4WID-4WIS智能车阿克曼转向轨迹规划及位置估算

作者：时培成; 陈旭; 杨爱喜; 章亮

来源：工程设计学报, 2022, 29(02): 123-132.

DOI：10.3785/j.issn.1006-754X.2022.00.032

• 四轮独立驱动与四轮独立转向(4WID-4WIS)
• 阿克曼转向
• 贝塞尔曲线
• 轨迹规划

针对四轮独立驱动与四轮独立转向（four-wheel independent drive and four-wheel independent steering, 4WID-4WIS）智能车的转向行驶工况，基于阿克曼转向原理，提出一种利用三阶贝塞尔曲线进行轨迹规划的新方法。首先，采用最优函数获取一条满足智能车初始状态约束、目标状态约束和曲率连续约束且曲率差值最小的最优轨迹。然后，提出一种位置估算算法，即基于惯性导航系统测量的航向角和编码器的脉冲数对智能车的位置增量进行计算，从而估算其行驶时的位置，并推算运行轨迹的长度。最后，在MATLAB软件中对所规划的智能车轨迹进行仿真计算，并在实车试验平台上验证轨迹规划方法和位置估算算法的合理性和可行性。结果表明，4WID-4WIS智能车能够按规划的轨迹行驶到给定终点，其横向位置估算误差为0.19%，纵向位置估算误差为0.20%，运行轨迹长度推算误差为0.22%；相比于其他里程计算法、测距法等单一算法，所提出的位置估算算法的精度高，可为其他移动机器人的轨迹规划和位置估算提供参考。

• 单位
  安徽工程大学; 浙江大学