BACKGROUND: The motion of an unmanned tractor can be represented in the form of elementary primitives, one of which is the ‘single lane change’ maneuver. Taking into account the kinematic limitations of a wheeled mover with front steerable wheels, it is necessary to calculate in advance the coordinates of the beginning of the maneuver depending on the magnitude of the displacement and the motion velocity for accurate and effective planning of the motion path.
OBJECTIVE: Development of a mathematical model of the motion of an unmanned wheeled tractor with front steerable wheels when performing the ‘single lane change’ maneuver, obtaining analytical dependences of the length of the maneuver and the time of the control signal from the motion velocity and the required displacement value.
METHODS: To achieve this aim, the mathematical model of the kinematics of the curvilinear motion of a wheeled tractor with front steerable wheels was developed. The description of the maneuver and possible motion paths are given.
RESULTS: During the theoretical study, the dependences of the time of the control signal and the length of the maneuver were obtained, depending on the required amount of displacement when the tractor is moving at various velocities. The approximation of the obtained data made it possible to obtain analytical dependencies.
CONCLUSIONS: The obtained dependencies can be used to control unmanned tractors with front steerable wheels at various displacement values and when moving at various velocities to perform the ‘single lane change’ maneuver clearly at specified waypoints.
Обоснование. Движение беспилотного трактора можно представить в виде элементарных примитивов, одним из которых является манёвр «переставка». Учитывая кинематические ограничения колёсного движителя с передними управляемыми колёсами, необходимо заранее вычислять координаты начала манёвра в зависимости от величины смещения и скорости движения для точного и эффективного планирования траектории движения.
Цель работы — разработка математической модели движения беспилотного колёсного трактора с передними управляемыми колёсами при выполнении манёвра «переставка», получение аналитических зависимостей длины манёвра и времени подачи управляющего сигнала от скорости движения и требуемой величины смещения.
Методы. Для достижения поставленной цели была разработана математическая модель кинематики криволинейного движения колёсного трактора с передними поворотными колёсами. Приведено описание манёвра, возможные траектории движения.
Результаты. В ходе теоретических исследований получены зависимости времени подачи управляющего сигнала и длины манёвра от необходимой величины смещения при движении трактора с различными скоростями. Аппроксимация полученных данных позволила получить аналитические зависимости.
Заключение. Полученные зависимости могут быть использованы для управления беспилотными тракторами с передними управляемыми колёсами при различной величине смещения и при движении с различной скоростью для выполнения манёвра «переставка» чётко в заданных путевых точках.