭窄场景,驱动搬运车向目标点靠近,在物料搬运、局部避障等方便拥有重要的应用价值。
本发明授权一种应用于动态狭窄场景的无人搬运车的轨迹规划方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种应用于动态狭窄场景的无人搬运车的轨迹规划方法,其特征在于,包括: S1:获取动态狭窄场景下激光雷达传感器点云数据,对所述点云数据执行预处理,得到预处理后的点云数据; S2:对所述预处理后的点云数据通过基于正态分布变换配准算法计算坐标变换参数,同时引入滑动窗口队列存储点云数据,通过对不同帧点云数据的拼接与剔除,构建局部动态体素地图; S3:将目标点投影在所述局部动态体素地图的边界中,基于所述目标点,得到前端分段线性路径; S4:基于所述前端分段线性路径膨胀构建椭球体,基于所述椭球体生成多面体,并优化计算所述多面体最终生成由多面体集合表示的安全行驶区域; S5:基于所述安全行驶区域构建后端优化模型,基于所述后端优化模型得到动态狭窄场景下无人搬运车的运动轨迹; 所述S3包括: S31:计算目标点与所述局部动态体素地图中心的交点,将所述交点作为投影后的局部目标点Xgoal; S32:对初始点Xinit与所述局部目标点Xgoal执行初始化操作,设定状态采样空间B;其中,初始点Xinit为机器人当前位置; S33:通过随机采样策略得到采样点Xrand,若所述采样点Xrand在障碍物内,则重新执行本步骤; S34:遍历所述采样点Xrand与已生成的节点集合τ中所有点之间的距离,得到最近节点Xnear,从所述最近节点Xnear,在所述采样点Xrand与所述最近节点Xnear之间以步长StepSize走向所述采样点Xrand,以此生成新的节点Xnew;若新的节点Xnew与最近节点Xnear的连线段Ei与障碍物有交点,则说明此路不通、路径生成失败,需重新执行本步骤;其中,0<StepSize<1; S35:对新的节点Xnew进行反复迭代,生成一个随机扩展树,以此检验新的节点Xnew是否到达局部目标点Xgoal附近,如果达到,则在所述随机扩展树中找到一条由从初始点Xinit到局部目标点Xgoal的路径,作为最终前端分段线性路径; 所述S4包括: S41:将生成的一系列新的节点Xnew表示为P={p0,p1,p2,...,pn},从点Pi至点Pi+1的线性路径表示为Li={Pi→Pi+1};其中,Pi为某个新的节点Xnew; S42:以两个Pi点间的线性路径L长度为直径,构建三轴长度相同的初始球体; S43:固定所述初始球体的x轴长度,且与L完全重合,对所述初始球体进行缩放,得到椭球体; S44:遍历所有障碍物,找到距离所述椭球体中心点最近的点并调整另外两轴的长度,使所述椭球体接触到所述点得到椭球体ζi; S45:在所述椭球体ζi的切面上生成一个超平面Hi={p|ATp<b},在计算出超平面Hi的参数后,删除所有超平面以外的范围滤波后的点云数据; 其中,p为表示点的坐标向量,表示需要验证是否位于多面体内的点的坐标;A是包含每个超平面参数的矩阵,它的每一列代表一个超平面的法向量,即每个超平面Hi的方向;向量b的每个元素表示超平面Hi的偏移量; S46:重复S44和S45,找到新的最近的点并生成新的椭球体ζi+1,同时,生成新的超平面Hi+1; S47:重复S46,假设经过n次迭代后,得到最终椭球体ζn,同时得到超平面序列H={H1,H2,H3,...,Hn},则所述设定次数个超平面相交即可得到多面体,所述多面体集合满足如下关系式: 其中,A为包含每个超平面参数的矩阵,b为包含每个超平面偏移量的矩阵; ai和bi分别是矩阵A的第i列元素和向量b的第i个元素,满足如下关系式: 其中,E表示椭球体的形状矩阵,为在膨胀过程中与椭球体接触的点的坐标,d为椭球体的中心点坐标,ai为超平面Hi的法向量; S48:基于所述多面体集合C,得到任意点x位于所述多面体内满足如下关系式: Ax≤b; 其中,A为包含每个超平面参数的矩阵; 将满足Ax≤b的所有所述点x构成的区域作为安全行驶区域。
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