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龙图腾网获悉福州大学申请的专利基于非障碍物空间概率势场采样的RRT机械臂轨迹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：CN116117822B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-31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：202310214664.7，技术领域涉及：B25J9/16；该发明授权基于非障碍物空间概率势场采样的RRT机械臂轨迹规划方法是由陈丹;谭钦;徐哲壮;羊淼海;柯寅;曾元仑设计研发完成，并于2023-03-08向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于非障碍物空间概率势场采样的RRT机械臂轨迹规划方法在说明书摘要公布了：本发明提出基于非障碍物空间概率势场采样的RRT机械臂轨迹规划方法，包括基于非障碍物空间生成采样点，即通过采样点是否落入障碍物空间来对采样点进行筛选，避免冗余路径的生成以及非必要路径碰撞检测；所述规划方法还包括概率势场贪婪采样策略，即在保证算法概率完备的前提下赋予算法预设概率的目标导向性以加快路径生成，且通过引力场与斥力场作用来减少路径碰撞检测且生成路径方向相对更优；所述规划方法还包括冗余节点删除策略，即对算法回溯生成的路径进行优化，删除路径中冗余节点，使得生成路径更优；并通过插值多项式对优化后的路径进行平滑处理，使得路径更符合实际机械臂运动；本发明能更高效地生成平滑路径，具有非常高的工业应用价值。

本发明授权基于非障碍物空间概率势场采样的RRT机械臂轨迹规划方法在权利要求书中公布了：1.基于非障碍物空间概率势场采样的RRT机械臂轨迹规划方法，用于含多关节的多连杆机械臂，在非障碍物空间内利用RRT与人工势场相结合进行全局路径规划，其特征在于：所述规划方法包括基于非障碍物空间生成采样点，即通过采样点是否落入障碍物空间来对采样点进行筛选，避免冗余路径的生成以及非必要路径碰撞检测； 所述规划方法还包括概率势场贪婪采样策略，即在保证算法概率完备的前提下赋予算法预设概率的目标导向性以加快路径生成，且通过引力场与斥力场作用来减少路径碰撞检测且生成路径方向相对更优； 所述规划方法还包括冗余节点删除策略，即对算法回溯生成的路径进行优化，删除路径中冗余节点，使得生成路径更优；并通过插值多项式对优化后的路径进行平滑处理，使得路径更符合实际机械臂运动； 所述规划方法包括以下步骤； 步骤S1：机械臂的数学建模：对机械臂位姿进行描述并建立机械臂连杆坐标系，得到机械臂的D-H模型； 步骤S2：初始化以执行全局路径规划，具体为：在工作空间内初始化树T，给定初始节点qstart＝[xstart，ystart，zstart]、目标节点qgoal＝[xgoal，ygoal，zgoal]、扩展固定步长step、最大迭代次数max、障碍物空间Ωobs以及目标点误差允许阈值thr； 步骤S3：执行概率势场贪婪采样策略，即采用非障碍物空间概率势场采样生成采样点：设随机概率阈值为P，当产生的随机概率p小于P时，算法进行随机采样,获得随机采样点qrand＝[xrand，yrand，zrand]； 步骤S4：碰撞检测：将qnear到qnew所生成的路径进行碰撞检测； 步骤S5：冗余节点删除策略：将所得到的路径使用冗余节点删除策略进行路径重规划； 步骤S6：对机械臂的运动轨迹进行优化； 所述步骤S3包括以下步骤； 步骤S3-1：若随机采样点qrand落入障碍物空间Ωobs内，则舍弃此点，再次随机采样； 步骤S3-2：若qrand落在非障碍物空间Ω内，则根据遍历整颗生成树的节点qT＝[xT，yT，zT]，找到qT与随机采样点qrand的欧式距离最近的节点qnear＝[xnear，ynear，znear]，即： 步骤S3-3：以为方向按固定步长step生成新的节点，以公式表述为 qnew＝[xnew，ynew，znew]公式二； 步骤S3-4：若采样点随机概率p大于P时，算法进行人工势场导向的贪婪采样；则根据遍历整颗生成树的节点qT＝[xT，yT，zT],找到qT与目标节点qgoal＝[xgoal，ygoal，zgoal]的欧式距离最近节点qnear＝[xnear，ynear，znear]，即： 步骤S3-5：计算节点qnear所受到的合力势能U： U＝Uatt+Urep公式四； 式中，机械臂受到的总引力以公式表述为： Urep为机械臂受到的总的斥力： 其中，Uatti为机械臂各连杆受到空间内障碍物所产生的引力；Urepi为机械臂各连杆受到空间内障碍物所产生的斥力；n为机械臂连杆受到障碍物斥力的数目；di为机械臂对应连杆关节点的实际位置与障碍物的欧式距离；do为每个连杆的斥力场作用范围；ds为每个连杆的安全距离，ka为引力比例常数，kr为斥力比例常数； 步骤S3-6：得到合力势能U后，以向量U的方向扩展固定步长step生成新节点qnew＝[xnew，ynew，znew]，若势场陷入局部极小值，则舍弃此次采样点生成，再次随机采样。

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