[发明专利]一种履带式无人车辆在断崖障碍道路上的规划与控制方法

说明书

本发明提供了一种履带式无人车辆在断崖障碍道路上的规划与控制方法，包括在具有断崖的道路上的路径规划、对断崖障碍数据信息的处理、攀爬复杂形状的断崖时的步态规划与控制。在履带式无人车辆上加入路径规划系统，当车辆行驶时遇到断崖时，车辆规划出较优的路径发送给路径跟踪系统；对检测出的断崖尺寸数据进行计算与判断，通过设计的代价函数选择出履带式无人车辆的攀爬断崖的工作段；根据断崖的尺寸数据以及车辆的尺寸数据，计算并设计出控制时序与控制方法，使得在履带式无人车辆能够攀爬高度变化的复杂断崖。

技术领域

本发明涉及无人车辆的规划与控制技术领域，具体涉及一种用于履带式无人车辆在断崖障碍道路上的规划与控制方法。

背景技术

近年来，履带式无人车辆在火场灭火、深入地震区域救援以及战场作战等场合的应用越来越广泛。但各种复杂的环境对履带式无人车辆的智能化程度、地形的通过性等提出更高的要求，因此许多履带式无人车辆的新型结构以及新型的规划方法被提出。例如专利申请号为“CN201610241122.9”的发明专利“一种高机动高适应性地面无人车辆”，提出一种四边形六足履式结构，以提升车辆的越野能力；并且专利申请号为“CN201710350810.3”的发明专利“一种六足履式无人地面车辆的上台阶步态规划系统及其方法”，提出了一种无人车辆上台阶的步态规划方法，能使车辆具备自主翻越台阶的能力。但是该方法所能爬上的台阶的形状较为理想化，不适用于翻越野外环境道路上高度变化的复杂断崖；且该方法中判断能否爬上台阶的决策条件较为单一，没有考虑到台阶的各种尺寸参数对通过性的影响；而且该方法的智能化程度较低，当遇到无法翻越的状况时，车辆只能停车报警，无法满足实际越野的需求。

发明内容

本发明为解决上述现有技术存在的不足之处，提出一种履带式无人车辆在断崖障碍道路上的规划与控制方法，以期能使车辆具备自主在断崖障碍道路上正常行驶通过的能力，进而满足实际越野环境。

一种履带式无人车辆在断崖障碍道路上的规划与控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、设定车辆所需到达的目标点，规划期望路径并沿着该期望路径行驶，实时根据路况更新期望路径；

步骤2、当检测到路径前有断崖障碍时，使车辆在距断崖一定距离前停车；

步骤3、确定初始工作段，在该初始工作段内，建立代价函数，选择出代价函数的最小值对应的区域，作为车辆攀爬断崖的最终工作段；

步骤4、将最终工作段的断崖前设定为目标点，规划最终局部期望路径，车辆沿该最终局部期望路径运动到目标点；

步骤5、计算车辆行走机构的步态角，车辆向前移动距离，完成翻越断崖的全过程。

由以上技术方案可知，本发明具有如下有益效果：

1、本发明中履带式无人车辆加入了对断崖障碍宽度信息数据的处理判断，当此时规划路径上的断崖宽度小于某数值时，履带式无人车辆放弃翻越该断崖，选择从断崖侧方绕过，节省了大量的时间和能量消耗，提高了履带式无人车辆的效率。

2、本发明中详细介绍了履带式无人车辆对前方的断崖障碍物高度数据的处理方法，判断车辆能否翻越前方断崖障碍，并在此过程中使用代价函数来选取无人车辆在断崖上的翻越工作段，使得无人车辆对野外环境的适应性和断崖的翻越效率更高。

3、本发明加入了路径规划系统，当履带式无人车辆判断出前方断崖障碍不能翻越通过后，车辆会进行局部路径规划生成一条新的路径，避免了现有技术中车辆停车报警情况的出现，使履带式无人车辆在新的路径上继续行驶，最终到达目标点。

4、本发明使用的履带模型最大的还原实际使用的履带，不再简化为四边形结构，更为精确的尺寸数据，使得步态旋转角等控制量的计算更加精确。