北京理工大学韩立金获国家专利权
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龙图腾网获悉北京理工大学申请的专利一种轮腿式车辆运动轨迹规划方法、装置、介质及产品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:CN120143828B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-27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:202510283666.0,技术领域涉及:G05D1/43;该发明授权一种轮腿式车辆运动轨迹规划方法、装置、介质及产品是由韩立金;侯泓钰;谢景硕;刘辉;聂士达设计研发完成,并于2025-03-11向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种轮腿式车辆运动轨迹规划方法、装置、介质及产品在说明书摘要公布了:本申请公开一种轮腿式车辆运动轨迹规划方法、装置、介质及产品,涉及运动轨迹规划领域;该方法包括:获取轮腿式车辆在运动过程中的基础信息;构建轮腿式车辆模型;采用基于两步法的搜寻算法,根据轮腿式车辆模型和基础信息进行落地接触点的筛选,确定落地接触点集合;基于落地接触点集合,采用非线性约束求解的方法进行轨迹优化,得到优化轨迹;本申请能够实现轮腿式车辆运动的轨迹进行规划控制。
本发明授权一种轮腿式车辆运动轨迹规划方法、装置、介质及产品在权利要求书中公布了:1.一种轮腿式车辆运动轨迹规划方法,其特征在于,所述方法包括: 获取轮腿式车辆在运动过程中的基础信息;所述基础信息包括:轮腿式车辆质心到障碍物的距离以及障碍物高度; 构建轮腿式车辆模型;所述轮腿式车辆模型包括:腿部运动学模型和单刚体模型;所述腿部运动学模型是基于轮腿式车辆向矢状面进行投影得到的物理简化模型;所述单刚体模型是基于轮腿式车辆进行二维平面简化的浮动基动力学模型; 采用基于两步法的搜寻算法,根据所述轮腿式车辆模型和所述基础信息进行落地接触点的筛选,确定落地接触点集合;所述两步法包括:车身姿态三维方框约束和多目标最优落地接触点选取; 基于所述落地接触点集合,采用非线性约束求解的方法进行轨迹优化,得到优化轨迹;所述非线性约束求解包括:代价函数和跳跃障碍任务对应的约束条件;所述优化轨迹用以对轮腿式车辆进行跳跃攀爬时,提供越障的运动轨迹; 所述车身姿态三维方框约束是根据所述轮腿式车辆模型和所述基础信息确定的;所述车身姿态三维方框约束具体包括: 其中,ψ为车身姿态三维方框约束;qCoM为车身质心的自由度;表示轮腿式车辆质心到障碍物的距离,表示障碍物高度;WxCoM为质心的位置对应的横坐标;WzCoM为质心的位置对应的竖坐标;Terrain为基础信息;δx为横轴x对应维度上的增量;δz为竖轴z对应维度上的增量;δθ为车身的俯仰角度θ对应维度上的增量;θ为车身的俯仰角度;Collision·为判断腿与障碍是否发生碰撞的函数;为前后腿髋关节、膝关节和轮端在世界坐标系中的位置;qJoint为所有的关节自由度;为所有的关节自由度的最小值;为所有的关节自由度的最大值;R为车轮半径;H是车身高度;ξ为轮胎的极限形变量;b为后腿;为实数空间;为后车轮纵向方向位置;为前车轮高度方向位置; 所述多目标最优落地接触点选取,具体包括: 确定目标函数;所述目标函数包括:稳定性函数和能量函数;所述稳定性函数是基于零力矩点相对于前后轮支撑重点的位置确定的;所述能量函数是基于轮腿式车辆在跳跃运动中的垂直方向上需克服重力的耗能确定的; 根据所述车身姿态三维方框约束和所述目标函数进行排序以及筛选处理,得到车身姿态空间集合; 根据所述车身姿态三维方框约束,遍历所述车身姿态空间集合中的每个车身姿态,计算位置向量;所述位置向量是世界坐标下轮端相对质心的位置向量; 根据所述位置向量和目标函数总和,以进行多目标最优落地接触点选取,确定落地接触点集合;所述目标函数总和为所述稳定性函数和所述能量函数之和。
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