機(jī)13的轉(zhuǎn)速適當(dāng)?shù)臏p速，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)擺腿通過障礙；針對(duì)分析模塊發(fā)出通過這種障礙不需要擺腿指令，根據(jù)預(yù)瞄模塊作出的相應(yīng)最佳越障策略，執(zhí)行模塊執(zhí)行如下:由阻尼控制器控制減振器(包括減振器一 19和減振器二 22)的阻尼特性，另外由速度控制器控制輪轂電機(jī)13的轉(zhuǎn)速適當(dāng)?shù)臏p速，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)減振器阻尼特性通過障礙。
[0065]圖4所示:首先，無人全地形車通過探測模塊發(fā)現(xiàn)在前方行駛軌跡上有一個(gè)障礙；然后，分析模塊根據(jù)探測模塊探測的信息，判斷出前方障礙是一個(gè)壕溝；最后，預(yù)瞄模塊針對(duì)如何通過壕溝進(jìn)行越障預(yù)瞄，制定出通過該壕溝的最佳策略。
[0066]圖5所示:根據(jù)預(yù)瞄模塊制定出的最佳通過壕溝的策略，由執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行擺腿動(dòng)作，并成功快速的通過障礙。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于預(yù)瞄的無人全地形車，其特征在于:該無人全地形車包括控制系統(tǒng)和無人全地形車輪腿行走系統(tǒng)兩個(gè)主要部分； 所述控制系統(tǒng)包括:用來探測行駛環(huán)境的探測模塊、用來分析探測結(jié)果的分析模塊、用來根據(jù)分析結(jié)果制定最佳通過障礙策略的預(yù)瞄模塊、用來根據(jù)最佳策略進(jìn)行執(zhí)行的執(zhí)行模塊； 所述無人全地形車輪腿行走系統(tǒng)包括:用來控制行駛方向的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)1、用來緩沖和衰減地面激勵(lì)的主減振機(jī)構(gòu)I1、用來輔助緩沖和衰減地面激勵(lì)的輔助減振機(jī)構(gòu)II1、用來控制行駛速度和方向(前進(jìn)、倒退)的行走機(jī)構(gòu)IV。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于預(yù)瞄的無人全地形車，其特征在于:所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)I由轉(zhuǎn)向擺臂(4)、轉(zhuǎn)向擺臂輸入軸(3)、轉(zhuǎn)向擺臂輸出軸(24)以及轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)裝置(2)構(gòu)成，其中驅(qū)動(dòng)裝置(2)安裝在全地形車地盤(1)上、并與轉(zhuǎn)向擺臂輸入軸(3)連接，轉(zhuǎn)向擺臂輸入軸(3)安裝在轉(zhuǎn)向擺臂(4)上、并與全地形車底盤(1)連接，轉(zhuǎn)向擺臂輸出軸(24)安裝在轉(zhuǎn)向擺臂(4)上、并與大腿連接，轉(zhuǎn)向擺臂(4)相對(duì)于全地形車底盤(1)的轉(zhuǎn)角由轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)裝置⑵控制。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于預(yù)瞄的無人全地形車，其特征在于:所述主減振機(jī)構(gòu)II由大腿(5)、擺腿驅(qū)動(dòng)裝置(6)、小腿(7)、減振器擺臂(9)、減振器鎖止裝置(21)和減振器二(22)構(gòu)成，其中大腿(5) —端與轉(zhuǎn)向擺臂輸出軸(24)連接、另一端與小腿(7)連接，轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)裝置(6)安裝在大腿(5)上、并與小腿(7)連接，減振器二(22) —端與大腿(5)通過銷六(23)連接在一起、另一端與減振器擺臂(9)通過銷二(10)連接在一起，減振器擺臂(9)與小腿(7)通過銷一(8)連接在一起，減振器鎖止裝置(21)安裝在小腿(7)上，減振器擺臂(9)是否處于鎖止?fàn)顟B(tài)由減振器鎖止裝置(21)控制，當(dāng)減振器擺臂(9)處于鎖止?fàn)顟B(tài)時(shí)，小腿(7)相對(duì)于大腿(5)的擺角由減振器二(22)的阻尼特性和彈性元件剛度控制，當(dāng)減振器擺臂(9)不處于鎖止?fàn)顟B(tài)時(shí)，小腿(7)相對(duì)于大腿(5)的擺角由擺腿驅(qū)動(dòng)裝置(6)控制。