[发明专利]用于自动驾驶牵引车与拖斗自动对接的方法

权利要求书

1.一种用于自动驾驶牵引车与拖斗自动对接的方法，其包括牵引车头和拖斗，所述拖斗为长方体结构，所述拖斗包括前轮和后轮，其特征在于：所述牵引车头的尾部中心处设置一牵引底座，所述拖斗前部中心处设置一牵引杆，所述牵引杆可上下移动地枢轴设置在所述拖斗上；所述牵引底座的中心处垂直设置一销孔，所述牵引杆上设置一连接孔，还包括一插销以及驱动所述插销沿所述销孔上下移动的驱动装置，所述牵引底座正面设置有漏斗形的导引槽，所述销孔设置在所述导引槽底部；水平状态时所述牵引杆和导引槽的中心处高度相同；所述牵引底座上还设置一检测所述牵引杆是否沿所述导引槽进入所述销孔的位置传感器；所述位置传感器与所述驱动装置电性连接以在所述牵引杆进入所述销孔后，由所述驱动装置驱动所述插销向下移动，以进入所述连接孔，从而固定所述牵引杆；所述牵引车头前部中心处设置一用以扫描所述牵引车头前方区域的多线激光雷达；

该方法包括以下假设：

a）所述拖斗预先停留在设定的停车位上；

b）所述拖斗受力后可以以一所述前轮为圆心旋转；

c）所述牵引车头从所述拖斗的左后方开始与所述拖斗自动对接，此时所述牵引车头和拖斗的方向相互平行；

d）所述牵引车头和拖斗的外形尺寸以及牵引杆的尺寸信息已知；

该方法包括以下步骤：

1)所述多线激光雷达扫描所述牵引车头的前方区域，并对返回的点云数据进行识别分析，获得所述拖斗的轮廓数据，确定在以所述多线激光雷达为原点的坐标系中所述拖斗的至少三个角的坐标，所述多线激光雷达的位置记为O点；

2）根据所述拖斗的至少三个角A、B、C的坐标计算所述拖斗的宽度L1和长度L2，并根据已知的所述拖斗的外形尺寸以及牵引杆的尺寸信息，计算得到所述牵引杆的连接孔的坐标E（x₁,y₁），所述连接孔的位置记为E点；

3）所述牵引车头向前直线行驶一段距离S，使载货拖斗位于自动驾驶牵引车右后方；仍以O点为原点，则所述连接孔的位置E的坐标为（x₁,y₁+S）；

4）所述牵引车头的尾部中间位置记为O₂，O₂点到O点的距离记为L4，左右轮距记为K，O₂点的坐标则为（x₀，y₀+L4），所述销孔的中心的坐标O₃则为（x₀，y₀+L4+L5），其中L5是所述销孔的中心到O₂点的距离；

5）所述牵引车头前轮向右偏转，偏转角记为α，在保持α不变的情况下倒车；此时，所述销孔的中心的坐标O₃在以圆心O₁，半径r的圆弧上移动；计算α使得确保所述连接孔的中心位置E点位于该圆弧上；

6）在所述牵引车头倒车过程中，即可使所述连接孔与所述销孔准确对接上，所述位置传感器可以判断所述牵引杆是否对接到位，如对接到位，所述驱动装置驱动所述插销向下移动，插入所述连接孔与销孔即可完成所述牵引车头和拖斗的自动对接。

2.根据权利要求1所述的用于自动驾驶牵引车与拖斗自动对接的方法，其特征在于：所述步骤5）中，计算偏转角α的方法是：

5.1）假设位于该圆弧上的任意一个E’点，是由O₃以半径r旋转角度β得到的，则其坐标为（x₀-r+r*cos（β）, y₀+L4+ r*sin（β））；E’点和所述连接孔的中心位置E点重合时，有：x₁=x₀-r+r*cos（β）及y₁+S=y₀+L4+ r*sin（β）；两式中，仅r和β未知，对其进行求解，可得到r；

5.2）该圆弧的半径r=O₁O₃≈O₁O₂= O₁G+1/2K，因此r=L4/tanα+1/2K；式中，仅α未知，对其进行求解，可得到α，其中G点为所述牵引车头右后车轮中心点。

3.根据权利要求1所述的用于自动驾驶牵引车与拖斗自动对接的方法，其特征在于：所述驱动装置包括一电机，所述电机的输出轴上设置一蜗轮，所述插销为与所述蜗轮啮合的蜗杆。