Eine robuste Seitensteuerungsarchitektur für die Führung von Geländewagen auf verformbaren Böden

Um die Herausforderungen der mobilen Robotik off-road zu meistern, haben wir eine innovative Lösung für die seitliche Steuerung von Fahrzeugen mit einer vorderen Lenkachse entwickelt. Dieser Ansatz gewährleistet Stabilität und minimiert den seitlichen Fehler bei der Bahnverfolgung und ist gleichzeitig robust gegenüber Schwankungen der Reifen-Boden-Interaktion und der Fahrzeuggeschwindigkeit. Die theoretische Studie sowie die experimentellen Ergebnisse, die mit unserem off-road KIPP erzielt wurden, werden in diesem Zeitschriftenartikel vorgestellt.

In diesem Beitrag wird eine neuartige Seitenführungsstrategie für autonome Bodenfahrzeuge vorgestellt, die in deformierbaren Umgebungen operieren. Die Strategie kombiniert einen geometrischen Algorithmus mit einem dynamischen Regler, um die Vorteile beider Methoden zu nutzen. Der geometrische Algorithmus basiert auf einer modifizierten Pure-Pursuit-Methode, die den lateralen Fehler unter Berücksichtigung eines dynamischen Parameters berechnet, der mit der Vorausschau-Distanz verbunden ist. Der Regler berücksichtigt Modellunsicherheiten und zeitvariable Parameter in einer gitterbasierten LPV-Synthese (Linear Parameter Varying). Zur Validierung der vorgeschlagenen Steuerungsarchitektur wurde ein spezieller off-road verwendet, der verformbare Böden berücksichtigt. Die Wirksamkeit und Robustheit der vorgeschlagenen Querführungsstrategie wurde durch die Integration und Validierung der Regelungsarchitektur in einem Fahrzeugprototyp nachgewiesen. Die Ergebnisse zeigen, dass der vorgeschlagene Ansatz effektiv mit komplexen und unsicheren deformierbaren Umgebungen umgehen kann. Insgesamt wird in dieser Studie eine neue Seitenführungsstrategie vorgestellt, die die Leistung und Zuverlässigkeit von autonomen Bodenfahrzeugen in schwierigen Umgebungen erhöht.