本發(fā)明屬于智能交通控制，涉及一種基于交通行走控制單元的動態(tài)隊列控制與行走方法。

背景技術(shù)：

1、隨著科技的發(fā)展，機器人技術(shù)在各個領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。特別是在交通領(lǐng)域，機器人的應(yīng)用不僅可以提高交通效率，還可以減少人為錯誤導致的事故。諸如潮汐機器人控制潮汐車道、隊列機器人護學、交通信號控制機器人等此類的需要組隊應(yīng)用的組隊行走機器人也越來越普遍，然而，現(xiàn)有的機器人組隊行走技術(shù)仍存在一些問題，如同步性差、定位不準等，這些問題可能導致整排機器人傾倒，影響交通安全和效率。

2、首先，現(xiàn)有的機器人組隊行走技術(shù)中，各單元間的機械連接結(jié)構(gòu)一般采用金屬鏈接。這種結(jié)構(gòu)雖然可以保證機器人之間的緊密連接，但是由于金屬鏈接的剛性較大，當某個機器人出現(xiàn)誤差時，可能會引起整個隊列的誤差累積，從而導致整排機器人傾倒。此外，金屬鏈接的結(jié)構(gòu)也容易導致機器人之間的摩擦增大，進一步影響機器人的行走速度和穩(wěn)定性。

3、其次，現(xiàn)有的機器人組隊行走技術(shù)中，各單元電機由于電量的變化也可能造成行走速度的誤差。當機器人長時間工作后，電池電量會逐漸下降，這會導致機器人的行走速度變慢，從而影響到整個隊列的同步性和穩(wěn)定性。同時，電機參數(shù)的差異也會產(chǎn)生累積誤差，進一步影響到機器人的定位精度和行走穩(wěn)定性。

4、再次，在現(xiàn)有的機器人組隊行走技術(shù)中，除機械連接和電機參數(shù)等因素外，環(huán)境因素對機器人隊列的穩(wěn)定性和行走精度也有顯著影響。具體來說，行進部件的磨損、地面不平整、地面摩擦系數(shù)的變化、自然風阻以及列陣在面對不同風向時的變化，都會導致機器人之間的行走同步性差、誤差累積等問題。此外，在雨雪等復雜氣候條件下，機器人行走過程中的濕滑、溫度變化、濕度波動等都會對機器人的運動性能造成干擾，進一步影響隊列的穩(wěn)定性和行進精度。這些環(huán)境因素的多變性使得機器人隊列的同步性和定位精度更加難以保障。

5、并且，在現(xiàn)有的機器人組隊行走技術(shù)中，各單元之間的通信通常采用無線通信方式。雖然無線通信具有安裝方便、成本較低等優(yōu)點，但其通信距離有限，且容易受到外界干擾，導致通信不穩(wěn)定。此外，無線通信還需要占用一定的頻譜資源，可能會與其他設(shè)備產(chǎn)生沖突。并且，各單元間的行走糾偏往往依賴于中央控制系統(tǒng)的統(tǒng)一指令，這種方式在一定程度上限制了各單元之間的獨立性。當某個單元出現(xiàn)誤差或故障時，可能需要整個隊列停止行走進行調(diào)整，甚至可能需要等待下一個校正周期才能進行調(diào)整，這無疑降低了系統(tǒng)的靈活性，增加了系統(tǒng)的風險。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述問題，本發(fā)明提出了一種基于交通行走控制單元的動態(tài)隊列控制與行走方法，旨在提高機器人組隊行走的同步性和穩(wěn)定性。通過設(shè)置主控單元采用總線連接方式控制從動單元，各從動單元實現(xiàn)行走獨立校正糾偏，有效地解決了現(xiàn)有的機器人組隊行走技術(shù)存在行走糾偏獨立性不足、通信可靠性差以及校正周期受限等問題，提高了機器人組隊行走的同步性和穩(wěn)定性。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

