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移动机器人路径规划优化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:CN118113038B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-21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:202410029852.7,技术领域涉及:G05D1/43;该发明授权一种变形移动机器人路径规划优化方法是由杨富富;万正凯;卢帅龙;杨飞雨;赖添祥;施明月;张俊设计研发完成,并于2024-01-09向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种变形移动机器人路径规划优化方法在说明书摘要公布了:本发明提供了一种变形移动机器人路径规划优化方法,具体包括以下步骤:步骤S1:将室内三维复杂环境按照允许可单自由度变形轮式移动机器人通行的极限状态简化为带有灰度值信息的二维栅格地图,栅格地图的颜色对应着不同的障碍物类型;步骤S2:以可单自由度变形轮式移动机器人理想最小三维尺寸作为判断依据搜索节点,基于改进A*算法进行寻路,获取路径经过的障碍物前后的可变形点;步骤S3:将变形点作为子起点和子终点,基于改进A*算法进行寻路,从而获得规划子路径,用子路径替换原路径中的对应部分,得到的路径由多段不同z轴坐标的子路径合成;步骤S4:对每一段子路径分别进行冗余节点消除;步骤S5:采用B样条曲线对路径中的拐角进行分类优化。
本发明授权一种变形移动机器人路径规划优化方法在权利要求书中公布了:1.一种变形移动机器人路径规划优化方法,其特征在于,具体包括以下步骤: 步骤S1:将室内三维复杂环境按照允许可单自由度变形轮式移动机器人通行的极限状态简化为带有灰度值信息的二维栅格地图,栅格地图的颜色对应着不同的障碍物类型; 步骤S2:以可单自由度变形轮式移动机器人理想最小三维尺寸作为判断依据搜索节点,基于改进A*算法进行寻路,获取路径经过的障碍物前后的可变形点; 步骤S3:将变形点作为子起点和子终点,基于改进A*算法进行寻路,从而获得规划子路径,用子路径替换原路径中的对应部分,得到的路径由多段不同z轴坐标的子路径合成; 步骤S4:对每一段子路径分别进行冗余节点消除; 步骤S5:采用B样条曲线对路径中的拐角进行分类优化; 步骤S1具体包括: 基于可单自由度变形轮式移动机器人可以改变三维尺寸以增加在复杂障碍物环境中的通过性,将环境进行分类,转化为带有灰度值信息的二维栅格地图,地图中黑色部分为完全无法通行的障碍物区域,灰色部分为机器人可以改变自身三维尺寸通过的区域,按照允许机器人最大可通过高度用不同的灰度值信息将灰色部分区域进一步进行划分,白色部分为可通行区域;将机器人的变形过程离散为多个中间状态,用多个障碍物点集合分别保存机器人每个中间状态无法通过的区域点的横纵坐标,用于机器人处于该三维尺寸状态的碰撞检测; 步骤S2具体包括: 在规划过程中将机器人的二维尺寸和高视为两个独立变量分别进行碰撞检测,高度的碰撞检测为检测当前点所处区域的灰度值对应的允许通行的最大高度是否大于机器人当前状态的高,二维尺寸的碰撞检测为检查是否有该机器人状态对应的障碍物点位于机器人的二维尺寸框中,对子节点的搜索还需要判断从当前点旋转到周围8个节点方向的过程中是否碰撞;得到的路径是由机器人最小二维尺寸和最小的高组成的理想三维尺寸在二维栅格地图中规划出的,此时只有栅格地图中的黑色区域是障碍物,其他区域均可通行,得到的路径是理想最短路径; 由于实际最小二维尺寸对应的机器人高度最高,无法通过任何一个灰色障碍物,故得到的理想最短路径中经过灰色障碍物的部分不符合实际,需要进行重规划;由于得到的路径是由理想最小尺寸规划获得,其路径最短,故只替换不合实际的部分,保留其余路径,即能获得较短路径;变形点为原路径中灰色障碍物前后满足灰色障碍物限制高度对应的机器人二维尺寸范围内无障碍物的点。
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