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于預(yù)瞄的無人全地形車，其特征在于:所述輔助減振機(jī)構(gòu)III由小腿(7)、減振三角架(20)、減振器一(19)和驅(qū)動(dòng)輪支架二(18)構(gòu)成，其中減振三角架(20)與小腿(7)通過銷五(17)連接在一起、一端與驅(qū)動(dòng)輪支架一(11)通過銷三(15)連接在一起、另一端與減振器一(19)連接，所述減振器一(19)另一端與驅(qū)動(dòng)輪支架二(18)連接，輔助減振機(jī)構(gòu)III的減振效果由減振器一(19)阻尼特性控制。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于預(yù)瞄的無人全地形車，其特征在于:所述行走機(jī)構(gòu)IV由驅(qū)動(dòng)輪輪胎(12)、驅(qū)動(dòng)輪支架一(11)、輪轂電機(jī)(13)以及驅(qū)動(dòng)輪支架二(18)構(gòu)成，其中驅(qū)動(dòng)輪輪胎(12)安裝在輪轂電機(jī)(13)上組成驅(qū)動(dòng)輪，輪轂電機(jī)(13)與驅(qū)動(dòng)輪支架一(11)和驅(qū)動(dòng)輪支架二(18)通過驅(qū)動(dòng)輪軸(14)連接在一起，驅(qū)動(dòng)輪支架二(18)與小腿(7)通過銷四(16)連接在一起，驅(qū)動(dòng)輪的正傳、反轉(zhuǎn)以及轉(zhuǎn)速都由輪轂電機(jī)控制。6.一種基于預(yù)瞄的無人全地形車的控制方法，其特征在于:該方法包括以下步驟: 第一步，行駛環(huán)境探測，通過控制系統(tǒng)中的探測模塊探測無人全地形車的行駛環(huán)境，探測以全地形車為圓心，方圓一千米范圍內(nèi)的行駛環(huán)境，提前發(fā)現(xiàn)障礙，得到障礙的高度、大小、方位、距離以及形狀等信息； 第二步，探測結(jié)果分析，根據(jù)探測模塊探測的結(jié)果采用用來分析探測結(jié)果的分析模塊，首先判斷是否有障礙，如果沒有障礙，分析模塊發(fā)出行駛環(huán)境正常的指令，無人全地形車正常行駛，否則分析模塊發(fā)出發(fā)現(xiàn)障礙的指令，分析模塊繼續(xù)分析；然后分析模塊判斷發(fā)現(xiàn)的障礙是否需要避開，對(duì)于需要避開的障礙，分析模塊根據(jù)需要轉(zhuǎn)彎角度大小把需要避開的障礙分為兩種，一種是需要大角度轉(zhuǎn)彎的障礙，分析模塊發(fā)出通過這種障礙需要差速輔助轉(zhuǎn)向的指令，另一種是需要小角度轉(zhuǎn)彎的障礙，分析模塊發(fā)出通過這種障礙不需要差速輔助轉(zhuǎn)向的指令，對(duì)于不需要避開的障礙，分析模塊根據(jù)障礙坡度的大小把不需要避開的障礙分為兩種，一種是像壕溝、巖石、臺(tái)階等陡坡地形的障礙，分析模塊發(fā)出通過這種障礙需要擺腿的指令，另一種是像石子、土堆、減速帶等緩坡地形的障礙，分析模塊發(fā)出通過這種障礙不需要擺腿指令，同時(shí)還發(fā)出需要改變減振器的阻尼特性的指令； 第三步，制定越障策略，通過分析結(jié)果制定最佳通過障礙策略，根據(jù)分析模塊發(fā)出的不同指令，作出通過相應(yīng)障礙的預(yù)瞄行為，制定出最佳通過相應(yīng)障礙的策略，針對(duì)分析模塊發(fā)出通過這種障礙需要差速輔助轉(zhuǎn)向的指令，預(yù)瞄模塊作出通過相應(yīng)障礙的預(yù)瞄行為，然后制定出距離障礙多遠(yuǎn)處開始轉(zhuǎn)彎、轉(zhuǎn)彎角度是多少、轉(zhuǎn)彎角速度是多少，如何根據(jù)需要進(jìn)行差速輔助轉(zhuǎn)向等策略；針對(duì)分析模塊發(fā)出通過這種障礙不需要差速輔助轉(zhuǎn)向的指令，預(yù)瞄模塊作出通過相應(yīng)障礙的預(yù)瞄行為，然后制定出距離障礙多遠(yuǎn)處開始轉(zhuǎn)彎、轉(zhuǎn)彎角度是多少，轉(zhuǎn)彎角速度是多少等策略；針對(duì)分析模塊發(fā)出的通過這種障礙需要擺腿的指令，預(yù)瞄模塊作出通過相應(yīng)障礙的預(yù)瞄行為，然后制定出距離障礙多遠(yuǎn)處開始擺腿、擺腿速度是多少、最終擺腿高度是多少等策略；針對(duì)分析模塊發(fā)出通過這種障礙不需要擺腿指令，同時(shí)還發(fā)出需要改變減振器的阻尼特性的指令，預(yù)瞄模塊作出通過相應(yīng)障礙的預(yù)瞄行為，然后制定出距離障礙多遠(yuǎn)處開始改變減振器一和減振器二的阻尼特性、減振器一和減振器二阻尼應(yīng)該改變多少等策略； 