Eine robuste Architektur für die seitliche Steuerung von Geländefahrzeugen auf verformbaren Böden

Um den Herausforderungen der mobilen Offroad-Robotik zu begegnen, haben wir eine innovative Seitensteuerungslösung für Fahrzeuge mit Vorderlenkachse entwickelt. Dieser Ansatz gewährleistet Stabilität und minimiert seitliche Fehler bei der Trajektorienverfolgung. Gleichzeitig ist er robust gegenüber Schwankungen der Wechselwirkung zwischen Reifen und Boden sowie der Fahrzeuggeschwindigkeit. Die theoretische Studie wird zusammen mit den experimentellen Ergebnissen unseres Geländewagens KIPP in diesem Fachzeitschriftenartikel vorgestellt.

In diesem Artikel wird eine neuartige Querführungsstrategie für autonome Bodenfahrzeuge vorgestellt, die in verformbaren Umgebungen eingesetzt werden. Die Strategie kombiniert einen geometrischen Algorithmus mit einer dynamischen Steuerung, um die Vorteile beider Methoden zu nutzen. Der geometrische Algorithmus basiert auf einer modifizierten Pure Pursuit-Methode, bei der der laterale Fehler unter Berücksichtigung eines dynamischen Parameters berechnet wird, der mit der vorausschauenden Entfernung verknüpft ist. Der Controller berücksichtigt Modellunsicherheiten und zeitvariable Parameter in einer gitterbasierten LPV-Synthese (Linear Parameter Variating). Zur Validierung der vorgeschlagenen Regelungsarchitektur wurde ein spezieller Geländefahrzeug-Simulator verwendet, der verformbare Böden berücksichtigte. Die Wirksamkeit und Robustheit der vorgeschlagenen Querführungsstrategie wurden durch die Integration und Validierung der Steuerungsarchitektur an einem Fahrzeugprototyp demonstriert. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass mit dem vorgeschlagenen Ansatz komplexe und unsichere, verformbare Umgebungen effektiv bewältigt werden konnten. Insgesamt wird in dieser Studie eine neue Strategie zur seitlichen Führung vorgestellt, die die Leistung und Zuverlässigkeit autonomer Bodenfahrzeuge in schwierigen Umgebungen verbessert.