厦门理工学院吴志铭获国家专利权
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龙图腾网获悉厦门理工学院申请的专利基于极坐标递归划分的塔吊路径规划方法、装置及设备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:CN119935151B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-05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:202510360544.7,技术领域涉及:G01C21/20;该发明授权基于极坐标递归划分的塔吊路径规划方法、装置及设备是由吴志铭;林昊;罗文滔;方静雯;李欣伟;康润池;杨荣华;李秀芳设计研发完成,并于2025-03-26向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于极坐标递归划分的塔吊路径规划方法、装置及设备在说明书摘要公布了:本发明提供的基于极坐标递归划分的塔吊路径规划方法、装置及设备,涉及路径规划领域。本发明通过获取起吊点、目标点、塔吊以及被吊物、障碍物的相关信息,将塔吊位置作为圆心,建立极坐标系;进而得到以圆环柱体表示的塔吊起吊范围;然后对塔吊起吊范围进行动态递归地不同方式划分成若干子体,直到达到划分终止条件;然后在起吊点与目标点不在子体外边界框情况下,以满足划分终止条件为前提,将起吊点与目标点为顶点分割得到新的子体;采用A*算法并结合代价函数,计算得到最优路径并优化得到优化路径;执行优化路径上的障碍物与被吊物之间的碰撞检测,直到检测结果安全,得到规划路径,控制塔吊运行。采用本发明规划的路径的可操作性、安全性高。
本发明授权基于极坐标递归划分的塔吊路径规划方法、装置及设备在权利要求书中公布了:1.一种基于极坐标递归划分的塔吊路径规划方法,其特征在于,包括: S1,获取起吊点、目标点、塔吊以及被吊物、障碍物的相关信息;并以塔吊位置为圆心,建立极坐标系; S2,根据所述圆心、塔吊最大半径与塔吊最小半径,得到以圆环柱体表示的塔吊起吊范围; S3,根据被吊物、障碍物的相关信息,对所述塔吊起吊范围进行动态递归地不同方式划分,直到达到划分终止条件,分割生成若干子体;其中,所述子体为圆环柱体分割后的子圆环柱体或扇形柱体,划分的不同方式包括角度划分、半径划分与高度划分; 其中,所述半径划分的方式为:以当前待划分柱体的圆心为圆心,按照预设弧长比例,对当前待划分柱体的弧长进行划分;其中,划分后的子体的起点与终点分别为待划分柱体的原半径在预设弧长比例的位置; 所述角度划分的方式为:按照预设的角度比例,对当前待划分柱体的角度进行划分;其中,划分后的子体长度为待划分柱体的原半径,子体的起点和终点分别为待划分柱体的内弧、外弧对应角度比例的位置; 所述高度划分的方式为:按照预设的高度比例,对当前待划分柱体的高度进行划分; 对所述塔吊起吊范围进行动态递归地不同方式划分,具体为: 每一步的划分方式由动态权重因子决定,即根据障碍物的密集情况,动态地决定划分方式,动态权重因子的计算公式为: ; 其中,为斜率调节因子;为密度阈值; 为当前子体的障碍物密度,; 为扇区内障碍物数量;V为扇区体积,通过以下公式计算得到: ; 当大于第一阈值时,表示当前状态为高障碍物密度,选择所述半径划分的方式进行划分,以精确避开障碍物,提高空间分辨率,降低路径长度代价; 当大于第二阈值且不大于第一阈值时,表示当前状态的障碍物分布相对分散,为中等障碍物密度,选择所述角度划分的方式进行划分,以快速扫描大范围空间,减少路径搜索的盲区,降低时间代价; 当不大于第二阈值时,表示当前状态的障碍物较少,为低障碍物密度,选择所述高度划分的方式进行划分,以减少不必要的升降操作,提升吊装效率,降低能耗代价; 划分后的每一个子体被定义为六元组,表示为: ; 其中,表示第i个子体,、分别为子体最小极角、子体最大极角;、分别为子体最大半径、子体最小半径;、分别为子体最高高度、子体最低高度; 所述划分终止条件为: ; ; 其中,、分别为子体最大半径、子体最小半径;、分别为子体最高高度、子体最低高度;为被吊物的等效碰撞半径;为被吊物高度;δ为安全余量; S4,判断起吊点与目标点是否在子体的外边界框上,若否,则在满足划分终止条件下,以起吊点与目标点为顶点分割生成扇形柱体,得到新的子体; S5,根据起吊点与目标点,采用A*算法并结合代价函数,计算路径中每个节点的优先级,选取代价值最小的节点作为最优路径并优化,得到优化路径; S6,根据所述优化路径,执行所述优化路径经过子体的外边界框时所在子体区域内的障碍物与被吊物之间的碰撞检测;若检测结果不符合要求,则选择下一条次优路径进行优化后,再次进行碰撞检测,直到结果符合要求,将所述优化路径作为塔吊的规划路径,控制塔吊运行。
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