中国计量大学周坤获国家专利权
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龙图腾网获悉中国计量大学申请的专利一种改进动态窗口算法的差速轮式机器人路径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:CN115877837B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-14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:202211467202.8,技术领域涉及:G05D1/43;该发明授权一种改进动态窗口算法的差速轮式机器人路径规划方法是由周坤;周睿;黄正旭;桂鹏;游志超;王斌锐设计研发完成,并于2022-11-22向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种改进动态窗口算法的差速轮式机器人路径规划方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种改进动态窗口算法的差速机器人路径规划方法,首先建立机器人的运动学模型和周围环境的栅格地图,获取机器人起点和终点坐标,标记障碍物的坐标。其次检测当前位置,计算A*全局路径,建立平滑度函数并使用梯度下降法平滑A*路径。然后初始化性能参数和采样频率得到角速度和线速度的区间范围,以及线速度和角速度的多种组合。再然后航迹推演得到多个机器人模型估计位置,并计算得到障碍物距离评价得分、航向角偏差得分、速度评价得分以及A*路径关系得分。最后得到模型预估位置的总得分,选取评价分最高的速度组合驱动机器人移动。本发明增强了算法全局搜索能力,提高了机器人运行稳定性,有效缩短了机器人运行路径的长度。
本发明授权一种改进动态窗口算法的差速轮式机器人路径规划方法在权利要求书中公布了:1.一种改进动态窗口算法的差速机器人路径规划方法,其特征在于包括以下步骤: S1,建立机器人运动学模型和周围环境的栅格地图,获取机器人起点和终点坐标,标记障碍物的坐标; S2,根据S1中的栅格地图,通过A*算法计算出全局规划路径; S3,建立平滑度函数,利用梯度下降法使得平滑度最高; S4,初始化机器人运动学模型和机器人性能参数,包括机器人最大线速度、角速度、线加速度和角加速度以及参数采样率; S5,检测当前机器人位置; S6,根据机器人的性能参数得到角速度和线速度的区间范围,即速度窗口; S7,根据S4中设置的参数采样率和S6中得到的速度窗口,对速度窗口进行采样,得到线速度和角速度的多种组合; S8,根据S1中的机器人运动学模型和S7中的线速度、角速度组合,航迹推演得多个机器人运动学模型估计位置和与之相对应的线速度、角速度组合; S9,根据人工斥力势场公式计算机器人运动学模型估计位置与障碍物的距离,计算得到障碍物距离评价得分; S10,根据机器人当前航向角计算机器人运动学模型估计位置与目标点的航向角偏差值,计算得到航向角评价得分; S11,根据S7采样速度中的线速度绝对值计算速度评分,计算得到速度评价得分; S12,计算得到评价机器人运动学模型估计位置与A*路径位置关系得分; S13,将S9、S10、S11和S12中的评价得分归一化后,分别乘以权重并相加,得到模型预估位置的总评价得分,计算公式如下: 式中,、、、分别是航向角评价得分、速度评价得分、障碍物距离评价得分以及评价机器人运动学模型估计位置与A*路径位置关系得分,、、、分别是总评价得分公式中各子项的权重,、是固定参数,、为根据环境自适应参数,、分别是机器人采用的速度和角速度; S14,在步骤13中,将航向角和障碍物距离评价得分公式的权重之和设为一个定值,即设,计算公式如下: 式中,为系数,和看作与障碍物形成的夹角和与障碍物的距离,是下限值且的上限值小于; S15,在多种线速度和角速度的组合中选取评价分最高的组合; S16,根据评价分最高的线速度和角速度组合驱动机器人移动; S17,若机器人到达目标点则停止移动,否则重复S5-S16。
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