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龙图腾网获悉西安建筑科技大学申请的专利一种位姿约束下的双向扩展机械臂路径规划方法及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：CN117047751B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-21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：202310806775.7，技术领域涉及：B25J9/16；该发明授权一种位姿约束下的双向扩展机械臂路径规划方法及系统是由刘光辉;高嘉豪;孟月波;吴磊;茹晓意;徐胜军设计研发完成，并于2023-07-03向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种位姿约束下的双向扩展机械臂路径规划方法及系统在说明书摘要公布了：本发明公开了一种位姿约束下的双向扩展机械臂路径规划方法及系统，具体步骤如下：S1获取机械臂的初始位置和最终位置坐标；S2利用目标偏置策略引导的双向扩展策略对RRT*算法进行改进得到BT‑RRT*算法，以机械臂的初始位置和最终位置为BT‑RRT*算法的起始点和目标点进行机械臂路径规划，得到初始规划路径T；S3利用位姿约束路径优化策略对初始规划路径T进行平滑处理，得到机械臂的最终运动路径。本发明方法以渐进最优快速随机搜索树RRT为基础，设计目标偏置策略引导的双向扩展策略BT‑RRT*和位姿约束路径优化策略PCO，对生成的路径剪枝剔冗，缩短可行路径长度，同时对消冗节点以迭代调整的方式进行平滑优化，提高路径生成质量。

本发明授权一种位姿约束下的双向扩展机械臂路径规划方法及系统在权利要求书中公布了：1.一种位姿约束下的双向扩展机械臂路径规划方法，其特征在于，具体步骤如下： S1获取机械臂的初始位置和最终位置坐标； S2利用目标偏置策略引导的双向扩展策略对RRT*算法进行改进得到BT-RRT*算法，以机械臂的初始位置和最终位置为BT-RRT*算法的起始点和目标点进行机械臂路径规划，得到初始规划路径T； S3利用位姿约束路径优化策略对初始规划路径T进行平滑处理，得到机械臂的最终运动路径； S3中，位姿约束路径优化策略包括位姿约束策略和路径优化策略，位姿约束策略嵌入到BT-RRT*算法中用于对机械臂的位姿进行约束使机械臂连杆结构不与障碍物发生碰撞，从而约束新节点的产生；路径优化策略衔接在BT-RRT*算法之后用于对BT-RRT*算法得到初始规划路径T进行平滑优化，得到机械臂的最终运动路径； S3中，所述位姿约束策略具体为： S3.1：获取BT-RRT*算法得到的新节点xnewx,y,z； S3.2：令机械臂末端位置参数px,py,pz等于新节点xnewx,y,z，对机械臂末端位置进行逆运动学分析，判断新节点是否存在机械臂逆解，若存在逆解，继续执行S3.3；若不存在逆解，执行S3.1； S3.3：对得到的机械臂逆解进行最优约束判定如下式，将满足最优约束条件的第j组逆解的关节角相加得到关节角之和Sj，依据minSj获得逆解选取顺序； 式中，θi表示某一组逆解中第i个关节弧度，Sj表示满足最优约束条件的第j组逆解的关节角之和； S3.4：依照逆解选取顺序，依次作为当前关节弧度值，通过正运动学分析得到每个关节的空间坐标，计算机械臂每个连杆i的空间直线方程，利用碰撞规则进行新节点和空间中障碍的碰撞检测；若不发生碰撞，则将生成的新节点添加到BT-RRT*算法规划的随机树中，作为下一步探索的父节点；若发生碰撞，则依序选取下一组逆解作为当前关节弧度值，进行碰撞检测，当整个解集中没有找到不发生碰撞的逆解，则删去新节点，继续执行S3.1。

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