第四步，按照策略執(zhí)行，通過執(zhí)行模塊根據(jù)預(yù)瞄模塊制定出的最佳策略執(zhí)行通過相應(yīng)障礙；所述執(zhí)行模塊包括速度控制器、轉(zhuǎn)向控制器、阻尼控制器和擺腿控制器四個(gè)控制器，還包括輪轂電機(jī)、轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)裝置、減振器(包括減振器一和減振器二)、擺腿驅(qū)動(dòng)裝置四個(gè)執(zhí)行結(jié)構(gòu)；速度控制器控制輪轂電機(jī)，轉(zhuǎn)向控制器控制轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)裝置，阻尼控制器控制減振器，擺腿控制器控制擺腿驅(qū)動(dòng)裝置；針對(duì)分析模塊發(fā)出通過這種障礙需要差速輔助轉(zhuǎn)向的指令，根據(jù)預(yù)瞄模塊作出的相應(yīng)最佳越障策略，執(zhí)行模塊執(zhí)行如下:由轉(zhuǎn)向控制器控制轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)裝置，轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)裝置控制轉(zhuǎn)向擺臂的旋轉(zhuǎn)方向、角度和轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，根據(jù)需要速度控制器控制輪轂電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行差速輔助轉(zhuǎn)向，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向通過障礙；針對(duì)分析模塊發(fā)出通過這種障礙不需要差速輔助轉(zhuǎn)向的指令，根據(jù)預(yù)瞄模塊作出的相應(yīng)最佳越障策略，執(zhí)行模塊執(zhí)行如下:由轉(zhuǎn)向控制器控制轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)裝置，轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)裝置控制轉(zhuǎn)向擺臂的旋轉(zhuǎn)方向、角度和轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向通過障礙；針對(duì)分析模塊發(fā)出的通過這種障礙需要擺腿的指令，根據(jù)預(yù)瞄模塊作出的相應(yīng)最佳越障策略，執(zhí)行模塊執(zhí)行如下:由擺腿控制器控制擺腿驅(qū)動(dòng)裝置，擺腿驅(qū)動(dòng)裝置控制小腿相對(duì)于大腿的擺動(dòng)速度和需要的擺角，同時(shí)還需要減振器鎖止裝置控制減振器擺臂使其處于不鎖止?fàn)顟B(tài)，另外由速度控制器控制輪轂電機(jī)的轉(zhuǎn)速適當(dāng)?shù)臏p速，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)擺腿通過障礙；針對(duì)分析模塊發(fā)出通過這種障礙不需要擺腿指令，根據(jù)預(yù)瞄模塊作出的相應(yīng)最佳越障策略，執(zhí)行模塊執(zhí)行如下:由阻尼控制器控制減振器的阻尼特性，另外由速度控制器控制輪轂電機(jī)的轉(zhuǎn)速適當(dāng)?shù)臏p速，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)減振器阻尼特性通過障礙。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于預(yù)瞄的無人全地形車的控制方法，該無人全地形車包括控制系統(tǒng)和無人全地形車輪腿行走系統(tǒng)兩個(gè)主要部分；所述控制系統(tǒng)包括：用來探測行駛環(huán)境的探測模塊、用來分析探測結(jié)果的分析模塊、用來根據(jù)分析結(jié)果制定最佳通過障礙策略的預(yù)瞄模塊、用來根據(jù)最佳策略進(jìn)行執(zhí)行的執(zhí)行模塊；所述無人全地形車輪腿行走系統(tǒng)包括：用來控制行駛方向的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、用來緩沖和衰減地面激勵(lì)的主減振機(jī)構(gòu)、用來輔助緩沖和衰減地面激勵(lì)的輔助減振機(jī)構(gòu)、用來控制行駛速度和方向的行走機(jī)構(gòu)?？刂品椒òㄐ旭偔h(huán)境探測、探測結(jié)果分析、制定越障策略、按照策略執(zhí)行等步驟，本發(fā)明全地形車可以提前作出通過障礙的策略和準(zhǔn)備，節(jié)省時(shí)間，提高效率，減少振動(dòng)。
【IPC分類】G05D1/02, B62D57/028
【公開號(hào)】CN105425800
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510887235
【發(fā)明人】馬芳武, 趙花壘, 蒲永鋒, 楊猛, 佘爍, 熊長麗
【申請(qǐng)人】吉林大學(xué)
【公開日】2016年3月23日
【申請(qǐng)日】2015年12月7日