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龙图腾网获悉常州莘之星智能科技有限公司申请的专利基于激光雷达的爬壁机器人全覆盖路径规划避障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：CN120143824B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-02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：202510274232.4，技术领域涉及：G05D1/43；该发明授权基于激光雷达的爬壁机器人全覆盖路径规划避障方法是由徐孝彬;刘征;冉莹莹;徐介新设计研发完成，并于2025-03-10向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于激光雷达的爬壁机器人全覆盖路径规划避障方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种基于激光雷达的爬壁机器人全覆盖路径规划避障系统及方法，系统应用于爬壁机器人，包括远程控制模块、上位机、激光雷达和底盘控制模块；上位机、激光雷达、底盘控制模块均安装在爬壁机器人上；远程控制模块给操作人员提供可视化界面和控制按钮；远程控制模块给上位机发送控制信号并且接收来自上位机的信息，上位机对收到的数据信息进行融合处理并发送指令给底盘控制模块控制爬壁机器人作业。本发明利用激光雷达进行爬壁机器人的环境感知，仅需侧壁和地面特征即可实现全覆盖路径行走及避障，系统复杂度底，提升了爬壁机器人的智能程度，可以替代人工遥控进行平面罐壁作业，节约人力物力成本。

本发明授权基于激光雷达的爬壁机器人全覆盖路径规划避障方法在权利要求书中公布了：1.一种基于激光雷达的爬壁机器人全覆盖路径规划避障方法，利用一种基于激光雷达的爬壁机器人全覆盖路径规划避障系统，包括远程控制模块、上位机、激光雷达和底盘控制模块； 激光雷达和远程控制终端属于数据采集层，上位机属于融合决策层，用于综合判断环境信息和控制终端信息给出运动指令的，底盘控制模块属于运动控制层，用于解析运动指令控制底盘电机运动； 上位机、激光雷达、底盘控制模块均安装在爬壁机器人上，激光雷达用于对爬壁机器人周围进行实时扫描并将点云信息传递给上位机进行处理，所述底盘控制模块用于把上位机发出的指令通过爬壁机器人底盘运动学模型转换为电机的驱动信号，控制电机的转动，实现预定的功能；所述激光雷达通过安装架水平安装在机器人背部，雷达的x轴方向与机器人正前方一致，雷达实时采集爬壁机器人周围环境信息，并生成点云数据用于处理； 远程控制模块给操作人员提供可视化界面和控制按钮，用于爬壁机器人状态监控、遥控机器人移动及作业、设置初始地图参数、显示机器人导航运动轨迹、设置作业臂运动状态、控制急停； 远程控制模块给上位机发送控制信号并且接收来自上位机的信息，上位机对收到的数据信息进行融合处理并发送指令给底盘控制模块控制爬壁机器人作业； 其特征在于，包括如下步骤： S1,爬壁机器人启动后，激光雷达点云处理模块工作，通过实时扫描机器人周围环境获得点云信息，对点云信息进行处理获取机器人位置信息、姿态角信息和障碍物信息，将处理结果实时发送给全覆盖行走避障模块； S1.1,获取激光雷达原始点云数据，对原始数据进行直通滤波，只保留爬壁机器人工作时雷达正对地面和侧面墙壁部分的点云数据，接着分别对侧面区域和地面区域使用基于随机采样一致性的平面分割拟合方法进行拟合，拟合出地面和侧壁墙面，存储平面模型的系数，平面模型线性方程如下： Ax+By+Cz+D＝0 其中，A、B、C分别表示平面法向量的分量，D表示平面到原点的距离，得到两个平面模型之后，根据激光雷达原点到地面平面模型的距离推算出爬壁机器人的高度信息； 根据激光雷达原点到侧壁墙面平面模型的距离推算出爬壁机器人的水平位置信息；高度信息和水平位置信息组成了机器人在罐壁上的位置信息； S1.2,由于激光雷达安装在机器人上，将激光雷达的坐标系和机器人的坐标系当作同一个坐标系，在得到侧面墙壁和地面的平面模型之后，根据两个平面的平面法向量与机器人x轴方向的夹角来得到机器人的垂直姿态角，考虑到平面拟合的误差存在，分别计算拟合出的两个平面的残差δ1、δ2，根据误差的大小来确定爬壁机器人程序最后要使用的姿态角： 其中，θ1、θ2分别表示根据侧面墙壁和地面计算出来的机器人垂直姿态角，δ1、δ2分别表示根据侧面墙壁和地面拟合出来的两个平面的残差，θ表示最后使用的爬壁机器人的姿态角，获得姿态角就得到了机器人的姿态信息； S1.3,拷贝一份激光雷达原始点云数据，对拷贝的原始点云数据进行障碍物检测处理，处理方法为根据机器人的长度和宽度大小，分别向外延伸一段距离，形成一个“十”字形的障碍物判定范围，并剔除自身可能的干扰，延伸的距离根据避障阈值来决定，当区域内有雷达点云的点存在，即可说明有障碍物，并根据点的坐标判断障碍物的方向； S2,使用远程控制模块设定要作业的罐壁的宽度和高度，控制机器人移动到要作业的罐壁的右上角，并下发自动作业指令，此时爬壁机器人自动设定目标高度； S3,爬壁机器人收到自动作业指令后，程序进入全覆盖行走避障模块，接收来自激光雷达点云处理模块发送的信息，并对信息进行实时判断，做出对应行走状态； S4,爬壁机器人首先进行垂直移动，即向目标高度自动移动，若检测到姿态偏移，则进行步骤S5，若检测到移动方向上有障碍物，则进行步骤S6，然后继续向目标高度移动，当移动到目标高度后，切换目标高度，进行步骤S8； S5,当爬壁机器人姿态大于姿态阈值1时，系统进行姿态矫正逻辑，控制机器人自身旋转，并实时判断机器人当前姿态，当姿态小于姿态阈值2时，机器人跳出姿态矫正逻辑； S6,垂直移动时，当移动方向上有障碍物时，系统进入垂直避障逻辑，首先切换为水平运动，并同时判断垂直方向和水平移动方向的障碍物信息，若水平移动方向无障碍物垂直移动方向有障碍物，则进行水平移动，移动到垂直移动方向无障碍物为止，继续步骤S4；若水平移动距离超过单次最大水平移动距离,则切换目标高度，继续步骤S4；若水平移动方向和垂直移动方向均有障碍物，则切换目标高度，继续步骤S4； S7,水平移动时，当移动方向上有障碍物时，系统进入水平避障逻辑，首先切换为垂直运动，并同时判断垂直方向和水平移动方向的障碍物信息，若垂直移动方向无障碍物水平移动方向有障碍物，则进行垂直移动，移动到水平移动方向无障碍物为止，继续步骤S8；若垂直移动距离达到目标高度，切换目标高度，继续步骤S8；若水平移动方向和垂直移动方向均有障碍物，则切换目标高度，继续步骤S8； S8，机器人水平移动状态，若检测到姿态偏移，则进行步骤S5；若水平移动有障碍物，进入步骤S7；若移动到单次水平移动的最大距离，进入步骤S4，进入垂直移动状态； S9，当机器人水平移动总距离达到设定的罐壁宽度之后，机器人完成全覆盖路径规划避障作业，程序跳出全覆盖路径规划系统，进度独立控制模块，作业电机关闭，使用远程控制模块遥控机器人进行机器人的回收工作。

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