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龙图腾网获悉鲁东大学申请的专利一种基于三维重构的多自由度机械臂避障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：CN121374660B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-10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：202511986804.8，技术领域涉及：B25J9/16；该发明授权一种基于三维重构的多自由度机械臂避障路径规划方法是由冯树林;徐明铭;封宁君;王福才;邓冠龙;侯典立;张平;李楠设计研发完成，并于2025-12-26向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于三维重构的多自由度机械臂避障路径规划方法在说明书摘要公布了：本发明涉及机械臂避障路径规划技术领域，尤其是一种基于三维重构的多自由度机械臂避障路径规划方法，包括以下步骤：步骤1，三维环境感知与动态建模：步骤2，障碍物特征量化提取：步骤3：在关节空间扩展新节点时，对近障节点优先向凹区域或孔洞中心偏置扩展，生成候选节点集；步骤4：三维网格碰撞校验与安全路径修正：将机械臂工作空间划分为三维体素网格，通过判断路径节点是否落入障碍物体素内实现碰撞检测。本发明采用激光雷达和深度相机经硬件触发同步采集数据，结合统计滤波去噪与三维网格建模，还原静态障碍物的几何特征和动态障碍物运动参数，使机械臂有效避免因环境感知误差导致的碰撞风险。

本发明授权一种基于三维重构的多自由度机械臂避障路径规划方法在权利要求书中公布了：1.一种基于三维重构的多自由度机械臂避障路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1，三维环境感知与动态建模：采用激光雷达和深度相机经硬件触发同步采集数据，基于棋盘格标定板配准，使点云与图像融合误差≤5mm，然后对融合点云采用统计滤波方法去除噪声，再通过三维网格建模方法生成三维网格模型； 通过帧间差分法，将连续两帧点云对应点欧氏距离＞5mm的点标记为动态点，动态点占比＞5%的连通区域判定为动态障碍物，每100ms更新模型； 步骤2，障碍物特征量化提取：静态障碍物计算表面高斯曲率，将曲率＞0.01mm-1设定为凸区域、将曲率＜-0.01mm-1设定为凹区域，用最小外接圆法测孔洞尺寸；动态障碍物基于卡尔曼滤波计算运动参数，输出速度矢量和加速度； 步骤3：在关节空间扩展新节点时，对近障节点优先向凹区域或孔洞中心偏置扩展，生成候选节点集； 步骤4：三维网格碰撞校验与安全路径修正：将机械臂工作空间划分为1mm³的三维体素网格，通过判断路径节点是否落入障碍物体素内实现碰撞检测； 基于棋盘格标定板的点云与图像配准、融合点云去噪及三维网格建模，具体方法包括： 标定准备：采用10×8方格的棋盘格标定板，将其固定在机械臂工作区域内，确保激光雷达和深度相机的视场均能完整覆盖标定板，且标定板平面与两设备光轴夹角为45°±5°； 数据采集：控制激光雷达以10Hz频率采集3组标定板点云数据，深度相机以30Hz帧率采集3组包含标定板的深度图像，每组数据采集时长1s，确保角点清晰无运动模糊； 角点提取：提取标定板角点三维坐标、提取深度图像的角点像素坐标并转换为三维坐标，角点定位误差≤1个像素； 配准计算：求解3组对应角点的变换矩阵，计算每组变换矩阵的平均重投影误差，选取误差最小的变换矩阵作为最优配准参数，配准后单组角点平均误差≤3mm； 融合验证：将激光点云与深度图像数据融合，随机选取50个非标定板区域的场景特征点，计算融合后点云与原始数据的空间距离，所有点误差≤5mm； 统计滤波去噪：采用统计离群值滤波算法，设置近邻点搜索数量30个，计算每个点与近邻点的平均距离μ及标准差σ，剔除距离大于1.5σ的离群点，处理后点云保留率≥95%，且滤波前后特征点位置偏差≤1mm； 三维网格建模：对去噪后的融合点云采用泊松表面重建算法，设置重建深度8级，生成初始三维网格模型； 步骤4中，检测到碰撞时，按动态障碍物运动趋势，用3阶B样条平滑修正碰撞路径，迭代优化参数确保与障碍物距离≥15mm，具体步骤为： 碰撞区间定位：通过1mm³体素网格检测确定碰撞路径段，提取碰撞起始点Ps、碰撞终止点Pe，以及碰撞区间前后各2个相邻路径点组成的6个控制点，构成局部修正的路径节点集； 根据障碍物速度、加速度确定运动方向； 以6个控制点构建3阶B样条初始曲线； 计算初始曲线与障碍物的最短距离，若＜15mm则启动优化； 沿障碍物运动趋势反方向微调控制点，重新生成曲线并检测距离，直至≥15mm； 确认重新生成的修正曲线对应的关节角速度、角加速度不超限，得到符合要求的曲线； 将得到的符合要求的曲线作为局部修正段，替换原碰撞路径。

如需购买、转让、实施、许可或投资类似专利技术，可联系本专利的申请人或专利权人鲁东大学，其通讯地址为：264025 山东省烟台市芝罘区红旗中路184号；或者联系龙图腾网官方客服，联系龙图腾网可拨打电话0551-65771310或微信搜索“龙图腾网”。

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