南通大學陳海進獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉南通大學申請的專利一種自適應切向避障的路徑規劃方法和系統獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN116009530B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-08-22發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202211460263.1,技術領域涉及:G05D1/43;該發明授權一種自適應切向避障的路徑規劃方法和系統是由陳海進;章一鳴;晁慧設計研發完成,并于2022-11-17向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種自適應切向避障的路徑規劃方法和系統在說明書摘要公布了:本發明公開一種自適應切向避障的路徑規劃方法和系統,系統包括激光雷達、樹莓派、STM32控制器、電機以及電機驅動,本方法其利用模糊控制器自適應調節斥力增益系數,提升機器人對周圍環境變化的適應性,加快機器人在目標點附近時向目標點靠攏;對障礙物是否影響機器人移動路徑進行重要性評估,分為重要障礙物和普通障礙物,切向避障時只需要考慮重要障礙物,降低計算復雜度;對重要障礙物斥力影響范圍進行區域劃分,分為安全距離區域、切向避障區域、人工勢場區域,提高機器人避障的安全性;利用模糊控制器進行切向避障,避免了局部極小值問題;同時避免了合力方向在障礙物間狹窄通道的劇烈變化,避免了路徑震蕩現象。
本發明授權一種自適應切向避障的路徑規劃方法和系統在權利要求書中公布了:1.一種自適應切向避障的路徑規劃方法,其特征在于,包括以下步驟: 步驟一:在傳統斥力函數中添加機器人與目標點的距離因子來增強引力、減弱斥力;改進后的斥力由兩部分組成,分力Frep1由障礙物指向機器人,分力Frep2由機器人指向目標點; 步驟二:自適應斥力增益系數模糊控制器以機器人與障礙物的距離、機器人與目標點的距離為輸入,根據模糊規則自適應調節斥力增益系數; 步驟三:對障礙物是否對機器人移動方向產生影響來評估障礙物的重要性,分成重要障礙物和普通障礙物;重要障礙物定義為:機器人合力方向與障礙物的夾角ω較小且機器人與障礙物的距離d較近或適中;普通障礙物定義為:機器人合力方向與障礙物的夾角ω較大或機器人與障礙物的距離d較遠; 步驟四:對于重要障礙物,將其斥力影響范圍分成安全距離區域、切向避障區域、人工勢場區域; 步驟五:對于重要障礙物,機器人進入切向避障區域后,將進行切向避障; 所述步驟五的具體步驟為首先將機器人中心與障礙物中心以直線L1相連,該直線L1與障礙物邊界產生一個交點;計算經過該交點且與障礙物相切的直線L2,將此時的斥力分力Frep1調整為與該直線L2方向平行,指向由機器人合力方向與障礙物的夾角ω的正負決定;定義順時針方向為正角,逆時針方向為負角,當機器人合力方向與障礙物夾角為正角時,重要障礙物位于機器人右側,Frep1沿平行線指向左側;當機器人合力方向與障礙物夾角為負角時,重要障礙物位于機器人左側,Frep1沿平行線指向右側; 步驟六:自適應切向避障模糊控制器設計成三輸入、一輸出,將機器人與障礙物的距離d、機器人合力方向與障礙物的夾角ω、引力Fatt與調整后斥力分力Frep1的夾角δ作為輸入,機器人將根據輸出值output判斷在勢場中受人工勢場控制、切向避障、緊急制動; 步驟七:最終根據自適應切向避障模糊控制器輸出值所在區間決定機器人的運動方式。
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