本发明专利技术提供了一种履带式移动机械的运动控制方法、装置、设备及介质，通过给定一条由若干个路径点组成的参考路径，并设定好预瞄距离。在所述参考路径中搜索与移动机械当前位置相距距离最接近所述预瞄距离的路径点，并将其设为预瞄点。在所述移动机械与所述预瞄点之间构建一段圆弧作为所述移动机械实时跟踪路径。通过控制所述移动机械左右履带的速度使所述移动机械始终沿着所述参考路径行进。本发明专利技术实现了履带式移动机械的运动控制，解决了现有运动控制算法无法直接应用于履带式移动机械的问题，为履带式移动机械无人驾驶与作业奠定了一定的技术基础。一定的技术基础。一定的技术基础。
【技术实现步骤摘要】
一种履带式移动机械的运动控制方法、装置、设备及介质
[0001]本专利技术涉及运动控制
，具体涉及一种履带式移动机械的运动控制方法、装置、设备及介质。
技术介绍
[0002]移动机械在现代农业领域有着广泛的应用，随着全球科技的不断发展，移动机械智能化已成为未来的发展趋势。移动机械智能化包括了产品智能化、制造智能化、服务智能化和管理智能化，而智能化移动机械属于产品智能化范畴，其指代的是移动机械在无人干预的情况下，能够自主完成相应的行走和作业任务。
[0003]一般认为，智能化移动机械包括环境感知、移动机械定位、决策规划、运动控制和自动作业五大模块。其中，运动控制是实现移动机械整机无人驾驶和自动作业的基础之一。不同于普通乘用车，移动机械多处于非结构化道路，作业场景复杂多变，现有运动控制算法并不能直接应用于移动机械上。
[0004]目前智能化移动机械运动控制技术主要应用在汽车领域，在移动机械领域的相关技术研究相对较少。现有的智能化移动机械运动控制技术多以PID控制为主，其存在调参困难、泛化性差、控制精度低等问题。
[0005]有鉴于此，提出本申请。
技术实现思路
[0006]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种履带式移动机械的运动控制方法、装置、设备及介质，能够有效解决现有技术中的智能化移动机械运动控制技术多以PID控制为主，其存在调参困难、泛化性差、控制精度低的问题。
[0007]本专利技术公开了一种履带式移动机械的运动控制方法, 包括：获取由RTK定位设备传输的多个路径点，生成参考路径，并设定好预瞄距离；获取移动机械当前位置，在所述参考路径中筛选出，与所述移动机械当前位置的相距距离最接近所述预瞄距离的路径点，并将该路径点设置为预瞄点；在移动机械与所述预瞄点之间构建一段圆弧作为移动机械的实时跟踪路径；获取移动机械跟踪速度，根据所述移动机械跟踪速度和所述实时跟踪路径控制移动机械的左履带速度和右履带速度的大小，以使移动机械始终沿着所述参考路径行进。
[0008]优选地，获取由RTK定位设备传输的多个路径点，生成参考路径，并设定好预瞄距离，具体为：调用RTK定位设备对待作业区域进行打点，获取各点经纬度，生成多个路径点；调用全覆盖路径规划算法对所述路径点进行处理，生成参考路径，其中，所述参考路径由多个所述路径点组成；获取预设范围限制和预设初值，生成预瞄距离，并根据移动机械后续的实时行进速度，对所述预瞄距离进行动态调整。
[0009]优选地，调用全覆盖路径规划算法对所述路径点进行处理，生成参考路径，具体为：根据所述各点经纬度构建出所述待作业区域轮廓地图，并确定所述待作业区域轮廓地图的各点坐标；对所述待作业区域轮廓地图进行预处理，将所述待作业区域轮廓地图中的复杂轮廓进行简化和平滑处理；构建多目标全局优化代价函数；基于所述待作业区域轮廓地图，生成Headlands边界；根据所述多目标全局优化代价函数和所述Headlands边界，对所述待作业区域轮廓地图中被包围的作业区域进行平行线束划分，或者根据自定义平行线角度对所述待作业区域轮廓地图中被包围的作业区域进行平行线束划分，并根据所述多目标全局优化代价函数对所述平行线束进行处理，生成最优角度的平行线分布；定义所述平行线束的起始点，根据预设启发式方法对所述平行线束进行排序；获取移动机械预设的最小转弯半径，调用Dubins曲线或Reeds
