一种基于摇臂悬架的车辆行走系统的自适应越障控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于摇臂悬架的车辆行走系统的自适应越障控制方法，根据对车身倾角和前轴两侧油缸压力变化判断整车是否可执行被动越障，而被动越障为自适应越障控制，无需整车感知、规划、决策控制等模块过多地参与便可以对前方障碍变化做出判断，并根据障碍变化选择执行被动越障或者主动越障过程，可以更加经济快速的提高摇臂悬架平台在恶劣路面条件下的通过能力。

An adaptive obstacle surmounting control method for vehicle traveling system based on rocker suspension

The invention discloses an adaptive obstacle surmounting control method of vehicle walking system based on rocker suspension, which judges whether the vehicle can perform passive obstacle surmounting according to the change of vehicle body inclination and cylinder pressure at both sides of the front axle, while the passive obstacle surmounting is adaptive obstacle surmounting control, which can judge the change of the front obstacle without too much participation of the vehicle perception, planning, decision-making control and other modules, and According to the change of obstacles, we can choose to carry out the passive or active obstacle surmounting process, which can improve the carrying capacity of the rocker suspension platform more quickly and economically under the adverse road conditions.

【技术实现步骤摘要】
一种基于摇臂悬架的车辆行走系统的自适应越障控制方法
本专利技术属于车辆行走系统控制
，具体涉及一种基于摇臂悬架的车辆行走系统的自适应越障控制方法。
技术介绍
高适应性、高通过能力已逐渐成为未来车辆的重要发展方向。行走系统作为车辆的重要组成部分一直是车辆实现全地域通过性的关键所在。摇臂悬架以其优势的性能逐渐成为未来车辆行走系统发展的趋势，美国两款车型MULE和CRUSHER涉及摇臂悬架技术，它们借助摇臂悬架都具有很强的越障和过壕能力。如图1所示，基于摇臂悬架的车辆行走系统由六套摇臂悬架组成。摇臂悬架每两套一组分布于平台前、中和后轴，各轴摇臂60的位置可通过控制系统进行独立控制，行走系统的动力输出则依靠电动轮中轮毂电机提供。摇臂60摆动由齿轮轴61、下齿条总成62、上齿条总成63以及油缸协同控制，如图2所示，4个油缸控制下齿条总成62和上齿条总成63的左右运动，从而控制齿轮轴61正转或反转，最终控制摇臂60的摆动角度；当摇臂60受到外部驱动而发生摆动时，同时会对4个油缸产生反作用：当摇臂60逆时针旋转驱动齿轮轴逆时针旋转时，与其齿轮轴61啮合的上齿条总成63向左运动，从而使A、D液压腔的油液受到压缩压力上升；相反的，当摇臂60顺时针旋转时，上齿条总成向右63运动，使B、C液压腔油液受到压缩压力上升。该行走系统虽然可以通过摇臂的摆动控制能够实现整车车辆姿态的智能调节，从而最大化提升车辆对障碍的通过能力，但对于障碍的判断则需要整车感知、规划、决策控制等模块的参与，增加了整车环境感知系统的工作压力、计算强度和能源消耗。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种基于摇臂悬架的车辆行走系统的自适应越障控制方法，可以简化控制过程，更加经济快速的提高摇臂悬架平台在恶劣路面条件下的通过能力。