[发明专利]一种自主避障陆空两栖装置及其控制方法

说明书

本发明公开了一种自主避障陆空两栖装置及其控制方法，该控制方法包括以下步骤：获取装置的地面可行驶区域、空中可通行区域以及运行状态，并建立所述装置所处环境的三维地图；根据所述装置所处环境的三维地图，分别规划出所述装置的最优飞行轨迹和最优行驶轨迹，比较得到所述装置的最优轨迹；根据最优轨迹，获取装置的飞行控制量和行驶控制量。本发明能够自主切换陆空两栖装备的地面行驶与空中飞行两种机动模式，完成陆空两栖装备在紧急情况下多模态机动避障，有效提升了陆空两栖装备行驶安全性。

技术领域

本发明涉及设备运动控制技术领域，特别是一种自主避障陆空两栖装置及其控制方法。

背景技术

陆空两栖装备是具备垂直起降飞行能力和地面行驶能力的新型载运工具，是未来立体交通的主要载体。其空中飞行能力是由装备的多旋翼飞行系统来实现，地面行驶能力由配备履带行驶系统来实现。该陆空两栖装备可以根据应用场景在飞行模式或者行驶模式之间切换。

但是，目前陆空两栖装备自主避障系统中地面行驶避障功能与空中飞行避障功能是独立运行，不能自动切换陆空模式实现多模态机动避障。因此，陆空两栖装备自主避障功能只使用当前运行模式下的单一机动能力进行避障。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种自主避障陆空两栖装置及其控制方法，实现了在在紧急情况下多模态机动避障，提高了行驶安全性。

本发明公开了一种自主避障陆空两栖装置，所述装置包括中央控制器、探测装置、惯性导航系统、驱动电机、驱动电机控制器、旋翼电机、旋翼电机控制器；所述中央控制器分别与所述探测装置、惯性导航系统、驱动电机控制器、旋翼电机控制器相连接；所述驱动电机控制器用于控制驱动电机；所述旋翼电机控制器用于控制旋翼电机；

所述探测装置用于获取所述装置的地面可行驶区域、空中可通行区域；所述惯性导航系统用于获取所述装置的运行状态；

所述中央控制器用于接收所述装置的地面可行驶区域、空中可通行区域以及运行状态，并建立所述装置所处环境的三维地图，然后同时进行空中飞行和地面行驶的轨迹规划，并比较所述装置的最优飞行轨迹和最优行驶轨迹，从中选择最优的轨迹，控制所述装置按照所述选择的最优的轨迹，在地面行驶或空中飞行。

进一步地，所述中央控制器包括：获取地面可行驶区域和空中可通行区域的局部环境三维建图模块，获取最优轨迹的局部避障轨迹规划模块，获取飞行控制量和行驶控制量的运动控制模块；

所述局部环境三维建图模块、局部避障路径轨迹规划模块、运动控制模块依次相连接。

进一步地，所述装置还包括履带；所述驱动电机包括左侧驱动电机、右侧驱动电机；所述驱动电机控制器包括左侧驱动电机控制器、右侧驱动电机控制器；所述履带包括左侧履带、右侧履带；当需要所述装置在陆地行驶时，所述中央控制器通过给左侧驱动电机控制器发送控制指令，控制左侧驱动电机驱动左侧履带运动，所述中央控制器通过给右侧驱动电机控制器发送控制指令，控制右侧驱动电机驱动右侧履带运动。

进一步地，所述装置还包括旋翼；所述旋翼电机控制器包括左前旋翼电机控制器、右前旋翼电机控制器、左后旋翼电机控制器、右后旋翼电机控制器；所述旋翼包括左前旋翼、右前旋翼、左后旋翼、右后旋翼；当需要所述装置在空中飞行时，所述中央控制器通过给旋翼电机控制器发送控制指令，能够通过左前旋翼电机控制器、右前旋翼电机控制器、左后旋翼电机控制器、右后旋翼电机控制器依次控制左前旋翼、右前旋翼、左后旋翼、右后旋翼按照控制指令的要求飞行。

进一步地，所述探测装置安装在所述装置的前部或中部，所述探测装置包括深度相机或者激光雷达。

进一步地，所述惯性导航系统安装于在所述装置的中部，能够融合GPS、轮速、激光或视觉里程计，测量所述装置的当前位置、姿态、速度和加速度。

进一步地，所述中央控制器采用CAN总线、串口或网线与所述装置通信。