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龙图腾网恭喜南京航空航天大学申请的专利一种基于A星惩罚控制优化算法的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：CN115562290B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-05-09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：202211285517.0，技术领域涉及：G05D1/43；该发明授权一种基于A星惩罚控制优化算法的机器人路径规划方法是由张梦淇;叶宇林;张雨杰;陈可禹;张寒;赵万忠;王春燕设计研发完成，并于2022-10-20向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于A星惩罚控制优化算法的机器人路径规划方法在说明书摘要公布了：本发明提供了一种基于A星惩罚控制优化算法的机器人路径规划方法，本发明采用当前节点邻域扩展方法，考虑了不同种类机器人之间的差异，根据不同种类机器人的运动学特性和动力学特性，差异化地对当前节点邻域进行扩展，减少无用节点的搜索，提高了算法的普适性。此外，本发明引入惩罚算法对代价函数进行优化，使代价函数对于当前节点至目标节点的代价估计更加准确，启发更加具有目的性，有利于减少探索节点数，提高路径平滑度。

本发明授权一种基于A星惩罚控制优化算法的机器人路径规划方法在权利要求书中公布了：1.一种基于A星惩罚控制优化算法的机器人路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，利用传感器，采集周围环境地图信息建立机器人所处环境的地图；步骤2，将地图栅格化，确定每一个栅格的状态为占用或空闲，并确定障碍物的位置坐标；步骤3，确定路径起始点坐标xstart,ystart,zstart和目标点坐标xgoal,ygoal,zgoal；xstart、ystart、zstart分别为起始点的x、y、z轴方向的坐标值；xgoal、ygoal、zgoal为目标点的x、y、z轴方向的坐标值；步骤4，初始化开启列表openlist与关闭列表closelist，将路径起始点坐标xstart,ystart,zstart放入开启列表openlist，关闭列表closelist为空；步骤5，检查开启列表openlist是否为空，如果为空，则表示路径规划失败，不为空，则执行步骤6；步骤6，忽略障碍物节点，如果关闭列表closelist不为空，也忽略关闭列表中的节点，对当前节点进行扩展，获得当前节点邻域节点；步骤7，判断当前节点邻域节点是否在开启列表openlist中：如果当前节点邻域节点不在开启列表openlist中，则扩展当前节点的邻域节点，添加进开启列表openlist中，并将当前节点作为邻域节点的父节点，计算当前节点的邻域节点的代价函数，即执行步骤8；如果当前节点邻域节点在开启列表openlist中，如果以当前节点作为父节点，当前节点的邻域节点的gn比原来更低，则把当前节点作为父节点，并重新计算当前节点的邻域节点的代价函数，即执行步骤8，否则执行步骤9；步骤8，计算邻域节点的代价函数fn，n表示第n个节点；步骤9，选取开启列表openlist中代价函数fn值最小的点作为要扩展的当前节点，并将当前节点从开启列表openlist中删除，并添加到关闭列表closelist；步骤10，判断目标点是否被加入开启列表openlist：如果目标点已经加入开启列表openlist中，则路径规划完成，从目标点逆向解算至起始点，即为本次机器人路径规划所得到的最终路径；如果目标点不在开启列表openlist中，则执行步骤5；步骤8中计算代价函数fn的计算步骤包括：步骤8-1，计算实际代价函数gn，实际代价函数gn表示路径起始点至当前节点的实际移动代价值，沿着到达当前节点生成的路径；步骤8-2，计算启发函数hn；步骤8-3，计算惩罚函数ξn；步骤8-2包括：使用欧几里得距离表示当前节点至路径目标点的预估代价值，xn,yn,zn为当前节点在栅格地图的坐标，欧几里得距离表示两点之间的直线距离，公式如下： 步骤8-3包括：步骤8-3-1，引入两个向量n1,n2：n1＝xn-1-xparent,yn-1-yparent,zn-1-zparent,n2＝xparent-xn,yparent-yn,zparent-zn其中，xn,yn,zn为当前节点在栅格地图的坐标，xparent,yparent,zparent为当前节点的父节点在栅格地图中的坐标，xn-1,yn-1,zn-1为父节点的父节点在栅格地图中的坐标；n1表示从父节点的父节点指向当前节点的父节点的向量，n2表示从父节点指向当前节点的向量；步骤8-3-2，计算两向量n1,n2之间的夹角θ的余弦值： 步骤8-3-3，根据余弦值结果，计算惩罚函数ξn的值： a1、a2是调整阈值；步骤8-3-3中，当cosθ＝1时，当前节点、父节点、父节点的父节点在同一直线上，表示所规划的路径未发生转弯，不进行惩罚，ξn＝0；当cosθ≠1时，且xn＝xgoal,yn＝ygoal,zn＝zgoal，表示当前节点为目标节点，从当前节点的父节点到目标节点的路径相对于已规划的路径发生了转弯，即拐点拐向终点，这时惩罚值取ξn＝a1；当-1≤cosθ1时，且当前节不为目标点，表示到达目标点所规划的路径中发生转弯，即出现了普通拐点，这时惩罚值取ξn＝a2，其中a2a1。

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