CN117382602A - 无人洗地车控制方法、装置以及设备 - Google Patents

无人洗地车控制方法、装置以及设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种无人驾驶洗地车的控制方法、装置以及设备。该方法包括：根据预设信息，确定待驶向的目标对象；根据自车与所述目标对象的坐标位置，计算所述自车与所述目标对象之间的距离值；当所述距离值属于预设阀值范围内时，计算所述自车车轮的目标转角、占空比；根据所述目标转角，确定所述自车的目标方向；根据所述占空比以及预设目标速度，确定所述自车的目标转速，以使所述自车根据所述目标方向以及所述目标转速行驶。该方法可实现厘米级精确移动控制。

Description

无人洗地车控制方法、装置以及设备
技术领域
本发明涉及低速无人驾驶控制技术领域，特别是涉及一种无人驾驶洗地车的控制方法、装置以及设备。
背景技术
随着自动驾驶技术的发展，低速无人驾驶的应用领域提前实现了自动驾驶技术的落地，洗地车作为清洁领域使用广泛的清洁设备，自动驾驶的无人化带来了用人成本的降低以及清洁性能的提升。
无人洗地车的清洁操作过程中，充电和加排水这两个环节都需要精准定位，然而现有技术通常采用纵向控制的方式对洗地车的行进定位控制，但是现有技术中很难实现比较精准的纵向位置控制，因此对于洗地车的充电和加排水都需要人为干预，无法实现真正意义上的无人操作。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种无人驾驶洗地车的控制方法、装置以及设备，能够根据轮速做到纵向位置闭环的精确控制，实现高精度的纵向控制。
本发明的第一方面是提供一种无人驾驶洗地车的控制方法，包括步骤：
根据预设信息，确定待驶向的目标对象；
根据自车与所述目标对象的坐标位置，计算所述自车与所述目标对象之间的距离值；
当所述距离值属于预设阀值范围内时，计算所述自车车轮的目标转角、占空比；
根据所述目标转角，确定所述自车的目标方向；
根据所述占空比以及预设目标速度，确定所述自车的目标转速，以使所述自车根据所述目标方向以及所述目标转速行驶。
其中，所述计算所述自车车轮的目标转角，包括：
根据所述自车预设的规划路径，以及所述自车的当前定位信息，计算所述自车前轮的目标转角。；
其中，所述计算所述自车的占空比，包括：
利用电流传感器检测所述自车的车轮驱动电机的实际电流；根据所述实际电流以及预设目标电流，计算出所述自车车轮驱动电机闭环控制的占空比。
其中，所述根据所述占空比以及预设目标速度，确定所述自车的目标转速，以使所述自车根据所述目标方向以及所述目标转速行驶，包括：
根据所述目标速度以及通过轮速计获取的所述自车车轮的实际速度，对车轮驱动电机的电流进行控制；
根据所述目标转角及获取到的所述自车车轮的实际转角，对车轮的转速进行控制；
通过对所述电流进行控制以及对所述转速进行控制，根据得到的目标转速以使所述自车根据所述目标方向以及所述目标转速行驶。
其中，所述目标对象为无人驾驶洗地车的自动充电柱或自动加水站，根据轮速控制车辆纵向行驶厘米级定位停在目标位置后，与目标对象对接对合，进行自动充电或自动加水操作。
本发明的第二方面是提供一种无人驾驶洗地车的控制装置，包括：
第一确定模块，用于根据预设信息，确定待驶向的目标对象；
计算模块，用于根据自车与所述目标对象的坐标位置，计算所述自车与所述目标对象之间的距离值；当所述距离值属于预设阀值范围内时，计算所述自车车轮的目标转角、占空比；
第二确定模块，用于根据所述目标转角，确定所述自车的目标方向；
控制模块，用于根据所述占空比以及预设目标速度，确定所述自车的目标转速，以使所述自车根据所述目标方向以及所述目标转速行驶。
本发明的第三方面是提供一种设备，包括：
至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行所述无人驾驶洗地车控制的方法。