‑
Sheep曲线连接所述平行线束，完成所述全覆盖路径规划，生成参考路径。
[0010]优选地，获取移动机械当前位置，在所述参考路径中筛选出，与所述移动机械当前位置的相距距离最接近所述预瞄距离的路径点，并将该路径点设置为预瞄点，具体为：以所述预瞄距离为搜索半径，根据直线方程和公式，求解所述参考路径的序列中下一路点与上一路点，以及所述移动机械当前位置与所述直线方程的距离，其中，为所述移动机械当前位置，为所述上一路点位置，为所述下一路点位置，为所述平面方程各个系数，为所述移动机械当前位置与所述直线方程的距离；当判断到所述搜索半径小于所述移动机械当前位置与所述直线方程的距离时，生成搜索失败信号，重新进行所述预瞄点的搜索；当判断到所述搜索半径等于所述移动机械当前位置与所述直线方程的距离时，所述预瞄点为所述移动机械当前位置在所述直线方程的投影点位置；当判断到所述搜索半径大于所述移动机械当前位置与所述直线方程的距离时，以所述移动机械当前位置为圆心，所述搜索半径为半径作圆，计算该圆与所述直线方程的交点，其中，朝向与移动机械行进方向相同的交点为所述预瞄点。
[0011]优选地，在移动机械与所述预瞄点之间构建一段圆弧作为移动机械的实时跟踪路径，具体为：获取移动机械与所述预瞄点之间的夹角，根据所述夹角、所述预瞄距离、所述移动机械当前位置和所述预瞄点，通过正弦定理计算模型求解移动机械的实时跟踪路径的圆弧半径以及移动机械的实时跟踪路径的曲率半径，正弦定理计算模型为，
，其中，为移动机械与所述预瞄点之间的夹角，为所述预瞄距离，为移动机械的实时跟踪路径的圆弧半径，为移动机械的实时跟踪路径的曲率半径；利用所述移动机械的实时跟踪路径的圆弧半径构建移动机械的实时跟踪路径。
[0012]优选地，获取移动机械跟踪速度，根据所述移动机械跟踪速度和所述实时跟踪路径控制移动机械的左履带速度和右履带速度的大小，以使移动机械始终沿着所述参考路径行进，具体为：获取移动机械跟踪速度，根据公式对所述移动机械跟踪速度、所述移动机械的实时跟踪路径的圆弧半径和移动机械位置与所述预瞄点之间的横向误差进行处理，求解移动机械绕所述实时跟踪路径的圆心的角速度，其中，为移动机械绕所述实时跟踪路径的圆心的角速度，为所述移动机械跟踪速度，为移动机械位置与所述预瞄点之间的横向误差；根据移动机械直行公式，移动机械左转公式，，移动机械右转公式，，对移动机械绕所述实时跟踪路径的圆心的角速度、所述移动机械的实时跟踪路径的圆弧半径和移动机械的车宽半长进行计算，求解移动机械的左右履带的速度，其中，为移动机械左履带速度，为移动机械右履带速度，为移动机械的车宽半长。
[0013]本专利技术还公开了一种履带式移动机械的运动控制装置，包括：数据管理单元，用于获取由RTK定位设备传输的多个路径点，生成参考路径，并设定好预瞄距离；预瞄点搜索单元，用于获取移动机械当前位置，在所述参考路径中筛选出，与所述移动机械当前位置的相距距离最接近所述预瞄距离的路径点，并将该路径点设置为预瞄点；跟踪路径生成单元，用于在移动机械与所述预瞄点之间构建一段圆弧作为移动机械的实时跟踪路径；运动控制单元，用于获取移动机械跟踪速度，根据所述移动机械跟踪速度和所述实时跟踪路径控制移动机械的左履带速度和右履带速度的大小，以使移动机械始终沿着所述参考路径行进。
[0014]本专利技术还公开了一种履带式移动机械的运动控制设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上任意一项所述的一种履带式移动机械的运动控制方法。
