确定双轮行驶系统的行驶轨迹的方法以及双轮行驶系统技术方案

提供一种确定双轮行驶系统的行驶轨迹的方法、一种双轮行驶系统以及一种计算机可读存储介质。其中，所述双轮行驶系统包括前把转向组件和后轮驱动组件，所述方法包括：基于所述双轮行驶系统的起始位置和目标位置，确定所述双轮行驶系统的候选轨迹集合；对于候选轨迹集合中的每个候选轨迹，基于所述候选轨迹，确定所述双轮行驶系统沿所述候选轨迹行驶的跟踪约束条件，以及所述双轮行驶系统在沿所述候选轨迹行驶的过程中保持动态平衡的平衡约束条件；以及基于所述平衡约束条件和所述跟踪约束条件，确定所述双轮行驶系统是否能够沿所述候选轨迹平稳地从所述起始位置行驶至所述目标位置。位置。位置。

【技术实现步骤摘要】
确定双轮行驶系统的行驶轨迹的方法以及双轮行驶系统


[0001]本公开的实施例涉及一种确定双轮行驶系统的行驶轨迹的方法、双轮行驶系统以及计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]随着人工智能及机器人技术在民用和商用领域的广泛应用，基于人工智能及机器人技术的机器人在智能交通、智能家居等领域起到日益重要的作用，也面临着更高的要求。
[0003]移动机器人(Robot)是可以自动执行工作任务的机械装置。它既可以实时地接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类的部分工作，例如应用于制造业、建筑业或者一些危险的工作。根据移动方式的不同，移动机器人被划分为：轮式移动机器人、足式移动机器人、蛇形移动机器人、履带式移动机器人、爬行机器人等。
[0004]自动驾驶自行车是一种典型移动机器人，其不仅环境友好、价格低廉同时还容易制造。目前，自动驾驶自行车已经能够携带儿童和残疾人、运送快递、并且还可以避免在受限环境中发生交通事故。
[0005]然而，相比于四轮驱动的汽车，自动驾驶自行车在行驶过程中，自动驾驶自行车和道路之间只有两个接触点，其在行进过程中很难保持平衡，容易倾倒。为此，相比于四轮驱动的汽车，自动驾驶自行车的轨迹规划有更多的限制，例如，自行车只能向前向后行驶，而很难向左右直接转90度以上的弯，也不可能像垂直于前后行驶方向的左右方向直接移动。然而，在保证自动驾驶自行车的平衡的情况下，如何规划自动驾驶自行车的行驶轨迹仍是个亟待解决的难题。
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技术实现思路

