华中科技大学谢远龙获国家专利权
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龙图腾网获悉华中科技大学申请的专利一种未知环境下移动机器人自主环境探索方法及其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:CN120063273B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-01-30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:202510171771.5,技术领域涉及:G01C21/20;该发明授权一种未知环境下移动机器人自主环境探索方法及其系统是由谢远龙;陈芳;王书亭;胡倚铭设计研发完成,并于2025-02-17向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种未知环境下移动机器人自主环境探索方法及其系统在说明书摘要公布了:本公开涉及一种未知环境下移动机器人自主环境探索方法及其系统,所述方法包括:获取机器人当前位置,构建所需环境地图;通过机器人与环境交互对局部环境探索网络进行训练;采用训练好的局部环境探索网络进行局部环境探索,并记录轨迹点,直到局部环境探索结束;使用随机性算法筛选出已探索区域和未探索区域的交界点,并计算得到中心点,从中心点中筛选出候选点;计算与每个候选点距离最小的轨迹点,构成候选点‑轨迹点对;计算候选点的引力和轨迹点的斥力,选出合力最大的候选点‑轨迹点对;机器人沿历史轨迹移动到合力最大的轨迹点,返回局部环境探索过程,直到环境探索完成。本公开方法可以实现机器人在未知复杂环境中快速、高效的自主探索。
本发明授权一种未知环境下移动机器人自主环境探索方法及其系统在权利要求书中公布了:1.一种未知环境下移动机器人自主环境探索方法,其特征在于,包括如下步骤: S10、获取机器人当前位置和传感器的感知范围,构建所需环境地图,其中,所述环境地图包括全局真实地图、全局探索地图和局部探索地图; S20、基于局部探索地图,构建局部环境探索网络;所述构建局部环境探索网络包括构造基于路径长度、碰撞和探索面积增加量的奖励函数,奖励函数表示为: rt=rexplore+rdis+rcollision, 式中,rexplore为探索奖励,rdis为路径长度奖励,rcollision为碰撞奖励; 其中, rexplore=c1·ΔAexplore, rdis=-c2·||Pt+1-Pt||, 式中,ΔAexplore为从时刻t到时刻t+1之间已探索区域面积的增加量,c1为探索奖励的权重系数,Pt+1和Pt分别表示t+1时刻和t时刻机器人的位置,c2为路径长度奖励的权重系数,用于控制路径长度对总奖励的影响,c3为用于表示碰撞奖励的常数c3>0; S30、将机器人与环境进行交互得到的多个五元组数据存入经验池中,并使用经验池中的多个五元组数据对局部环境探索网络进行训练,其中,所述多个五元组数据包括执行动作、执行动作前后的局部地图、动作奖励和结束标志; S40、采用训练好的局部环境探索网络进行局部环境探索,并记录轨迹点,直到局部环境探索结束; S50、使用随机性算法从全局探索地图中筛选出已探索区域和未探索区域交界处的节点,通过聚类算法对所述节点进行聚类,并将其划分为几个不同的簇,计算并筛选得到每个簇的中心点; S60、从所述中心点中筛选出候选点,并确定候选点的数量; S70、计算每个候选点与所有轨迹点的距离,找出与每个候选点距离最小的轨迹点,构成候选点-轨迹点对; S80、计算每个候选点-轨迹点对中的候选点的引力和轨迹点的斥力,并选出引力和斥力相互作用后的合力最大的候选点-轨迹点对; S90、使得机器人沿记录的轨迹点移动到步骤S80中选出的候选点-轨迹点对中的轨迹点,返回步骤S40,直到环境探索完成。
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