(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210677448.1 (22)申请日 2022.06.15 (71)申请人 重庆邮电大 学 地址 400065 重庆市南岸区黄桷垭崇文路2 号 (72)发明人 蒋畅江　邹术杰　 (74)专利代理 机构 北京同恒源知识产权代理有 限公司 1 1275 专利代理师 廖曦 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) B25J 18/00(2006.01) (54)发明名称 基于目标偏置和障碍物因子的RRT机械臂避 障规划方法 (57)摘要 本发明涉及一种基于目标偏置和障碍物因 子的RRT机械臂避障规划方法， 属于机械臂技术 领域。 在传统RRT上引入目标偏置概率和障碍物 因子， 能够有效的改善RRT扩展无方向性， 搜索随 机性， 并且可 以有效减少无效的采样点， 同时在 目标节点方向采用婪式扩展策略， 增加随机树局 部方向上的生长速度。 然后设置阈值， 删除冗余 节点， 提高其效率。 最后对生 成的路径采用三次B 样条进行平 滑处理。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 115008460 A 2022.09.06 CN 115008460 A 1.基于目标偏置和障碍物 因子的RRT机械臂避障规划方法， 其特征在于： 该方法包括以 下步骤： S1： 引入障碍物因子； 设在位姿空间中C中， 输入起始位置Qint， 输入目标位置为 Qgoal； S2： 在随机树的生长过程中， 引入概 率目标偏置优化R RT算法； S3： 在目标节点方向上采用贪婪式扩展策略， 增 加随机树局部方向上的生长 速度； S4： 设置阈值， 删除冗余节点； S5： 对路径进行平 滑处理。 2.根据权利要求1所述的基于目标偏置和障碍物 因子的RRT机械臂避障规划方法， 其特 征在于： 所述S1具体为： 对随机抽样点生成后进行抽样点为中心， 间隔45 °， 平均分为8个方 向， 在这8个方向内判断是否满足生长条件； 如果不是， 则丢弃采样点并重新开始抽样； 选择 障碍因子作为评价要求； 障碍因子为被检测的随机采样点与障碍物距离的倒数； 越靠近障 碍物， 障碍因子越高； 如果一个方向上的障碍因子超过设定的阈值， 就会存在障碍； 反之， 则 处于安全水平； 其中， S为障碍物因子， Qrand为产生的随机点， obstacle为障碍物， distance(Qrand, obstacle)为产生的随机点与障碍物之间的距离 。 3.根据权利要求2所述的基于目标偏置和障碍物 因子的RRT机械臂避障规划方法， 其特 征在于： 所述S 2具体为： 在随机 树生长过程中， 取P作为偏置 概率使Qrand等于Qgoal， 用(1‑p)概 率随机生成Qrand； 将随机搜索更改为与P相关的目标使随机树以P的概率增长到 目标节点， 同时以(1‑P)的概率随机采样避开障碍物； P的值决定了搜索过程与搜索结果， 当障碍物密 集时， P应越小， 不然P的取值 就相对较大。 4.根据权利要求3所述的基于目标偏置和障碍物 因子的RRT机械臂避障规划方法， 其特 征在于： 所述S4具体为： 如果节点扩展到狭小空间的一小段， 则Q1为父节点， 父节点扩展多 个新节点Q2、 Q3、 Q4 …， 这些新节点有一个相 对较近的欧几里得距离,和每一个新节点与新 的父节点的链接之间的角度是相对较小， 那么这些新节点计划的价值相当于一个新节点, 这是一个冗余节点； 设置一个阈值， 新节点是这个阈值内的一个点， 删除无用的点， 减少后 续的增长 。 5.根据权利要求4所述的基于目标偏置和障碍物 因子的RRT机械臂避障规划方法， 其特 征在于： 所述S5具体为： 采用的B样条曲线为插值拟合， 插值拟合 就是过特征点； B样条曲线的定义： 给定m+n+1个空间顶点， pi＝(i＝0,1,…,m+n)， 称为 n次参数曲线段： t∈[0,1] Pi+k是控制曲线的特 征点， Gi,n(t)为基函数； 上面的公式为第k段n次B样条曲线段k＝0,1, …,m； 这些曲线段的所有称为n次B样条曲 线， B样条曲线的特 征多边形由其顶点pi＝(i＝0,1,…,m+n)所组成； 其中Gi,n(t)定义为：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115008460 A 2t∈[0,1],i ＝0,1…n 为阶乘； t为时间坐标轴， i为P控制顶点的位置， j为多项式相乘的参数， 从j＝0开 始； 取n＝3， 三次B样条曲线的基函数如下： t∈[0,1] G0,3(t)、 G1,3(t)、 G2,3(t)、 G3,3(t)为当n ＝3的时候 点i＝0， i＝1， i＝2， i＝3的基函数； 三次B样条曲线段P0,3(t)为： t∈[0,1] P0、 P1、 P2、 P3均为顶点。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115008460 A 3