[0006]本公开的至少一个实施例提供一种确定双轮行驶系统的行驶轨迹的方法，其中，所述双轮行驶系统包括前把转向组件和后轮驱动组件，所述方法包括：基于所述双轮行驶系统的起始位置和目标位置，确定所述双轮行驶系统的候选轨迹集合；对于候选轨迹集合中的每个候选轨迹，基于所述候选轨迹，确定所述双轮行驶系统沿所述候选轨迹行驶的跟踪约束条件，以及所述双轮行驶系统在沿所述候选轨迹行驶的过程中保持动态平衡的平衡约束条件；以及基于所述平衡约束条件和所述跟踪约束条件，确定所述双轮行驶系统是否能够沿所述候选轨迹平稳地从所述起始位置行驶至所述目标位置；其中，所述跟踪约束条件是基于所述双轮行驶系统的运动学特征量和所述候选轨迹而确定的，所述平衡约束条件是基于所述双轮行驶系统的动力学特征量和运动学特征量而确定的。
[0007]本公开的至少一个实施例提供一种双轮行驶系统，所述双轮行驶系统包括前把转向组件和后轮驱动组件，所述双轮行驶系统的行驶轨迹根据前述方法来确定。
[0008]本公开的至少一个实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机可读的指令，当利用计算机执行所述指令时执行上述方法。
[0009]根据本公开的另一方面，提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行上述各个方面或者上述各个方面的各种可选实现方式中提供的方法。
[0010]本公开提供的确定双轮行驶系统的行驶轨迹的方法，基于平衡约束条件、起始位置和目标位置来规划双轮行驶系统的行驶路径，从而在保证双轮行驶系统能够按照规划的路径平稳地行驶至目标位置。
附图说明
[0011]为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。
[0012]图1为本公开实施例的双轮行驶系统10的示例示意图。
[0013]图2A为根据本公开至少一实施例的确定双轮行驶系统的行驶轨迹的方法的流程图。
[0014]图2B为根据本公开至少一实施例的双轮行驶系统的模拟行驶状态参数的参数标注示意图。
[0015]图2C为根据本公开至少一实施例的双轮行驶系统的候选轨迹示意图。
[0016]图2D是根据本公开实施例的确定双轮行驶系统的行驶轨迹的方法的又一示例性流程图。
[0017]图3是根据本公开实施例的确定双轮行驶系统的行驶轨迹的方法的又一示例性流程图。
[0018]图4A为根据本公开至少一实施例的双轮行驶系统的参数示例。
[0019]图4B为根据图4A的参数确定的双轮行驶系统绕“圆
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线”候选轨迹行驶的候选轨迹与模拟轨迹的对比曲线图。
[0020]图4C为根据图4A的参数确定的双轮行驶系统绕“圆
‑
线”候选轨迹行驶时的四个不同时刻的示意图。
[0021]图4D为根据图4A的参数确定的双轮行驶系统绕“8”字形的候选轨迹行驶的候选轨迹与模拟轨迹的对比曲线图。
[0022]图4E为根据图4A的参数确定的双轮行驶系统绕“8”字形的候选轨迹行驶时的四个不同时刻的示意图。
[0023]图5示出了根据本公开实施例的电子设备的示意图。
[0024]图6示出了根据本公开实施例的示例性计算设备的架构的示意图。
[0025]图7示出了根据本公开实施例的存储介质的示意图。
具体实施方式
[0026]为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
[0027]除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
[0028]为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
[0029]人工智能(Artificial Intelligence，AI)是利用数学计算机或者数字计算机控制的机器模拟、延伸和扩展人的智能，感知环境、获取知识并使用知识获得最佳结果的理论、方法、技术及应用系统。换句话说，人工智能是计算机科学的一个综合技术，它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器。人工智能也就是研究各种智能机器的设计原理与实现方法，使机器具有感知、推理与决策的功能。
