CN112269388A - 无人驾驶扫地车自动导航控制方法、装置及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无人驾驶扫地车自动导航控制方法、装置及存储介质，包括如下步骤：获取扫地车的预设全局路径，确定扫地车在当前路径的跟踪模式；获取扫地车当前在全局地图中位置信息与障碍物信息，计算其与障碍物的相对位姿并获取临时目标路径点集；采用预瞄准算法，计算出扫地车当前位置与当前路径的横向距离和偏航角误差，利用改进型纯追踪模型跟踪当前路径；不停的判定是否到达路径的目标终点，直到到达目标终点。所述方法流程简单，计算量小，保证一定程序的稳定性和安全性，其满足了清扫车自动清扫作业的需要。
Description
技术领域
本发明涉及无人驾驶扫地车技术领域，尤其涉及一种无人驾驶扫地车自动导航控制方法、装置及存储介质。
背景技术
电动扫地车的出现，彻底解决了柴油扫地车的尾气排放污染问题，同时，因其使用成本低、清扫速度快、外型精巧、操作和管理都较方便等优点，目前已被楼盘、市政、工厂、机场等广泛应用，但是现有的电动扫地车都还停留在人工驾驶阶段，工人工作时间长，工人一般工作在非正式上班时间，管理者无法监控其工作质量，倒垃圾还需要人工操作等，这些都是目前电动扫地车无法克服的缺点，如果能够实现无人驾驶，就需要进行自动导航，但是现有技术中的导航方法计算量大，处理速度慢。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何提供一种方法简单、计算量小，能够满足清扫车自动清扫作业需要的方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种无人驾驶扫地车自动导航控制方法，其特征在于包括如下步骤：
获取扫地车的预设全局路径，确定扫地车在当前路径的跟踪模式；
获取扫地车当前在全局地图中位置信息与障碍物信息，计算其与障碍物的相对位姿并获取临时目标路径点集；
采用预瞄准算法，计算出扫地车当前位置与当前路径的横向距离和偏航角误差，利用改进型纯追踪模型跟踪当前路径；
不停的判定是否到达路径的目标终点，直到到达目标终点。
本发明还公开了一种无人驾驶扫地车自动导航控制装置，其特征在于包括：
跟踪模式确定模块：用于获取扫地车的预设全局路径，确定扫地车在当前路径的跟踪模式；
临时目标路径点集获取模块：用于获取扫地车当前在全局地图中位置信息与障碍物信息，计算其与障碍物的相对位姿并获取临时目标路径点集；
路径跟踪模块：采用预瞄准算法，计算出扫地车当前位置与当前路径的横向距离和偏航角误差，利用改进型纯追踪模型跟踪当前路径；
目标终点判断模块：不停的判定是否到达路径的目标终点，直到到达目标终点。
本发明还公开了一种计算机可读存储介质，其特征在于：其上存储有计算机程序，该程序被一个或者多个处理器执行时实现所述的自动导航控制方法。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：所述方法流程简单，计算量小，保证一定程序的稳定性和安全性，其满足了清扫车自动清扫作业的需要。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例所述方法的流程图；
图2是本发明实施例所述装置的原理框图；
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1所示，本发明实施例公开了一种无人驾驶扫地车自动导航控制方法，包括如下步骤：
获取扫地车的预设全局路径，确定扫地车在当前路径的跟踪模式；
获取扫地车当前在全局地图中位置信息与障碍物信息，计算其与障碍物的相对位姿并获取临时目标路径点集；
采用预瞄准算法，计算出扫地车当前位置与当前路径的横向距离和偏航角误差，利用改进型纯追踪模型跟踪当前路径；
不停的判定是否到达路径的目标终点，直到到达目标终点。
具体的本申请包括如下步骤：
A：获取扫地车的预设全局路径，确定扫地车在当前路径的跟踪模式，所述跟踪模式分为弓字形清扫跟踪和沿边清扫跟踪。根据模式的不同跟踪模式选择不同的运动速度及避障策略。
B：获取扫地车当前在全局地图中位置信息与障碍物信息，计算其与障碍物的相对位姿并获取临时目标路径点集。
根据障碍物的相对距离，根据A中不同的避障策略做减速，停止，旋转等响应动作，追踪根据障碍物生成的临时目标路径点进行避障。
C：采用预瞄准算法,计算出扫地车当前位置与当前路径的横向距离和偏航角误差，利用改进型纯追踪模型跟踪当前路径。
截取当前路径使其长度不超过5米，利用贝塞尔曲线对当前路径做平滑处理，使其更符合清扫车模型约束。
采用预瞄准算法,实时计算清扫车当前方向上与预瞄点的垂直距离作为清扫车横向距离，根据清扫车当前位置点P0，找出距离当前位置最近的路径点到预瞄点之间的预瞄点集{d0,d1,d2..,dl},dl为路径上的预瞄点，分别计算P0点到预瞄点集各点的角度与清扫车当前的角差，对所有角度差取平均为偏航角误差。
遍历当前路径，计算相邻两点(xi,yi)(xi+1,yi+1)相对于全局地图的角度值，其中i＝0,1,2,3...path_size，然后获得的当前路径相对应的角度值进行方差计算，当方差小于一定阀值时，判断路径为直线路段，否则为转弯路段；当为直线路段时，不停的判定偏航角的误差，从而增减速度，使得清扫车紧贴路径行驶，当为转弯路段时，根据清扫车相对转弯点的相对距离进行加减速，入弯过程是一个减速过程，出弯过程是个加速过程。
