福州大学杨富富获国家专利权
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龙图腾网获悉福州大学申请的专利一种变形轮式移动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:CN119828697B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-06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:202411952391.7,技术领域涉及:G05D1/43;该发明授权一种变形轮式移动机器人路径规划方法是由杨富富;陈煜宽;王飞强;胡厚华;张家旺;黄浩波;张俊设计研发完成,并于2024-12-27向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种变形轮式移动机器人路径规划方法在说明书摘要公布了:本发明涉及一种变形轮式移动机器人路径规划方法。该方法基于ESDF地图,将变形移动轮式机器人抽象为几何模型,通过混合A*算法搜索出机器人的初始路径,用增量式碰撞检测进行混合A*算法的分支碰撞,然后将初始路径通过拟合转变为包含机器人随时间的位置和变形程度信息的B样条曲线,随后计算优化B样条曲线的控制点之间运动可行性、运动平滑性和几何模型对障碍物的距离信息。本发明旨在为变形轮式移动机器人提供一个更加平滑且安全的路径,轻量化搜索过程,使机器人能够在未知地图快速完成路径规划任务。
本发明授权一种变形轮式移动机器人路径规划方法在权利要求书中公布了:1.一种变形轮式移动机器人路径规划方法,其特征在于,具体包括以下步骤: 步骤S1:将室内三维环境转化为ESDF地图,同时将变形轮式移动机器人物理模型抽象为几何模型,该几何模型随着机器人的变形状态进行动态调整;通过结合变形移动机器人发生变形的程度,用增量式碰撞检测方法进行分支碰撞检测,从而进行改进混合A*算法进行路径搜索; 步骤S2:将改进混合A*算法的路径点离散采样并拟合为B样条曲线,该B样条曲线包含机器人随时间的位置和变形程度信息; 步骤S3:以得到的B样条曲线为优化对象,以路径平滑性、运动速度可行性和变形机器人的几何模型与障碍物的安全距离这三方面对路径进行优化; 步骤S3的优化方式: 根据步骤S2拟合得到的B样条曲线的控制点,共有个控制点,保证起始和末尾的个控制点不动,调整中间的个控制点; 对于该变形移动机器人来说,路径优化的总体惩罚函数为: 是各个惩罚函数的调整系数; 为路径平滑性惩罚函数,其作用是通过约束路径的控制点间的变化幅度,使路径更 加平滑,满足该机器人运动平滑性的要求,其方程为: 表示下一个控制点; 为机器人距离障碍物的惩罚函数,用于提高路径的安全性,其方程为: 反映机器人在控制点距离障碍物的距离信息,通过控制点得出的步骤S1所 述几何模型,在几何模型内部选取个点进行填充,这些填充点在几何模型中的相对位置 保持不变,能够全面反映几何模型在空间中的分布特性,取填充点坐标为,每个点距离障碍物的最近距离为,则该机器人在控制点距离 最近障碍的信息归一化为 因此,该惩罚函数同时考虑机器人的位置调整和变形程度调整来降低碰撞风险; 为速度可行性惩罚函数,用于约束路径控制点的速度,当某一控制点的速度超过预 设的速度上限时,的函数值会显著增加,从而引导路径优化向满足速度限制的方向调整1 其方程为: 为机器人的移动速度,为机器人的变形速度,为机器人在控制点的移动速度 或变形速度; 所以,对于该变形移动机器人的路径优化的目标是通过调整路径的控制点 的值,使总体惩罚函数达到最小值;计算每个控制点对惩罚函数的梯度方向, 以此作为优化调整的依据,从而生成符合路径平滑性、障碍物安全性及速度可行性要求的 一条优化路径的方法; 根据实际要求调整系数的值,若要使该路径更加平滑,就需要增大系数 的比例;若要加强该路径更加安全性能,需要增大系数比例,若要使该路径要更加符合 机器人的运动学规律,需要调整系数的比例。
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