[0030]人工智能是一门综合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种确定双轮行驶系统的行驶轨迹的方法，其中，所述双轮行驶系统包括前把转向组件和后轮驱动组件，所述方法包括：基于所述双轮行驶系统的起始位置和目标位置，确定所述双轮行驶系统的候选轨迹集合；对于候选轨迹集合中的每个候选轨迹，基于所述候选轨迹，确定所述双轮行驶系统沿所述候选轨迹行驶的跟踪约束条件，以及所述双轮行驶系统在沿所述候选轨迹行驶的过程中保持动态平衡的平衡约束条件；以及基于所述平衡约束条件和所述跟踪约束条件，确定所述双轮行驶系统是否能够沿所述候选轨迹平稳地从所述起始位置行驶至所述目标位置；其中，所述跟踪约束条件是基于所述双轮行驶系统的运动学特征量和所述候选轨迹而确定的，所述平衡约束条件是基于所述双轮行驶系统的动力学特征量和运动学特征量而确定的。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述双轮行驶系统的运动学特征量和所述动力学特征量与所述前把转向组件和所述后轮驱动组件的性能参数相关联，所述前把转向组件的性能参数至少包括由所述前把转向组件提供的转向角加速度的范围，所述后轮驱动组件的性能参数至少包括由所述后轮驱动组件提供的行驶驱动力的范围。3.如权利要求2所述的方法，其中，所述基于所述平衡约束条件和所述跟踪约束条件，确定所述双轮行驶系统是否能够沿所述候选轨迹平稳地从所述起始位置行驶至所述目标位置还包括：基于所述平衡约束条件和所述跟踪约束条件，确定行驶误差模型；基于所述行驶误差模型，确定跟踪误差子模型和平衡误差子模型；利用所述跟踪误差子模型和所述平衡误差子模型，确定所述双轮行驶系统是否满足所述平衡约束条件和所述跟踪约束条件；在所述双轮行驶系统满足所述平衡约束条件和所述跟踪约束条件下，确定所述双轮行驶系统能够沿所述候选轨迹平稳地从所述起始位置行驶至所述目标位置；在所述双轮行驶系统不满足所述平衡约束条件和所述跟踪约束条件下，确定所述双轮行驶系统不能沿所述候选轨迹平稳地从所述起始位置行驶至所述目标位置。4.如权利要求3所述的方法，其中，所述利用所述跟踪误差子模型和所述平衡误差子模型，确定所述双轮行驶系统是否满足所述平衡约束条件和所述跟踪约束条件还包括：利用跟踪误差子模型，计算跟踪误差；以及基于所述跟踪误差和由所述后轮驱动组件提供的行驶驱动力的范围，确定所述双轮行驶系统是否满足所述跟踪约束条件；其中，所述跟踪约束条件为跟踪误差收敛，所述跟踪误差包括：所述双轮行驶系统的前进速度与候选轨迹设定的前进速度之间的误差、以及所述双轮行驶系统的前进加速度与候选轨迹设定的前进加速度之间的误差。5.如权利要求3所述的方法，其中，所述利用所述跟踪误差子模型和所述平衡误差子模型，确定所述双轮行驶系统是否满足所述平衡约束条件和所述跟踪约束条件还包括：基于由所述前把转向组件提供的转向角加速度的范围，利用平衡误差子模型，确定所述双轮行驶系统是否满足所述平衡约束条件；
其中，所述平衡约束条件为所述平衡误差子模型保持状态稳定，并且所述平衡误差子模型的稳定度与所述双轮行驶系统在行驶过程中的动态平衡度成正相关。6.如权利要求3所述的方法，其中，其中，所述跟踪误差子模型对于所述平衡误差子模型的不匹配干扰至少部分地基于候选轨迹的转向角速度、以及所述双轮行驶系统的前进速度与候选轨迹设定的前进速度之间的误差。7.如权利要求4所述的方法，其中，基于所述跟踪误差和由所述后轮驱动组件提供的行驶驱动力的范围，确定所述双轮行驶系统是否满足所述跟踪约束条件还包括：基于所述跟踪误差子模型，利用反步法，确定控制所述跟踪误差子模型的跟踪误差收敛的理想行驶驱动力；在所述理想行驶驱动力位于由所述后轮驱动组件提供的行驶驱动力的范围内的情况下，确定所述双轮行驶系统满足所述跟踪约束条件；以及在所述理想行驶驱动力位于由所述后轮驱动组件提供的行驶驱动力的范围外的情况下，确定所述双轮行驶系统不满足所述跟踪约束条件；其中，所述理想行驶驱动力与双轮行驶系统的对于偏航角的转向角加速度成正相关。8.如权利要求7所述的方法，其中，所述基于由所述前把转向组件提供的转向角加速度的范围，利用平衡误差子模型，确定所述双轮行驶系统是否满足所述平衡约束条件还包括：基于所述平衡误差子模型，利用最优控制法，确定控制所述平衡误差子模型的稳定度的理想转向角加速度；在所述理想转向角加速度位于由所述前把转向组件提供的转向角加速度的范围内的情况下，确定所述双轮行驶系统满足所述平衡约束条件；以及在所述理想转向角加速度位于由所述前把转向组件提供的转向角加速度的范围外的情况下，确定所述双轮行驶系统不满足所述平衡约束条件；其中，由所述前把转向组件提供的转向角加速度与后轮与地面的接触点位置与...

【专利技术属性】
技术研发人员：王帅，张正友，
申请(专利权)人：腾讯科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：