本发明无人驾驶洗地车控制方法，根据预设信息，确定待驶向的目标对象；根据自车与所述目标对象的坐标位置，计算所述自车与所述目标对象之间的距离值；当所述距离值属于预设阀值范围内时，计算所述自车车轮的目标转角、占空比；根据所述目标转角，确定所述自车的目标方向；根据所述占空比以及预设目标速度，确定所述自车的目标转速，以使所述自车根据所述目标方向以及所述目标转速行驶，从而实现精确移动移动到目标位置，实现在非人工干预的情况下与目标对象结合进行相应的操作，如充电或加水等。
附图说明
图1为本发明实施例的无人驾驶洗地车控制方法的控制流程图；
图2为本发明实施例的无人洗地车上桩充电时的驾驶模式相互切换示意图；
图3为本发明实施例的无人洗地车上桩充电时切换至精准自动驾驶模式下的行驶示意图；
图4为本发明实施例的无人洗地车上桩充电时的精准自动驾驶模式的闭环控制原理图；
图5为本发明实施例的无人驾驶洗地车控制装置的结构原理图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
传统无人驾驶技术方案是基于汽车的自动驾驶原理实现的，将所有的控制过程都按照汽车的自动驾驶控制方式进行控制，由于整个环路的延迟较大以及分辨率的影响，无法实现位置的厘米级的精准稳定的控制性能，导致目前很多采用传统方式的无人驾驶方式来控制无人洗地车的自动充电和自动加水过程控制困难，成功率较低。因此，本发明的实施例提供一种能够根据轮速做纵向位置闭环的精确控制方法，实现高精度的纵向控制，以满足无人驾驶洗地车的自动充电和自动加水的控制需要。
如图1所示，本发明实施例第一方面提供的无人驾驶洗地车控制方法，本申请中的自车即为无人驾驶洗地车等任何无人驾驶设备，具体方式如下：
步骤S11，根据预设信息，确定待驶向的目标对象；
步骤S12，根据自车与所述目标对象的坐标位置，计算所述自车与所述目标对象之间的距离值；
步骤S13，当所述距离值属于预设阀值范围内时，计算所述自车车轮的目标转角、占空比；
步骤S14，根据所述目标转角，确定所述自车的目标方向；
步骤S15，根据所述占空比以及预设目标速度，确定所述自车的目标转速，以使所述自车根据所述目标方向以及所述目标转速行驶。
其中，所述计算所述自车车轮的目标转角的步骤，具体包括：
根据所述自车预设的规划路径，以及所述自车的当前定位信息，计算所述自车前轮的目标转角。
其中，计算所述自车的占空比的步骤，具体包括：
利用电流传感器检测所述自车的车轮驱动电机的实际电流；根据所述实际电流以及预设目标电流，计算出所述自车车轮驱动电机闭环控制的占空比。
其中，所述根据所述占空比以及预设目标速度，确定所述自车的目标转速，以使所述自车根据所述目标方向以及所述目标转速行驶的具体步骤，包括：
根据所述目标速度以及通过轮速计获取的所述自车车轮的实际速度，对车轮驱动电机的电流进行控制；
根据所述目标转角及获取到的所述自车车轮的实际转角，对车轮的转速进行控制；
通过对所述电流进行控制以及对所述转速进行控制，根据得到的目标转速以使所述自车根据所述目标方向以及所述目标转速行驶。
其中，目标对象为无人驾驶洗地车的自动充电柱或自动加水站，根据轮速控制车辆纵向行驶厘米级定位停在目标位置后，与目标对象对接对合，进行自动充电或自动加水操作。
以下以具体实施例进行介绍，通过以下步骤实现对无人洗地车的控制：
步骤一，在驶向目标对象的过程中，首先是在第一自动驾驶模式(一般自动驾驶模式)下的自动行驶，在自动行驶过程中，实时判断无人驾驶洗地车与目标对象的距离是否达到预设阀值，若是，则执行步骤二；
判断无人驾驶洗地车与目标对象的距离是否达到设定阀值的步骤还可以是:实时检测无人洗地车在第一自动驾驶模式下行驶时与目标位置间不断缩小的纵向距离,然后比较判断该纵向距离是否达到预设阈值，判断达到预设阈值时，认为满足模式切换条件，然后由控制模块切换驾驶控制模式控制车辆按切换后的控制模式行驶移动。
