恭喜江西省科技事务中心;南昌航空大学万婷获国家专利权
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龙图腾网恭喜江西省科技事务中心;南昌航空大学申请的专利一种减小机器人转弯时传感器盲区的控制系统与控制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:CN119927931B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-27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:202510432693.X,技术领域涉及:B25J9/16;该发明授权一种减小机器人转弯时传感器盲区的控制系统与控制方法是由万婷;涂良辉;付健;喻婧设计研发完成,并于2025-04-08向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种减小机器人转弯时传感器盲区的控制系统与控制方法在说明书摘要公布了:本发明涉及一种减小机器人转弯时传感器盲区的控制系统与控制方法,包括:设置在机器人顶部的用于探测障碍物的激光雷达,激光雷达两侧分别设置有左侧超声波雷达旋转云台和右侧超声波雷达旋转云台,左侧超声波雷达旋转云台上设置有左侧超声波雷达;右侧超声波雷达旋转云台上设置有右侧超声波雷达;超声波雷达云台带动超声波雷达在水平方向上旋转;左侧、右侧超声波雷达用于弥补激光雷达的盲区。本发明减小机器人转弯时传感器盲区的控制系统与控制法,确保机器人及时发现障碍物,避免由于盲区导致碰撞而影响机器人的安全。
本发明授权一种减小机器人转弯时传感器盲区的控制系统与控制方法在权利要求书中公布了:1.一种减小机器人转弯时传感器盲区的控制系统,包括: 设置在机器人顶部的用于探测障碍物的激光雷达,激光雷达两侧分别设置有左侧超声波雷达旋转云台和右侧超声波雷达旋转云台,左侧超声波雷达旋转云台上设置有左侧超声波雷达;右侧超声波雷达旋转云台上设置有右侧超声波雷达;超声波雷达云台带动超声波雷达在水平方向上旋转;左侧、右侧超声波雷达用于弥补激光雷达的盲区; 还包括左侧超声波雷达旋转角度计算模块、右侧超声波雷达旋转角度计算模块和轨迹计算模块,其特征在于: 轨迹计算模块根据激光雷达及左右超声波雷达的检测结果输出机器人将要行驶的轨迹,机器人跟踪轨迹计算模块输出的轨迹行驶; 左侧、右侧超声波雷达旋转角度计算模块接收轨迹计算模块输出的轨迹,并根据轨迹的曲率信息分别计算出左侧、右侧超声波雷达的旋转角度; 根据机器人运行的环境建立栅格地图,使用搜索算法生成一条从机器人作业起点到终点的一条全局路径; 局部路径规划使用空间、时间分离的方式生成; 空间层面使用RRT算法,从局部路径的起点开始,随机采样空间中的点生成扩展节点,构建一个树状结构,向局部路径终点靠近; 上述RRT算法搜索得到的粗路径使用最优化的方法进行平滑,平滑的过程考虑局部路径与全局路径之间的航向差,局部路径与全局路径之间的距离和局部路径与障碍物的距离,代价函数写成: , 其中,是第i个局部路径点与全局路径之间的航向差,是第i个局部路径点与全局路径距离差,是第i个局部路径点与障碍物的距离差;α、β、γ分别对应航向代价的权重系数、局部路径与全局路径距离代价的权重系数以及局部路径与障碍物代价的权重系数; G表示某条路径从起始点到当前节点的累积代价; 时间层面使用三次多项式对局部路径的速度进行平滑,三次多项式的形式为: , 是位置函数,表示机器人在时间t时的位置;根据局部路径的长度和机器人巡航速度,得到机器人走过局部路径所需的时间T;设定位置边界条件,,速度边界条件,,加速度边界条件,,求解三次多项式,得到平滑的速度曲线; 将局部路径与上述速度曲线结合就能得到局部轨迹; a0:初始位置,即t=0时的位置; a1:初始速度,即t=0时的速度; a2:初始加速度的一半; a3:初始加加速度的六分之一; 左侧、右侧超声波雷达旋转角度计算模块按照如下规则确定超声波雷达的旋转角度; 当机器人轨迹曲率k∈[0,k1]时,超声波雷达旋转角度为0度,当轨迹曲率k∈k1,k2]时,超声波雷达旋转角度为c1*k度,c1为左转轨迹旋转系数,当kk2时,超声波雷达旋转角度为0度; k1和k2分别是对应于左转轨迹的两个曲率阈值,k2k1;根据需要进行配置; 当机器人轨迹曲率k∈[k3,0]时,超声波雷达旋转角度为0度,当轨迹曲率k∈[k4,k3时,超声波雷达旋转角度为c2*k度,c2为右转轨迹旋转系数,当kk4时,超声波雷达旋转角度为0度; k3和k4分别是对应于右转轨迹的两个曲率阈值,k3k4;k3和k4均为负值; 其中,规定机器人沿轨迹左转时轨迹的曲率为正,机器人沿轨迹右转时轨迹的曲率为负; 确定超声波雷达旋转方向和角度,包括如下控制步骤: 步骤s100,开始; 步骤s101,轨迹计算模块输出轨迹; 步骤s102,判断轨迹曲率正负,曲率为正跳转步骤s103,否则跳转步骤s108; 步骤s103,判断曲率k是否在[0,k1]区间;k∈[0,k1]跳转步骤s105;否则跳转步骤s104; 步骤s104,判断曲率k是否满足kk2;曲率kk2跳转步骤s105,否则跳转s106; 步骤s105,旋转角度为0度;跳转步骤s113; 步骤s106,旋转角度为c1*k度;跳转步骤s107; 步骤s107,左侧超声波雷达云台带动左侧超声波雷达旋转;跳转步骤s113; 步骤s108,判断曲率k是否在[k3,0]区间;k∈[k3,0]跳转步骤s110;否则跳转步骤s109; 步骤s109,判断曲率k是否满足k4k;曲率k4k跳转步骤s110,否则跳转s111; 步骤s110,旋转角度为0度;跳转步骤s113; 步骤s111,旋转角度为c2*k度;跳转步骤s112; 步骤s112,右侧超声波雷达云台带动右侧超声波雷达旋转;跳转步骤s113; 步骤s113,结束。
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