一种基于摇臂悬架的车辆行走系统的自适应越障控制方法，包括如下步骤：SA1、在整车前进过程中，不断检测车身倾角，并判断车身俯仰角是否上升：如果上升，执行下一步；如果否，整车继续前进；SA2、检测车辆前轴两侧油缸B的压力是否均上升：如果均上升，执行SA4；如果否，执行SA3；SA3、判断是否有一侧油缸B的压力上升：如果是，执行SA5；如果两侧油缸B的压力均不上升，返回SA1；SA4、执行两车轮自适应越障控制；SA5、执行单侧车轮自适应越障控制；其中，所述步骤SA4具体包括如下步骤：SA4-1、当判断前轴两侧车轮遇到障碍时，首先控制整车进行被动越障，即持续输出驱动力，实时检测车身倾角，并判断车身俯仰角是否继续上升：如果车身俯仰角继续上升，再判断车身俯仰角是否超过设定的安全值：如果超过，转向避障模式，整车继续前进；如果未超过，执行SA4-2；如果车身俯仰角未继续上升，执行SA4-3；SA4-2、检测前轴两油缸B的压力是否为空载压力：如果是，执行SA4-3；如果否，控制车轮持续输出驱动力，并以车身俯仰角最终变为0作为被动越障成功的标志：如果俯仰角最终变为0，整车继续前进；如果俯仰角最终不为0，执行SA4-3；SA4-3、若判断无法完成被动越障，改变整车的车姿，整车退回至车身俯仰角为0的状态，执行主动越障；所述步骤SA5具体包括如下步骤：SA5-1、当判断前轴单侧车轮遇到障碍时，控制车轮持续输出驱动力，即执行被动越障，并实时检测车身倾角，并判断车身俯仰角是否继续上升：如果车身俯仰角继续上升，执行SA5-2；如果车身俯仰角不继续上升，控制整车左转后者右转进行避障，以继续前进；SA5-2、检测前轴两油缸B的压力，判断是否有一侧油缸B的压力为空载压力：如果是，则改变整车的车姿，整车退回至车身俯仰角为0的状态，控制整车左转后者右转进行避障，以继续前进；如果否，控制车轮持续输出驱动力，并以车身俯仰角最终变为0作为被动越障成功的标志：如果俯仰角最终变为0，则越障成功，整车继续前进；如果俯仰角最终不为0，整车退回至车身俯仰角为0的状态，控制整车左转后者右转进行避障，以继续前进。较佳的，所述车身倾角通过角位移传感器采集。较佳的，所述油缸B的压力通过压力传感器采集。本专利技术具有如下有益效果：本专利技术的一种基于摇臂悬架的车辆行走系统的自适应越障控制方法，根据对车身倾角和前轴两侧油缸压力变化判断整车是否可执行被动越障，而被动越障为自适应越障控制，无需整车感知、规划、决策控制等模块过多地参与便可以对前方障碍变化做出判断，并根据障碍变化选择执行被动越障或者主动越障过程，可以更加经济快速的提高摇臂悬架平台在恶劣路面条件下的通过能力。附图说明图1为基于摇臂悬挂的车辆行走系统的结构示意图；图2为基于齿轮齿条式的摇臂悬架原理图；图3为基于摇臂悬架的可实现整车自适应越障的控制原理图；图4为基于摇臂悬架的车辆主动越障过程示意图；图5为一种基于摇臂悬架的可实现整车自适应越障的控制原理流程图；图6为双侧车轮遇到障碍自适应越障控制原理流程图；图7为单侧车轮遇到障碍自适应越障控制原理流程图；图8为前轴车轮遇障碍时整车受力分析图；图9为整车俯仰角上升示意图；图中：1-主控制器；2-倾角传感器；3-角位移传感器；4-单轴控制器；5-压力传感器；6-摇臂悬架；60-摇臂；61-齿轮轴；62-下齿条总成；63-上齿条总成。具体实施方式下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。如图3所示，本专利技术的一种基于摇臂悬架的车辆行走系统的自适应越障控制方法，主要由车辆行走系统已经配置的主控制器1、倾角传感器2、角位移传感器3、单轴控制器4、压力传感器5和摇臂悬架6实现。主控制器1与单轴控制器4连接，主控制器1输入端与倾角传感器2连接；所述单轴控制器4输入端与角位移传感器3、压力传感器5连接，单轴控制器4输出端与摇臂悬架6连接。单轴控制器1通过角位移传感器3和压力传感器5采集到摇臂悬架的摇臂位置和油腔压力后发送给主控制器1；主控制器根据油腔压力和倾角传感器2采集的车身俯仰角判断前方障碍物类型；主控制器1根据障碍物类型选择执行被动越障，或者向单轴控制器4发送摇臂位置控制命令进行主动越障过程。基于摇臂悬架的车辆被动越障过程就是不主动摇臂位置，仅仅依靠车辆行走系统自身特性和驱动系统动力输出，完成冲越障碍的过程；而主动越障则是依靠主动调整摇臂位置，完成主动攀爬或跨越障碍，如图4所示。行走系统在前进过程中，若前轴车轮遇到障碍时受力如图8所示。