机械工程学报 ›› 2026, Vol. 62 ›› Issue (8): 410-431.doi: 10.3901/JME.260287
姜小龙1, 李洋1,2, 滕景佳1, 黄文杰1, 秦洪懋1,2, 胡满江1,2, 李国法3, 边有钢1,2
JIANG Xiaolong1, LI Yang1,2, TENG Jingjia1, HUANG Wenjie1, QIN Hongmao1,2, HU Manjiang1,2, LI Guofa3, BIAN Yougang1,2
摘要: 四轮独立转向(Four-wheel independent steering,4WIS)车辆具备卓越的机动性,能够在复杂环境中实现更灵活的运动控制。然而,现有轨迹规划方法尚未充分挖掘4WIS车辆的运动特性,并普遍采用固定数量的圆盘近似车辆轮廓实现避障约束,难以兼顾避障精度与计算效率,且对动态环境的适应能力不足。针对上述问题,提出一种面向非结构化狭窄环境4WIS车辆动态轨迹优化方法。首先,改进混合A*算法,考虑4WIS车辆多种模式运动特性改进算法的节点扩展和代价函数,并设计航向角动态调整策略,提出自适应多圆盘碰撞检测方法,自适应调整碰撞检测模型以适应复杂环境,并提高算法搜索效率。其次,构建4WIS车辆轨迹优化模型,提出基于自适应多圆盘避障约束,基于不同路径点对应的碰撞检测模型构建行车走廊以线性化避障约束,提高算法在复杂环境下的求解成功率和计算效率。然后,针对动态环境轨迹规划问题,提出基于模糊动态窗口法的局部轨迹重规划方法,实现对动态障碍物或新增静态障碍物的避让。仿真试验表明所提算法能生成平滑无碰撞的运动轨迹,在复杂环境下相比传统混合A*算法,成功率提高了11.25%,计算时间减少了27.64 s,显著提高了4WIS车辆在复杂场景中轨迹规划效率与安全性。
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