3、一種基于交通行走控制單元的動態(tài)隊列控制與行走方法，包括

4、s1：交通行走控制單元隊列初始化；

5、s11：確認交通行走控制單元隊列中的主控單元和從動單元；

6、所述從動單元包括第一控制編碼器、第二控制編碼器和第三控制編碼器，所述交通行走設(shè)備包括第一主動輪、第二主動輪和第一標定輪；其中，所述第一主動輪與所述第二主動輪為萬向輪，可控制交通行走控制單元執(zhí)行行走、轉(zhuǎn)彎和掉頭動作；

7、所述第一控制編碼器用于控制第一主動輪，所述第二控制編碼器用于控制第二主動輪，所述第三控制編碼器用于控制第一標定輪。

8、s12：所述主控單元與若干所述從動單元通過總線連接，并確認通信正常；

9、s13：配置所述主控單元和所述從動單元的初始參數(shù)；

10、s14：所述主控單元向所述從動單元發(fā)送控制信息，所述從動單元用于接收所述主控單元的指令，用于控制交通行走設(shè)備的行走；所述控制信息包括隊列行走距離、啟動指令和停止指令。

11、s2：交通行走控制單元自校準；

12、對于任意的第一控制編碼器、第二控制編碼器和第三控制編碼器每個有效電平信號周期進行多次采樣，采樣次數(shù)設(shè)為n，每次采樣的結(jié)果為si，其中i表示第i次采樣，si=1表示高電平，si=0表示低電平。對于連續(xù)n次采樣，存在1≤j≤n-m+1，滿足，則認為是有效電平，否則，則認為是干擾信號，進行濾除，重新進行采樣計算；

13、其中，m表示連續(xù)采樣均為高電平的次數(shù)，n表示一個有效電平周期內(nèi)設(shè)置的總采樣次數(shù)，j表示采樣結(jié)果為高電平的第j次采樣，m、n、j均為正整數(shù)，m≥3，n＞m，1≤j≤n-m+1。

14、s3：交通行走控制單元隊列控制；

15、s31：交通行走控制單元獨立行走糾偏；

16、設(shè)第一控制編碼器和第二控制編碼器每間隔δt進行一次糾偏檢測，第一控制編碼器和第二控制編碼器在t時刻的累積行走距離分別為l1(t)和l2(t)，每間隔δt計算l1(t)和l2(t)的差值，并與設(shè)定的偏差閾值q進行比較，若當前時刻l1(t)和l2(t)滿足∣l1(t)-l2(t)∣＞q，則進行糾偏操作，直到∣l1?l2∣<q；

17、累積行走距離l1(t)和l2(t)的計算步驟如下：

18、設(shè)每經(jīng)過δt的時間間隔進行一次第一控制編碼器和第二控制編碼器實時行走距離的累加計算：

19、

20、其中，v1(t)和?v2(t)分別表示第一控制編碼器和第二控制編碼器在時間t時刻的瞬時速度，t表示時間變量。

21、s32：交通行走控制單元動態(tài)調(diào)整；

22、設(shè)第一控制編碼器的行走速度為?v1，對應(yīng)行走距離?l1；第二控制編碼器的行走速度為?v2，對應(yīng)行走距離?l2。初始時?v1=v2，當開始糾偏時，調(diào)整速度使得兩個編碼器的行走距離趨于一致：

23、

24、其中?k是一個動態(tài)調(diào)整系數(shù)，直至l1(t)=l2(t)且v1’(t)=v2’(t)。

25、s4：交通行走控制單元行走距離修正；

26、s41：對于任意的第一控制編碼器和第二控制編碼器，計算第一主動輪和第二主動輪的實際行走距離：；

27、s42：計算偏移距離：偏移距離δd為t時刻既定直線軌跡行走距離l0（t）與實際行走距離lad（t）之差：δd=lad（t）-l0（t）；

28、s43：修正后的行走距離為：lnew=l0+δd，l0為交通行走設(shè)備既定直線軌跡的距離。

29、其中，l0（t）計算步驟如下：

30、設(shè)第一控制編碼器和第二控制編碼器的脈沖數(shù)分別為p1（t）和p2（t），且p1（t）=p2（t）。

31、預設(shè)單位脈沖對應(yīng)的單位行走距離為lunit=l0/pto，其中，l0為交通行走設(shè)備既定直線軌跡的距離，pto為交通行走設(shè)備既定直線軌跡的理論脈沖總數(shù)；