从图中可以看出，摇臂在车轮驱动力F1x、F2x、F3x和障碍物阻力F的作用下顺时针摆动，此时摇臂悬架B腔被压缩压力上升；同时在驱动力F1x、F2x、F3x的作用下，车轮会沿障碍边缘向上移动，车身俯仰角上升，如图9所示。自适应越障控制方法以此两项变化判断前方障碍；在判断的过程中，若前轴左右两侧摇臂悬架B腔压力均上升，则说明前轴两侧车轮遇到障碍，且障碍宽度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于摇臂悬架的车辆行走系统的自适应越障控制方法，其特征在于，包括如下步骤：/nSA1、在整车前进过程中，不断检测车身倾角，并判断车身俯仰角是否上升：如果上升，执行下一步；如果否，整车继续前进；/nSA2、检测车辆前轴两侧油缸B的压力是否均上升：如果均上升，执行SA4；如果否，执行SA3；/nSA3、判断是否有一侧油缸B的压力上升：如果是，执行SA5；如果两侧油缸B的压力均不上升，返回SA1；/nSA4、执行两车轮自适应越障控制；/nSA5、执行单侧车轮自适应越障控制；/n其中，所述步骤SA4具体包括如下步骤：/nSA4-1、当判断前轴两侧车轮遇到障碍时，首先控制整车进行被动越障，即持续输出驱动力，实时检测车身倾角，并判断车身俯仰角是否继续上升：/n如果车身俯仰角继续上升，再判断车身俯仰角是否超过设定的安全值：如果超过，转向避障模式，整车继续前进；如果未超过，执行SA4-2；/n如果车身俯仰角未继续上升，执行SA4-3；/nSA4-2、检测前轴两油缸B的压力是否为空载压力：/n如果是，执行SA4-3；/n如果否，控制车轮持续输出驱动力，并以车身俯仰角最终变为0作为被动越障成功的标志：如果俯仰角最终变为0，整车继续前进；如果俯仰角最终不为0，执行SA4-3；/nSA4-3、若判断无法完成被动越障，改变整车的车姿，整车退回至车身俯仰角为0的状态，执行主动越障；/n所述步骤SA5具体包括如下步骤：/nSA5-1、当判断前轴单侧车轮遇到障碍时，控制车轮持续输出驱动力，即执行被动越障，并实时检测车身倾角，并判断车身俯仰角是否继续上升：/n如果车身俯仰角继续上升，执行SA5-2；/n如果车身俯仰角不继续上升，控制整车左转后者右转进行避障，以继续前进；/nSA5-2、检测前轴两油缸B的压力，判断是否有一侧油缸B的压力为空载压力：/n如果是，则改变整车的车姿，整车退回至车身俯仰角为0的状态，控制整车左转后者右转进行避障，以继续前进；/n如果否，控制车轮持续输出驱动力，并以车身俯仰角最终变为0作为被动越障成功的标志：如果俯仰角最终变为0，则越障成功，整车继续前进；如果俯仰角最终不为0，整车退回至车身俯仰角为0的状态，控制整车左转后者右转进行避障，以继续前进。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于摇臂悬架的车辆行走系统的自适应越障控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
SA1、在整车前进过程中，不断检测车身倾角，并判断车身俯仰角是否上升：如果上升，执行下一步；如果否，整车继续前进；
SA2、检测车辆前轴两侧油缸B的压力是否均上升：如果均上升，执行SA4；如果否，执行SA3；
SA3、判断是否有一侧油缸B的压力上升：如果是，执行SA5；如果两侧油缸B的压力均不上升，返回SA1；
SA4、执行两车轮自适应越障控制；
SA5、执行单侧车轮自适应越障控制；
其中，所述步骤SA4具体包括如下步骤：
SA4-1、当判断前轴两侧车轮遇到障碍时，首先控制整车进行被动越障，即持续输出驱动力，实时检测车身倾角，并判断车身俯仰角是否继续上升：
如果车身俯仰角继续上升，再判断车身俯仰角是否超过设定的安全值：如果超过，转向避障模式，整车继续前进；如果未超过，执行SA4-2；
如果车身俯仰角未继续上升，执行SA4-3；
SA4-2、检测前轴两油缸B的压力是否为空载压力：
如果是，执行SA4-3；
如果否，控制车轮持续输出驱动力，并以车身俯仰角最终变为0作为被动越障成功的标志：如果俯仰角最终变为0，整车继续前进；如果俯仰角最终不为0，执行SA4-3...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛涛，宋慧新，金昊龙，徐广龙，侯友山，陈宇，
申请(专利权)人：中国北方车辆研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11