具体的，上述的与目标位置间不断缩小的纵向距离检测可以直接利用无人洗地车上的感知模块进行检测实现。
本步骤中，第一自动驾驶模式为自车的常规自动驾驶模式，在该过程中根据预设信息，确定待驶向的目标对象；例如可通过信号通讯方式获取周围带有信息标识的设备信息，当获取到的信息为预设信息时，则该设备为自车待驶向的目标对象；
根据自车与所述目标对象的坐标位置，计算所述自车与所述目标对象之间的距离值；当该距离值属于预设阈值范围内时，执行步骤二；否则保持在第一自动驾驶模式下控制车辆行驶，直到达到模式切换的条件满足为止。
步骤二，自动切换至第二自动驾驶模式下，该第二自动驾驶模式既为接近目标对象后需要进行的精准自动驾驶模式，且第二自动驾驶模式可根据轮速控制车辆纵向行驶厘米级定位停在与目标对象相对应的目标位置，以与目标对象结合进行预定操作，例如接水、排水或者充电等操作；
本发明实施例，在第二自动驾驶模式下，根据规划的路径以及当前定位信息，计算车轮(一般指前轮)的目标转角，纵向根据目标位置差进行位置闭环控制，参见图4所示，本发明实施例，所述位置闭环控制采用转角闭环、速度闭环、电流闭环进行控制，实现厘米级的精确位移控制；
其中，所述电流闭环根据目标电流以及通过电流传感器检测的车轮驱动电机的实际电流，输出车轮驱动电机闭环控制的PWM占空比；
所述速度闭环根据转角闭环计算的车轮的目标速度以及通过轮速计(角度传感器)获取的车轮的实际速度，对车轮驱动电机的电流进行控制；
所述转角闭环根据车轮的目标转角及车轮的实际转角，对车轮的转速控制。
本发明实施例，所述目标位置可以为无人驾驶洗地车的自动充电柱或自动加水站，根据轮速控制车辆纵向行驶厘米级定位停在目标位置后，进行自动充电或自动加水操作，也可以是其它需要精准移动行驶到的位置区域。
本步骤中，在切换到第二自动驾驶模式下时，采用精准自动驾驶控制方法进行车辆自动控制驾驶，从而能实现厘米级的定位，依靠在目标位置，以与目标对象结合进行预定操作。其中，第一自动驾驶模式下控制车辆行驶的控制精度要小于第二自动驾驶模式的控制精度。
本发明实施例，所述目标对象可以为无人驾驶洗地车的自动充电柱或自动加水站，无人驾驶洗地车在第二自动驾驶模式下根据轮速控制车辆纵向行驶厘米级定位停在目标位置后，与目标对象结合，进行自动充电或自动加水操作。
如图2所示，以自动充电为例，在上充电柱充电前以一般自动驾驶模式下行驶时，当满足启动自动充电上桩条件时，控制模块会自动切换到说精准自动驾驶模式下行驶，实现上桩，上桩过程完成后，通过充电接头实现与充电接口的精准对接，当上桩充电完成后，切换到一般自动驾驶模式实现下桩，或是在精准自动驾驶模式下下桩后，再切换到一般自动驾驶模式下行驶，实现相互切换控制。
上述的自动充电上桩条件可以是无人车的车头与充电柱的充电接口的距离，即无人车的车头与充电柱的充电接口的距离达到相应的值时，当然指快接近于充电接口时，也就是说在充电接口的正前方一段距离时，开始自动切换到说精准自动驾驶模式下行驶，然后精准行驶，慢慢地实现与充电接口的精准对接。如图3所示。
可以看出，本发明的实施例在达到相应的位置后，通过自动切换一般自动驾驶模式到精准自动驾驶模式，能实现在自动充电和自动加水过程中的精确控制，同时不影响一般自动驾驶场景下的控制效果，从而满足了无人驾驶洗地车的自动充电和自动加水的控制需要。
参见图5所示，本发明实施例的第二方面是提供一种无人驾驶洗地车控制装置，包括：
第一确定模块51，用于根据预设信息，确定待驶向的目标对象；
计算模块52，用于根据自车与所述目标对象的坐标位置，计算所述自车与所述目标对象之间的距离值；当所述距离值属于预设阀值范围内时，计算所述自车车轮的目标转角、占空比；
第二确定模块53，用于根据所述目标转角，确定所述自车的目标方向；
控制模块54，用于根据所述占空比以及预设目标速度，确定所述自车的目标转速，以使所述自车根据所述目标方向以及所述目标转速行驶。