[0015]本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种履带式移动机械的运动控制方法, 其特征在于，包括：获取由RTK定位设备传输的多个路径点，生成参考路径，并设定好预瞄距离；获取移动机械当前位置，在所述参考路径中筛选出，与所述移动机械当前位置的相距距离最接近所述预瞄距离的路径点，并将该路径点设置为预瞄点；在移动机械与所述预瞄点之间构建一段圆弧作为移动机械的实时跟踪路径；获取移动机械跟踪速度，根据所述移动机械跟踪速度和所述实时跟踪路径控制移动机械的左履带速度和右履带速度的大小，以使移动机械始终沿着所述参考路径行进。2.根据权利要求1所述的一种履带式移动机械的运动控制方法, 其特征在于，获取由RTK定位设备传输的多个路径点，生成参考路径，并设定好预瞄距离，具体为：调用RTK定位设备对待作业区域进行打点，获取各点经纬度，生成多个路径点；调用全覆盖路径规划算法对所述路径点进行处理，生成参考路径，其中，所述参考路径由多个所述路径点组成；获取预设范围限制和预设初值，生成预瞄距离，并根据移动机械后续的实时行进速度，对所述预瞄距离进行动态调整。3.根据权利要求2所述的一种履带式移动机械的运动控制方法, 其特征在于，调用全覆盖路径规划算法对所述路径点进行处理，生成参考路径，具体为：根据所述各点经纬度构建出所述待作业区域轮廓地图，并确定所述待作业区域轮廓地图的各点坐标；对所述待作业区域轮廓地图进行预处理，将所述待作业区域轮廓地图中的复杂轮廓进行简化和平滑处理；构建多目标全局优化代价函数；基于所述待作业区域轮廓地图，生成Headlands边界；根据所述多目标全局优化代价函数和所述Headlands边界，对所述待作业区域轮廓地图中被包围的作业区域进行平行线束划分，或者根据自定义平行线角度对所述待作业区域轮廓地图中被包围的作业区域进行平行线束划分，并根据所述多目标全局优化代价函数对所述平行线束进行处理，生成最优角度的平行线分布；定义所述平行线束的起始点，根据预设启发式方法对所述平行线束进行排序；获取移动机械预设的最小转弯半径，调用Dubins曲线或Reeds
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Sheep曲线连接所述平行线束，完成所述全覆盖路径规划，生成参考路径。4.根据权利要求1所述的一种履带式移动机械的运动控制方法, 其特征在于，获取移动机械当前位置，在所述参考路径中筛选出，与所述移动机械当前位置的相距距离最接近所述预瞄距离的路径点，并将该路径点设置为预瞄点，具体为：以所述预瞄距离为搜索半径，根据直线方程和公式，求解所述参考路径的序列中下一路点与上一路点，以及所述移动机械当前位置与所述直线方程的距离，其中，为所述移动机械当前位
置，为所述上一路点位置，为所述下一路点位置，为所述平面方程各个系数，为所述移动机械当前位置与所述直线方程的距离;当判断到所述搜索半径小于所述移动机械当前位置与所述直线方程的距离时，生成搜索失败信号，重新进行所述预瞄点的搜索；当判断到所述搜索半径等于所述移动机械当前位置与所述直线方程的距离时，所述预瞄点为所述移动机械当前位置在所述直线方程的投...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴江东，任好玲，林芳芳，刘瑒，田柏瑀，刘子皓，林添良，缪骋，吴瑕，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：
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