32、計算當前時刻t的既定行走距離為l0（t）=p1（t）*l0/pto=p2（t）*l0/pto。

33、s5：交通行走控制單元誤動作排除；

34、s51：每經(jīng)過時間間隔δt對第一主動輪、第二主動輪和第一標定輪進行增量計算；

35、第一主動輪δt時間間隔增量：δl1(t)=l1(t+δt)-l1(t)

36、第二主動輪δt時間間隔增量：δl2(t)=l2(t+δt)-l2(t)

37、第一標定輪δt時間間隔增量：δlnew(t)=lnew(t+δt)-lnew(t)

38、s52：誤動作糾正；

39、設(shè)定一個閾值q，如果∣δl1(t)-δlnew(t)∣>q，則認為第一主動輪有誤動作，調(diào)整第一控制編碼器的速度或位置，使得δp1(t)接近δp3(t)。

40、如果∣δl2(t)-δlnew(t)∣>q∣，則認為第二主動輪有誤動作，調(diào)整第二控制編碼器的速度或位置，使得δp2(t)接近δp3(t)。

41、s6：交通行走控制單元運行保護。

42、第一控制編碼器與第二控制編碼器同步設(shè)置緩起和緩停；

43、主控單元實時監(jiān)控整個隊列的狀態(tài)，包括每個單元的位置、速度和糾偏情況。

44、如果發(fā)現(xiàn)異?；蚱钸^大，主控單元可以發(fā)送額外的指令進行調(diào)整。

45、本發(fā)明的工作原理及有益效果為：

46、1.降低系統(tǒng)復雜度和維護成本：采用總線連接的方式，將各從動單元連接在一起，形成了一個穩(wěn)定的通信網(wǎng)絡(luò)。與傳統(tǒng)的無線通信方式相比，總線連接方式更加穩(wěn)定可靠，不易受到外界干擾，且不需要占用頻譜資源，這種通信方式不僅提高了通信的可靠性，還降低了系統(tǒng)的復雜度和維護成本。

47、2.減少誤差累積，提高行走精度：每個從動單元可以根據(jù)自身的情況實時進行糾偏，校正周期的極小間隔設(shè)置，減少誤差累積，使得每個行走單元在產(chǎn)生誤差時能夠及時的進行糾偏，校正回到主控單元下發(fā)的既定指令路線中，各個從動單元雖然獨立控制，但是卻始終在主控單元的指令下實時調(diào)整，大大提高了系統(tǒng)的行走精度和靈活性。

48、3.增強系統(tǒng)安全性：引入了實時校正周期的概念，使得各從動單元可以根據(jù)實際情況及時進行糾偏操作，大大提高了系統(tǒng)的行走精度，從而保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

49、4.動態(tài)調(diào)整與優(yōu)化路徑：通過實時計算累積行走距離并與預設(shè)值進行比較，當發(fā)現(xiàn)累積誤差超過設(shè)定的閾值時，能夠立即觸發(fā)糾偏機制，并對主控單元下發(fā)的既定路線距離進行修正。這一動態(tài)調(diào)整過程確保了機器人隊伍能夠持續(xù)沿正確路徑前進，即使在復雜多變的環(huán)境中也能保持高效運作。

50、5.提升響應(yīng)速度和適應(yīng)性：由于采用了實時監(jiān)測和即時糾偏的策略，系統(tǒng)對于突發(fā)狀況如障礙物出現(xiàn)、地面條件變化（如濕滑、積水、積雪等）等自然因素干擾的響應(yīng)速度更快，適應(yīng)性更強，有助于避免潛在的安全隱患。