所述计算模块具体用于：根据所述自车预设的规划路径，以及所述自车的当前定位信息，计算所述自车前轮的目标转角。利用电流传感器检测所述自车的车轮驱动电机的实际电流；根据所述实际电流以及预设目标电流，计算出所述自车车轮驱动电机闭环控制的占空比。
控制模块具体用于：根据所述目标速度以及通过轮速计获取的所述自车车轮的实际速度，对车轮驱动电机的电流进行控制；根据所述目标转角及获取到的所述自车车轮的实际转角，对车轮的转速进行控制；通过对所述电流进行控制以及对所述转速进行控制，根据得到的目标转速以使所述自车根据所述目标方向以及所述目标转速行驶。
本发明实施例的第三方面是提供一种设备，包括至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行所述的方法。
本发明在向目标对象靠近时，采用精准控制，保证精准依靠在预定的目标位置，从而提升了纵向控制精度；自动切换分为一般自动驾驶控制和精准自动驾驶模式两种模式，切换过程流畅。
本发明有效地解决了目前的低速无人驾驶领域中的无人驾驶车，由于所有的控制过程都按照汽车的自动驾驶控制方式进行控制，导致其控制的整个环路的延迟较大以及分辨率的影响，无法实现位置的厘米级的精准稳定的控制性能。导致目前很多采用传统方式的自动充电和自动加水过程控制困难、成功率较低的问题，实现了对无人洗地车的精确控制。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种无人驾驶洗地车控制方法，其特征在于，包括步骤：
根据预设信息，确定待驶向的目标对象；
根据自车与所述目标对象的坐标位置，计算所述自车与所述目标对象之间的距离值；
当所述距离值属于预设阀值范围内时，计算所述自车车轮的目标转角、占空比；
根据所述目标转角，确定所述自车的目标方向；
根据所述占空比以及预设目标速度，确定所述自车的目标转速，以使所述自车根据所述目标方向以及所述目标转速行驶。
2.根据权利要求1所述无人驾驶洗地车的控制方法，其特征在于，所述计算所述自车车轮的目标转角，包括：
根据所述自车预设的规划路径，以及所述自车的当前定位信息，计算所述自车前轮的目标转角。
3.根据权利要求1所述无人驾驶洗地车的控制方法，其特征在于，所述计算所述自车的占空比，包括：
利用电流传感器检测所述自车的车轮驱动电机的实际电流；根据所述实际电流以及预设目标电流，计算出所述自车车轮驱动电机闭环控制的占空比。
4.根据权利要求1所述无人驾驶洗地车的控制方法，其特征在于，所述根据所述占空比以及预设目标速度，确定所述自车的目标转速，以使所述自车根据所述目标方向以及所述目标转速行驶，包括：
根据所述目标速度以及通过轮速计获取的所述自车车轮的实际速度，对车轮驱动电机的电流进行控制；
根据所述目标转角及获取到的所述自车车轮的实际转角，对车轮的转速进行控制；
通过对所述电流进行控制以及对所述转速进行控制，根据得到的目标转速以使所述自车根据所述目标方向以及所述目标转速行驶。
5.根据权利要求1所述无人驾驶洗地车的控制方法，其特征在于，所述目标对象为无人驾驶洗地车的自动充电柱或自动加水站，根据轮速控制车辆纵向行驶厘米级定位停在目标位置后，与目标对象对接对合，进行自动充电或自动加水操作。
6.一种无人驾驶洗地车控制装置，其特征在于，包括：
第一确定模块，用于根据预设信息，确定待驶向的目标对象；
计算模块，用于根据自车与所述目标对象的坐标位置，计算所述自车与所述目标对象之间的距离值；当所述距离值属于预设阀值范围内时，计算所述自车车轮的目标转角、占空比；
第二确定模块，用于根据所述目标转角，确定所述自车的目标方向；
控制模块，用于根据所述占空比以及预设目标速度，确定所述自车的目标转速，以使所述自车根据所述目标方向以及所述目标转速行驶。
7.一种设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-5中任一项所述的方法。
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