利用改进型纯追踪模型跟踪当前路径，设置最大前瞻距离为当前追踪路径长度和最小前瞻距离为清扫车车身长度，前瞻距离的计算公式lookahead＝kv*V+kw*W；kv为速度的比例常数，kw为曲率的比例常数，V为当前线速度，W为路径的曲率，路径的曲率越大,线速度越小,保证了在转弯时很好的跟踪当前路径。
D：不停的判定是否到达路径的目标终点，通过判定清扫车当前点与路径终点的距离小于一定的减速阀值，控制清扫车开始减速，通过判定清扫车当前点与路径终点的距离小于一定的停止阀值，控制清扫车停车。
进一步的，如图2所示，本发明实施例公开了一种无人驾驶扫地车自动导航控制装置，包括：
跟踪模式确定模块：用于获取扫地车的预设全局路径，确定扫地车在当前路径的跟踪模式；
临时目标路径点集获取模块：用于获取扫地车当前在全局地图中位置信息与障碍物信息，计算其与障碍物的相对位姿并获取临时目标路径点集；
路径跟踪模块：采用预瞄准算法，计算出扫地车当前位置与当前路径的横向距离和偏航角误差，利用改进型纯追踪模型跟踪当前路径；
目标终点判断模块：不停的判定是否到达路径的目标终点，直到到达目标终点。
进一步的，本发明还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被一个或者多个处理器执行时实现所述的自动导航控制方法。
所述方法流程简单，计算量小，保证一定程序的稳定性和安全性，其满足了清扫车自动清扫作业的需要。
Claims (7)
1.一种无人驾驶扫地车自动导航控制方法，其特征在于包括如下步骤：
获取扫地车的预设全局路径，确定扫地车在当前路径的跟踪模式；
获取扫地车当前在全局地图中位置信息与障碍物信息，计算其与障碍物的相对位姿并获取临时目标路径点集；
采用预瞄准算法，计算出扫地车当前位置与当前路径的横向距离和偏航角误差，利用改进型纯追踪模型跟踪当前路径；
不停的判定是否到达路径的目标终点，直到到达目标终点。
2.如权利要求1所述的无人驾驶扫地车自动导航控制方法，其特征在于：
获取扫地车的预设全局路径，确定扫地车在当前路径的跟踪模式，所述跟踪模式分为弓字形清扫跟踪和沿边清扫跟踪，根据不同的跟踪模式选择不同的运动速度及避障策略。
3.如权利要求1所述的无人驾驶扫地车自动导航控制方法，其特征在于：
获取扫地车当前在全局地图中位置信息与障碍物信息，计算其与障碍物的相对位姿并获取临时目标路径点集；
根据障碍物的相对距离，根据不同的避障策略做响应动作，追踪根据障碍物生成的临时目标路径点进行避障。
4.如权利要求1所述的无人驾驶扫地车自动导航控制方法，其特征在于：
采用预瞄准算法计算出扫地车当前位置与当前路径的横向距离和偏航角误差，利用改进型纯追踪模型跟踪当前路径；
截取当前路径使其长度不超过5米，利用贝塞尔曲线对当前路径做平滑处理，使其更符合清扫车模型约束；
采用预瞄准算法实时计算清扫车当前方向上与预瞄点的垂直距离作为清扫车横向距离，根据清扫车当前位置点P0，找出距离当前位置最近的路径点到预瞄点之间的预瞄点集{d0，d1，d2..，dl}，dl为路径上的预瞄点，分别计算P0点到预瞄点集各点的角度与清扫车当前的角差，对所有角度差取平均为偏航角误差；
遍历当前路径，计算相邻两点(xi，yi)(xi+1，yi+1)相对于全局地图的角度值，其中i＝0，1，2，3...path_size，然后获得的当前路径相对应的角度值进行方差计算，当方差小于一定阀值时，判断路径为直线路段，否则为转弯路段；当为直线路段时，不停的判定偏航角的误差，从而增减速度，使得清扫车紧贴路径行驶，当为转弯路段时，根据清扫车相对转弯点的相对距离进行加减速，入弯过程是一个减速过程，出弯过程是个加速过程；
利用改进型纯追踪模型跟踪当前路径，设置最大前瞻距离为当前追踪路径长度和最小前瞻距离为清扫车车身长度，前瞻距离的计算公式lookahead＝kv*V+kw*W；kv为速度的比例常数，kw为曲率的比例常数，V为当前线速度，W为路径的曲率，路径的曲率越大，线速度越小，保证了在转弯时很好的跟踪当前路径。
5.如权利要求1所述的无人驾驶扫地车自动导航控制方法，其特征在于：
通过判定清扫车当前点与路径终点的距离小于一定的减速阀值，控制清扫车开始减速，通过判定清扫车当前点与路径终点的距离小于一定的停止阀值，控制清扫车停车。
6.一种无人驾驶扫地车自动导航控制装置，其特征在于包括：
跟踪模式确定模块：用于获取扫地车的预设全局路径，确定扫地车在当前路径的跟踪模式；
临时目标路径点集获取模块：用于获取扫地车当前在全局地图中位置信息与障碍物信息，计算其与障碍物的相对位姿并获取临时目标路径点集；
路径跟踪模块：采用预瞄准算法，计算出扫地车当前位置与当前路径的横向距离和偏航角误差，利用改进型纯追踪模型跟踪当前路径；
目标终点判断模块：不停的判定是否到达路径的目标终点，直到到达目标终点。
7.一种计算机可读存储介质，其特征在于：其上存储有计算机程序，该程序被一个或者多个处理器执行时实现如权利要求1-5中任意一项所述的自动导航控制方法。
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