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龙图腾网获悉湖南农业大学申请的专利一种柔索式采摘机械臂的多线程路径规划方法及装置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：CN121515223B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-10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：202610053001.5，技术领域涉及：B25J9/16；该发明授权一种柔索式采摘机械臂的多线程路径规划方法及装置是由万子平;黄帅;吴明亮;唐乐为;黄航威;贺俊杰;贺鑫烨;周凌峰;尹涛;刘小旭;贺志鹏设计研发完成，并于2026-01-15向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种柔索式采摘机械臂的多线程路径规划方法及装置在说明书摘要公布了：本发明提供一种柔索式采摘机械臂的多线程路径规划方法及装置，涉及采摘机械臂技术领域，本发明核心步骤在于基于快速随机搜索树生成的初始几何路径，并行触发至少三个具有不同优化目标的优化线程，分别生成注重灵巧度、张力平滑性与避障鲁棒性的候选路径，并最终通过滑动窗口内的多目标评估筛选出最优待执行路径。该并行多线程优化步骤能够同步探索和融合不同性能维度的路径优化潜力，显著提升了规划路径的综合质量。与现有单一线程或串行优化技术相比，有效规避了单一优化目标可能导致的局部最优或性能短板问题。本发明系统性促进了最终执行路径在长度、安全性、稳定性与可靠性方面的整体平衡，实现在复杂的果园环境中高效且稳定地采摘。

本发明授权一种柔索式采摘机械臂的多线程路径规划方法及装置在权利要求书中公布了：1.一种柔索式采摘机械臂的多线程路径规划方法，其特征在于，包括： 步骤1：获取目标规划区域的场景点云信息，对场景点云进行语义分割将油茶果区域、障碍区域和背景区域进行分类，基于分类结果确定机械臂末端的初始位姿和目标采摘位姿，并对场景点云进行体素化处理，建立三维占据栅格地图并标记出自由状态的栅格区域； 步骤2：在标记为自由状态的栅格区域集合内，基于机械臂末端的初始位姿和目标采摘位姿执行快速随机搜索树算法，在随机搜索树扩展进行新节点采样时，引入基于灵巧度估计的节点筛选机制，生成初始几何路径； 步骤3：基于初始几何路径，并行触发至少三个具有不同优化目标的优化线程，每个线程依据其优化目标对初始几何路径进行优化，得到至少三个候选路径； 步骤4：基于生成的候选路径，在滑动窗口内评估并计算每个路径的综合评分，滑动窗口的长度固定，窗口内使用多目标代价函数对候选路径进行综合评估，根据每个候选路径内所有滑动窗口的综合评分筛选出待执行路径，机械臂沿待执行路径运动； 触发所述优化线程包括第一优化线程、第二优化线程和第三优化线程； 第一优化线程遍历初始几何路径上的所有节点，计算各节点对应的绳索牵引方向矩阵的最小奇异值，并将该最小奇异值作为该节点的局部灵巧度指标； 对于局部灵巧度指标低于第一预设阈值的节点，该第一优化线程计算局部灵巧度指标相对于机械臂末端位置和位姿参数的梯度方向；通过将该节点沿梯度方向移动一个预设的固定步长，生成一条新的节点序列，从而得到第一优化线程下的第一候选路径； 第二优化线程将初始几何路径按时间间隔离散为一系列有序的路径点；对于每一个非起始和非终点的中间路径点，以调整其三维空间坐标为优化变量，以该路径点与其前后相邻两个路径这三点处绳索张力的变化幅度最小作为优化目标，以在这三点处均满足机械臂末端静力平衡方程且所有绳索张力值处于预设的正张力范围内作为约束条件，构建局部优化问题；通过迭代求解所有中间路径点的局部优化问题，依次获得各中间路径点优化后的新空间坐标；以起始点、优化后的所有中间路径点的新空间坐标和终止点，共同连接成一条新的路径，作为第二候选路径； 第三优化线程设置一个长度固定的动态评估窗口，从初始几何路径上、对应于当前规划的起始位置开始，向前截取未来K个连续的路径点，作为待评估路径段；对于待评估路径段内的每一个路径点，计算其张力可行度，具体地：在满足机械臂末端静力平衡的前提下，寻找一个最大的正标量因子，使得当各绳索的基础张力值乘以该正标量因子后，仍能处于预设的正张力范围内；该最大的正标量因子即为该预测路径点的张力可行度；若检测到待评估路径段内存在任意路径点的张力可行度低于第二预设阈值，则将该路径点标记为潜在奇异点；若存在至少一个潜在奇异点，则第三优化线程在第一个潜在奇异点之前的一个未被标记的路径点处，作为局部重规划的起点，以待评估路径段的末端点作为终点，重新规划一条从起点到终点的局部避障路径；以局部避障路径替换初始几何路径中从所述起点到所述终点的原路段，从而形成第三候选路径；K为截取的待评估路径段上路径点的数量； 所述多目标代价函数的计算逻辑具体为： 分别从第一候选路径、第二候选路径和第三候选路径中，提取与预设的滑动窗口在空间上对应的、长度相等的三个候选路径段，分别记为第一候选路径段、第二候选路径段和第三候选路径段；其中，每个候选路径段均由一系列有序的离散空间位置构成，在本步骤中统称为路径点； 分别计算每一个候选路径段的多目标代价函数，包括路径长度代价、灵巧度安全代价、张力平滑代价和碰撞风险代价； 根据预设的权重系数，对路径长度代价、灵巧度安全代价、张力平滑代价和碰撞风险代价进行加权求和，得到各候选路径段的综合评分； 预设的滑动窗口从初始位姿开始，每当计算完当前滑动窗口的综合评分后，将当前滑动窗口的终点作为新的起点，向各候选路径终点方向滑动，形成新的候选路径段，并计算新的候选路径段的综合评分；重复执行该过程，直至滑动窗口的终点与各候选路径的终点重合； 计算各候选路径中的所有候选路径段的综合评分的平均值，并将平均值作为对应候选路径的综合评分； 选取其中综合评分最低的候选路径，作为待执行路径段。

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