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龙图腾网恭喜广西大学申请的专利丘陵山地移动机械臂协同运动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：CN115816446B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-04-04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：202211485689.2，技术领域涉及：B25J9/16；该发明授权丘陵山地移动机械臂协同运动控制方法是由蒙丽雯;陈世锋;韦锦;蒙艳玫;朱纪洪;陈贵;陈泉成;董振;周志标;毛星宇设计研发完成，并于2022-11-24向国家知识产权局提交的专利申请。

本丘陵山地移动机械臂协同运动控制方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种丘陵山地移动机械臂协同运动控制方法，包括以下步骤：步骤一，设计局部路径规划器；步骤二，构建移动机械臂运动学模型；步骤三，设计状态估计器；步骤四，设计车臂协同控制器。本发明一种丘陵山地移动机械臂协同运动控制方法，该方法用于用材林立木修剪作业，在丘陵山地中的人工林环境中实现对修枝机的运载和移动。在得到某一林区的移动机器人全局规划路径的前提下，该方法首先可以针对工作区域内的障碍物进行局部路径规划，规划出移动底盘和机械臂的轨迹，协同控制底盘和机械臂跟踪各自的轨迹进行全自动作业。完成对修枝机的运载和移动任务，实现无人作业，大大提升了机器人的自动化程度。

本发明授权丘陵山地移动机械臂协同运动控制方法在权利要求书中公布了：1.一种丘陵山地移动机械臂协同运动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，设计局部路径规划器：由全局参考路径和障碍物信息，建立障碍物模型，建立人工势场，分别对移动底盘和机械臂进行局部路径规划，最后将局部路径规划输出给车臂协同控制器；步骤二，构建移动机械臂运动学模型：由移动底盘和机械臂的运动变量构建移动机械臂的运动学模型；步骤三，设计状态估计器：采用扩展卡尔曼滤波器对底盘的侧向滑移和纵向滑移进行实时最优估计；步骤四，设计车臂协同控制器：车臂协同控制器接收步骤一的局部路径规划器输出的参考轨迹，用非线性模型预测控制方法对底盘和机械臂进行协同控制；将移动机械臂的运动学模型离散化，构建约束条件和目标函数；在每一控制周期内求解优化问题，将控制输入增量作用于移动机械臂，实现对移动底盘和机械臂的轨迹跟踪控制；步骤一设计局部路径规划器的方法包括：1建立障碍物模型：由多线激光雷达检测障碍物，得到障碍物的点云，随后使用AABB包围盒技术对障碍物以不同形状的圆柱体进行包络，以此代替不规则障碍物进行局部路径规划；2设计避障函数：避障功能采用人工势场法实现，建立如下引力场函数： 式中，ka为引力系数；dgoal为控制点到目标点的距离；引力场分为引力场和变力场，dL为引力场的变力场半径，在变力场内引力与dgoal相关；在恒力场内，引力大小不变；建立如下斥力场函数： 式中，kr为引力系数；dobs为控制点到障碍点的距离；dr为斥力场半径；3局部路径规划；步骤二构建移动机械臂运动学模型的方法包括：1移动底盘运动学建模：利用底盘转向系统和速度控制的延迟和动态特性，使用一阶滞后加时间延迟对底盘转向系统和速度控制器进行建模： 式中s为一阶滞后的时间常数；L为时间延迟；以底盘后轴的中心作为其坐标系原点，则移动底盘的运动学模型如下： 式中，x,y为底盘后轴中心坐标，为底盘的航向角，δ为前轮转向角，v为底盘后轴中心的速度，l为底盘前后轴的轴距，τv、τα分别为底盘速度和转向角的时间常数；2机械臂运动学建模：机械臂为六自由度机械臂，安装在移动底盘的中轴线上，六个关节均为回转关节，其关节变量为[θ1θ2θ3θ4θ5θ6]，采用D-H参数法对其建模，机械臂末端在世界坐标系下的坐标Ptip如下： xtip＝x+d6[c5s1+cosθ2+θ3+θ4c1s5]-d4s1+l3c1cosθ2+θ3+l2c1c2+d5c1sinθ2+θ3+θ4+dbbytip＝y+d4c1+l3s1cosθ2+θ3-d6c1c5+l2c2s1+d5sinθ2+θ3+θ4s1+d6cosθ2+θ3+θ4s1s5ztip＝z+d1-d5[sinθ2+θ3s4-cosθ2+θ3c4]-l3sinθ2+θ3-l2s2-d6s5[cosθ2+θ3s4+sinθ2+θ3c4]+hbb式中，ci、si分别为cosθi和sinθi的缩写；li为机械臂第i个连杆的长度；di为连杆偏移；x,y,z为底盘后轴中心坐标，dbb机械臂底座与底盘后轴的距离，hbb机械臂底座与底盘后轴的高度差；计算机械臂末端速度Vtip如下： 步骤三设计状态估计器包括用移动机械臂的传感系统获取数据，结合加速度计的测量信号，采用扩展卡尔曼滤波器对底盘状态进行实时最优估计，同时对惯性测量装置进行实时修正；其中，所述移动机械臂的传感系统包括RTK-GPS系统、惯性测量装置以及多线激光雷达，RTK-GPS系统用于估计底盘的位置；惯性测量装置用于测量底盘三轴姿态角以及加速度；多线激光雷达用于检测立木树干和障碍物。

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