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申请/专利权人：中国科学院合肥物质科学研究院

摘要：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。

主权项：1.一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、规划并计算出车辆行走机构在各时段的步态角度和车辆前移距离，使车辆翻越断崖；所述步骤5中，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，具体方法为：步骤501、测量前方的断崖高度信息，车辆从中读取出左右行走机构所对应的前方断崖高度Hl和Hr；步骤502、在t1初始时刻发出控制指令，控制步态电机产生如9所示的步态角； 其中，以顺时针方向为正，表示此刻左前行走机构的步态角，表示此刻右前行走机构的步态角，表示此刻左中行走机构的步态角，表示此刻右中行走机构的步态角，表示此刻左后行走机构的步态角，表示此刻右后行走机构的步态角；步骤503、计算车辆距台阶的距离l3，公式如下： 其中，R1为驱动轮中心至其所配合的车辆履带外侧的半径；β1为车辆履带对驱动轮一侧的包角；β2为车辆履带对一侧翼轮的包角；计算完成该步骤后的时刻t2： 其中，w1为t1时刻至t2时刻的步态机构的旋转角速度；步骤504、在t2时刻，计算各行走机构的步态角： 计算该步骤完成后所达到时刻t3： 其中，w2为t2时刻至t3时刻的步态机构的旋转角速度；步骤505、计算车辆前驱动轮中心至断崖面的水平距离l6： 其中，θ3表示为计算代换角度1，θ4表示为计算代换角度2，r2为表示为前驱动轮圆心至断崖边距离；计算车辆中驱动轮中心至断崖面的水平距离l7： 计算车辆中驱动轮中心至地平面的高度h7： 步骤506、将左右断崖高度Hl和Hr带入步骤14中分别计算出左右行走机构的和由式18计算出车辆中驱动轮中心至断崖垂面的最小距离； 步骤507、车辆以速度v向前移动，计算向前运动完成后的时刻t4： 步骤508、到达t4时刻，向中行走机构的步态电机发出控制指令，控制步态电机产生式20所示的步态角，同时在t5至t6时刻车辆向前运动，其中t5至t6为t4至t7时刻内的一段范围； 计算该步骤后所达到时刻t7： 步骤509、计算在步态机构的单独作用下，车辆中驱动轮中心至台阶垂直面的水平距离 其中，θ5表示为计算代换角度3，θ6表示为计算代换角度4，r3表示为中驱动轮圆心至断崖边距离；步骤510、计算在驱动机构的单独作用下车辆中驱动轮行驶的水平距离 其中，n为驱动轮转速，R1为驱动轮中心至其所配合的车辆履带外侧的半径；步骤511、计算车辆中驱动轮圆心与断崖垂面的水平距离l10： 步骤512、到达t7时刻，产生式26所示的步态角； 计算该步骤完成后所达到时刻t8： 步骤513、到达t8时刻，车辆以速度v向前移动距离l11，最终使车辆在t9时刻完成翻越断崖的全过程，其中，l11L0。

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