[发明专利]一种面向无人自行车的局部避障路径规划方法

权利要求书

1.一种面向无人自行车的局部避障路径规划方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)利用环境感知系统所得环境数据将统一到同一坐标系下，并生成环境地图，环境地图包含障碍物地图和自行车道线地图两种类型；

(2)根据一般工况下自行车自主驾驶跟随自行车道线行驶的原则，采用拟合车道中心线作为行驶路径，建立当量包围盒，确定障碍物几何中心，确定避障过程路径；

(3)根据无人自行车与障碍物发生碰撞的条件公式以及选取的路径，无人自行车执行避障步骤。

2.根据权利要求1所述的一种面向无人自行车的局部避障路径规划方法，其特征在于：所述步骤(1)中的所述障碍物地图以极坐标形式给出，坐标原点为无人自行车后轴中心点，包括720个数据，即0.5度一个数据，用来表示该方向上的最近物体离自行车中心的直线距离，如果没有障碍物，其数值设为最大距离值。

3.根据权利要求1所述的一种面向无人自行车的局部避障路径规划方法，其特征在于：所述步骤(1)中的所述自行车道线地图由一组车道线数据组成，用车道线位置数据和线型数据两部分表示，位置数据为车道线上所提取10个采样点的直角坐标，线型包含：路边线、双黄线、单实线、单虚线、停车线、斑马线、禁停线等。

4.根据权利要求1所述的一种面向无人自行车的局部避障路径规划方法，其特征在于：所述步骤(2)中设圆心坐标为O(x₀,y₀,z₀)，无人自行车末端执行器参考点坐标为P(p_x,p_y,p_z)，当式(1)成立时，无人自行车与障碍物发生碰撞。

$\sqrt{{(p_x-x_0)}^2+{(p_y-y_0)}^2+{(p_z-z_0)}^2}\≤r---\left(1\right)$

5.根据权利要求4所述的一种面向无人自行车的局部避障路径规划方法，其特征在于：所述步骤(2)中设障碍物圆心为o，半径为r，无人自行车末端执行器运动起始点为A，目标点为B，避障规划过程中，根据运动路径最短和末端执行器可达空间最大化原则选择多种曲线路径，其中末端点由末端执行器和障碍物的空间尺寸及避碰安全系数决定。

6.根据权利要求1所述的一种面向无人自行车的局部避障路径规划方法，其特征在于：所述步骤(3)按照如下流程进行：(3-1)确定无人自行车工作空间，求解障碍物中心与末端执行器空间坐标；(3-2)将空间圆弧ADB离散化若干控制点，确定避障路径的起点与终点；(3-3)运用运动学逆解求得起点、终点与离散控制点对应无人自行车各部分运动变量；(3-4)对步骤(3)中所得关节变量进行三次样条插值，得到各运动变量的运动函数；(3-5)生成初级行车路径；(3-6)取运动函数极值对应点，进行运动学正解，利用式(1)判断是否与障碍物相碰，检验三次样条插值精度和离散点数目是否符合要求；(3-7)利用符合要求的关节运动函数驱动人的腿部关节，实现无人自行车避障。