恭喜山東大學深圳研究院王艷艷獲國家專利權
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龍圖騰網恭喜山東大學深圳研究院申請的專利一種基于沖突的移動機器人路徑規劃方法及系統獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN115237135B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-04-01發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202210921381.1,技術領域涉及:G05D1/43;該發明授權一種基于沖突的移動機器人路徑規劃方法及系統是由王艷艷;覃金寧;張洪琳設計研發完成,并于2022-08-02向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種基于沖突的移動機器人路徑規劃方法及系統在說明書摘要公布了:本發明提供一種基于沖突的移動機器人路徑規劃方法及系統,涉及機器人路徑規劃技術領域,該方法包括:根據待分配的任務和各機器人的狀態信息,確定用于完成該任務的目標機器人,更新目標機器人的狀態信息;構建路徑規劃模型,路徑規劃模型包括上層搜索和下層搜索;上層搜索是搜索約束樹,約束樹包括若干個節點,每個節點包括一組約束和符合約束的路徑,該路徑由下層搜索得到;下層搜索根據各機器人的狀態信息,分任務進行路徑規劃求解;通過求解路徑規劃模型,得到目標機器人的揀選路徑。通過該方式,可以快速地確定出高效、無沖突的多機器人揀選路徑,提高移動機器人揀選系統的揀選效率。
本發明授權一種基于沖突的移動機器人路徑規劃方法及系統在權利要求書中公布了:1.一種基于沖突的移動機器人路徑規劃方法,其特征在于,包括:根據待分配的任務和各機器人的狀態信息,確定用于完成該任務的目標機器人,更新所述目標機器人的狀態信息;構建路徑規劃模型,所述路徑規劃模型包括上層搜索和下層搜索;所述上層搜索是搜索約束樹,所述約束樹包括若干個節點,每個節點包括一組約束和符合約束的路徑,該路徑由下層搜索得到;所述下層搜索根據各機器人的狀態信息,分任務進行路徑規劃求解;通過求解所述路徑規劃模型,得到目標機器人的揀選路徑;所述節點包括子節點、父節點和根節點,所述根節點包括一組空的約束,子節點繼承父節點的約束,并為機器人添加一個新的約束;所述下層搜索在進行路徑規劃求解時,引入機器人全局狀態表,對機器人時間和位置進行約束;機器人從初始點到目標點到代價函數為機器人所在位置節點距離起點的代價、機器人所在位置節點距離終點的代價和機器人的轉向代價之和;下層搜索采用改進的A*算法,在進行路徑規劃求解時,引入機器人全局狀態表,對機器人時間和位置進行約束,并且機器人從初始點到目標點的代價函數中添加了轉向代價;所述下層搜索的路徑規劃求解過程包括:獲取柵格地圖,輸入柵格地圖數據;開始節點s,目標位置g,生成時間狀態為t,含有坐標和總代價f值的節點s,初始化優先級隊列OPEN和CLOSE;其中,OPEN表示待遍歷的節點,CLOSE表示已經遍歷過的節點,OPEN隊列的節點以f值升序排列;將節點s放入OPEN隊列中;若OPEN隊列不為空,取出頭節點H,將頭節點H保存到CLOSE隊列中,檢查當前節點是不是目標位置g,若是目標位置,則算法終止;若不是目標位置g,則遍歷頭節點H的相鄰節點;如果相鄰節點L是障礙物或相鄰節點L已保存在CLOSE列表中,忽略該節點;若相鄰節點L不在OPEN列表中且沒有約束,計算相鄰節點L的代價值;將相鄰節點L添加到OPEN列表中,標記相鄰節點L的父節點為頭節點H;若相鄰節點L不在OPEN列表中但存在約束,將頭節點H從CLOSE列表中刪除,將時間狀態更新的節點H’放入OPEN列表中表示等待,標記節點H’的父節點為頭節點H;若相鄰節點L在OPEN列表中,檢查從開始節點s到節點L的原有代價和經過頭節點H到達相鄰節點L的代價,更新節點代價值和父子關系;根據節點從屬關系反向回溯到開始節點得到路徑;多機器人路徑優化的目標函數是路徑代價和最小,總成本N.cost為當前總計所有單機器人路徑成本,此成本稱為節點N的代價,初始化時,創建約束樹的根節點,節點不包含任何約束,然后生成一個解并且求出它的代價值,初始節點中的解的每個機器人的路徑是忽略其他機器人的存在而求出的;初始化結束后算法不斷地從OPEN的隊列中取出一個代價最低的節點,假設為N,判斷該節點中的解是否有沖突;節點沖突表示為一個4元組ri,rj,v,t,意為ri和rj在t時刻同時占用了節點v;換位沖突表示為一個5元組ri,rj,vj,vi,t,意為ri和rj在t時刻交換了節點位置;在該節點中找到的任意一個沖突,假設為conflit=ri,rj,v,t,由該節點擴展出左右兩個子節點,這兩個子節點均繼承父節點的約束;對于左右子節點分別添加約束ri,v,t和rj,v,t,這里表示機器人r在時間節點t不能占據節點v,由于約束集中對于ri和rj的約束個數發生了改變,因此需要調用下層改進A*搜索給ri和rj重新規劃路徑,路徑更新之后更新節點的cost值。
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