[发明专利]无人自走车的导引控制方法

权利要求书

1.一种无人自走车的导引控制方法，其特征在于，该无人自走车包括车体、自动导引装置及转向驱动系统，并于该车体包含一个用于驱动与控制转向的舵轮及至少两个辅助转向的转轮，该自动导引装置用于对该车体进行位置与姿态的定位，并生成一预定规划的目标路径，以供该转向驱动系统驱动该车体的舵轮依循该目标路径运行，该路径导引方法包括下列的步骤：

(A)该自动导引装置取得该车体中心的位置在全局坐标系中建立车辆坐标系，并取得该车体当前姿态角进行坐标系转换，以建立本地坐标系；

(B)计算该车体中心至该目标路径其中一目标点的最短距离，并根据几何关系计算该车体中心与该目标点间的夹角，以及该车体中心至该目标点的旋转半径；

(C)取得该车体中心的速度，并根据该最短距离计算该车体的舵轮转向至该目标点所需的旋转半径及转角：

其中D为该最短距离；R为该舵轮转向至该目标点的旋转半径；l为该舵轮中心至该两个转轮中心联线的中点的距离；w为该两个转轮的中点至该舵轮的旋转半径的原点的距离；θ_S为该舵轮转向至该目标点的转角；

(D)该转向驱动系统根据该计算得到的转角控制该车体的舵轮转向至对应的位置。

2.如权利要求1所述的无人自走车的导引控制方法，其特征在于，该自动导引装置包含用于对该车体的位置与姿态进行定位的传感器模块及用于生成该目标路径的路径规划单元。

3.如权利要求1所述的无人自走车的导引控制方法，其特征在于，该步骤(A)为利用旋转矩阵进行坐标系转换：

其中θ为该车体当前姿态角；X_C为全局坐标系的Y_G轴与车辆坐标系的Y_GM轴的间距；Y_C为全局坐标系的X_G轴与车辆坐标系的X_GM轴的间距；X_G，Y_G为该目标点在全局坐标系中的坐标；X_L，Y_L为目标点在本地坐标系中的坐标。

4.如权利要求1所述的无人自走车的导引控制方法，其特征在于，该步骤(B)计算的方式为根据直角三角形的几何关系得到：

其中D为该车体中心至该目标点的最短距离；θ_S为该车体中心与该目标点间的夹角；R为该车体中心至该目标点的旋转半径。

5.如权利要求1所述的无人自走车的导引控制方法，其特征在于，该步骤(D)完成该车体的舵轮转向，再执行下一步骤：

(E)该自动导引装置计算该车体的当前位置、旋转半径与该目标路径间的误差量，并根据该误差量采用PID控制得到该车体修正后的速度及旋转半径，再采用逆运动学以反推的方式计算该车体移动至该目标路径上所需的速度或加速度，使该转向驱动系统控制该车体的舵轮来修正调整该车体的当前位置与旋转半径，直到完成该车体的路径导引控制。