哈爾濱工業大學(深圳)(哈爾濱工業大學深圳科技創新研究院)樓云江獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉哈爾濱工業大學(深圳)(哈爾濱工業大學深圳科技創新研究院)申請的專利基于兩步優化策略的移動機器人軌跡規劃方法及裝置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:CN119717517B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-09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:202411839912.8,技術領域涉及:G05B13/04;該發明授權基于兩步優化策略的移動機器人軌跡規劃方法及裝置是由樓云江;王濤;張近民設計研發完成,并于2024-12-13向國家知識產權局提交的專利申請。
本基于兩步優化策略的移動機器人軌跡規劃方法及裝置在說明書摘要公布了:本發明涉及基于兩步優化策略的移動機器人軌跡規劃方法,包括以下步驟:使用最大內切圓表示移動機器人碰撞范圍,簡化碰撞約束的建模,并使用樣條線的控制點作為優化變量,同時控制點能夠隨環境自適應調整數量,經過優化得到的多項式曲線作為下一步優化的初始值;使用歐氏距離場精確描述移動機器人的底盤信息,并使用三次多項式曲線中相鄰連接的路徑點作為優化目標函數,通過算法實現求解機器人的優化位姿序列及路徑曲線。本發明還涉及一種計算機裝置包括存儲器和處理器,該處理器在執行儲存在存儲器的指令時實施所述軌跡規劃方法。
本發明授權基于兩步優化策略的移動機器人軌跡規劃方法及裝置在權利要求書中公布了:1.一種移動機器人的路徑規劃方法,其特征在于,所述方法包括以下步驟: S100、根據所述移動機器人的底盤形狀獲取最大內切圓的幾何數據,且以初始采樣分辨率配置預設數量的一組控制點來與移動機器人的路徑規劃的軌跡線關聯; S200、更新所述移動機器人的碰撞數據,構建避碰約束,并在無碰撞條件下基于最小路徑長度消耗的第一目標函數最優化地計算一組控制點的位置,將優化計算得到的控制點擬合成更新的軌跡線; S300、確定所述移動機器人的最大內切圓沿所述更新的軌跡線的所有行程運動時沒有與障礙物發生碰撞,則得到在內切圓約束模型下的多項式曲線軌跡幾何數據作為精優化軌跡的初始值,否則,在碰撞區域的增設更多數量的控制點,并返回步驟S200; S400、根據所述移動機器人的底盤形狀所獲取的精確幾何形狀數據,建立所述移動機器人的歐式距離場模型,并添加碰撞風險區域,構建碰撞約束; S500、以所述的多項式曲線軌跡幾何數據生成的曲線作為移動機器人的路徑點的連線,建立路徑點中的移動機器人位姿序列作為優化變量,并基于最小能量消耗的第二目標函數的優化方程求解最優化的位姿序列,并將優化求解得到的位姿序列擬合成更新的多項式曲線; S600、確定所述移動機器人的精確幾何形狀沿所擬合得到的多項式曲線的所有行程沒有與障礙物發生碰撞,則得到所述的多項式曲線的系數參數以及優化求解的位姿序列作為所述移動機器人的路徑規劃結果,否則,增加碰撞區域中的位姿采樣密度來生成位姿序列,并返回步驟S400; 其中,所述步驟S100包括: 設置風險區域,通過下式提供風險懲罰值計算函數,用于最小能量消耗的第一目標函數最優化計算, 其中,表示所述移動機器人的底盤中心與障礙邊緣的距離,表示所述的移動機器人的底盤形狀最大內切圓半徑,表示風險區域最大值,表示風險區域邊緣到出現碰撞邊緣的最大距離, 如果那么移動機器人處于碰撞區域,如果那么移動機器人處于風險區域; 所述步驟S200包括以下步驟: S210、通過以下公式以最小能量消耗的第一目標函數,利用梯度下降算法最優化地求解控制點的位置向量, 其中,表示碰撞約束,表示控制點的變化劇烈程度,表示軌跡線的長度約束,、、分別表示避碰的約束系數、平滑程度系數和路徑長度系數,表示風險懲罰值計算函數,表示障礙物位置向量,i、j、n和m屬于自然數,用于公式中的參數的上下標計數; 所述步驟S200還包括以下步驟: S220、通過以下公式將優化計算得到的控制點擬合成樣條曲線并作為軌跡線, 其中,是用于生成樣條曲線的函數變量,,是多項式階數,表示樣條曲線的常數矩陣,是構成樣條曲線的多項式項的向量,是控制點矩陣,i是用于公式中的參數的上下標計數的自然數,,是控制點數量。
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