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龙图腾网获悉中铁十四局集团有限公司申请的专利一种换刀机器人模块化移动控制系统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：CN120697047B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-04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：202511213474.9，技术领域涉及：B25J9/16；该发明授权一种换刀机器人模块化移动控制系统是由刘四进;马浴阳;魏英杰;喻星乔;王华伟;史庆涛;杨伦磊;王军设计研发完成，并于2025-08-28向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种换刀机器人模块化移动控制系统在说明书摘要公布了：本发明公开了一种换刀机器人模块化移动控制系统，涉及自动化设备技术领域，全局制定模块通过D‑H法建立运动学模型，接收不同的任务信号并确定起始关节位姿组和终点基坐标，组合构建路径规划任务；模拟规划模块获取路径规划任务，控制换刀机器人在盾构机内部环境建模中进行无碰撞移动以生成关节运动方案；驱动执行模块依据关节运动方案依次调整关节位姿组以完成路径规划任务，并自主决策是否拍摄视觉图像和深度图像，获取关节微调方案并微调关节位姿组以完成对应的操作任务；分析反馈模块获取视觉图像和深度图像，采用目标特征位姿分析法计算偏差角度和偏移量，通过逆向回溯生成关节微调方案，实现了换刀机器人无碰撞的高精度控制。

本发明授权一种换刀机器人模块化移动控制系统在权利要求书中公布了：1.一种换刀机器人模块化移动控制系统，其特征在于，包括全局制定模块、模拟规划模块、驱动执行模块和分析反馈模块； 全局制定模块通过D-H法构建关节坐标系，基于雅可比矩阵得到变换矩阵；接收任务信号，确定起始关节位姿组和终点基坐标并构建路径规划任务； 模拟规划模块获取路径规划任务，采用路径规划算法，通过栅格化环境建立障碍约束，以起始关节位姿组为根节点，迭代生成目标基坐标并求解对应的关节位姿组，搜索最近节点并执行双重检测策略判定是否作为子节点构建随机树，选取总边长最小、满足约束且抵达终点基坐标的路径，生成关节运动方案； 驱动执行模块执行关节运动方案，决策是否拍摄视觉图像与深度图像，获取并执行关节微调方案； 分析反馈模块获取视觉图像和深度图像，采用目标检测网络获取目标中轴线和目标中心像素坐标，依据目标中轴线计算偏差角度，结合目标中心深度和焦距反投影生成目标中心相机坐标，依据相机坐标系与基坐标系的变换矩阵逆向生成目标中心基坐标并计算偏移量，回溯生成关节微调方案； 其中，所述双重检测策略从最近节点出发，依序确定调整关节，基于搜索半径确定调整量并执行；执行碰撞检测，判断当前换刀机器人建模是否碰撞；若碰撞且调整量大于或等于调整上限值，开启下轮迭代；若碰撞且调整量小于调整上限值，在当前调整量上叠加搜索半径并执行关节调整和碰撞检测；若无碰撞且有未调整关节，依序确定下个调整关节并执行关节调整和碰撞检测；若无碰撞、关节均调整且调整后的最近节点与目标关节位姿组的欧氏距离大于或等于位姿误差阈值，将满足调整量小于调整上限值且顺序最先的关节作为调整关节并在对应的调整量上叠加搜索半径执行关节调整和碰撞检测；其余情况则将目标关节位姿组作为最近节点的子节点置入随机树并生成边，开启下轮迭代； 所述分析反馈模块对视觉图像进行高斯滤波并通过目标检测网络识别生成目标轮廓，确定目标中轴线与目标中心点的目标中心像素坐标，依据深度图像获取目标中心深度；计算目标中轴线与像素坐标系中的轴的成像平面夹角并作为目标坐标系的轴与关节坐标系的轴的偏差角度；获取图像中心像素坐标和焦距，基于目标中心像素坐标与图像中心像素坐标的轴偏差量和轴偏差量进行反投影变换并乘以关节坐标系至前置相机坐标系或后置相机坐标系的单步变换矩阵的逆矩阵和变换矩阵的逆矩阵得到目标中心基坐标；计算目标中心基坐标与对应的路径规划任务的终点基坐标在基坐标系下的轴偏移量、轴偏移量和轴偏移量，从第个关节开始依次选取可执行关节，生成关节微调方案。

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