全方位移动泊车机器人的运动纠偏和车辆对位方法研究

作     者：杨思琪 

作者单位：华中科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈学东

授予年度：2020年

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 082303[工学-交通运输规划与管理] 0804[工学-仪器科学与技术] 0802[工学-机械工程] 082302[工学-交通信息工程及控制] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：泊车机器人 运动纠偏 轨迹规划 车辆对位 激光雷达定位 

摘      要：随着经济快速增长和城镇化水平不断提高,我国汽车保有量持续攀升,核心城区寸土寸金,汽车数量激增和城市停车位稀缺的矛盾日益凸显,而使用自动泊车机器人取代人工停车取车,可显著提升停车场土地利用率,能够有效地缓解“停车难的问题。不同类型的泊车机器人中,无车台板全方位移动泊车机器人无需借助外部装置,灵活度高、机动性强,但同时技术难度更大,尤其体现在运动纠偏和车辆对位等控制技术方面。本文针对国内外泊车机器人及其运动控制方法和定位技术的研究现状进行了调研,随后确定了四轮独立驱动四轮独立转向的夹持型泊车机器人方案,并对其相关参数进行了定义,对其建立了运动学以及车辆对位场景的数学模型。针对泊车机器人运动纠偏控制,对两种简化纠偏轨迹进行了对比选择,并结合机器人的电机特性,采用电机五次曲线计算出平滑的运动纠偏轨迹;设计了轨迹跟随控制器实现闭环控制,联合Matlab和Adams对整个运动纠偏过程进行仿真。针对泊车机器人车辆对位方法,设计了双激光雷达车辆对位方案,并设计了基于改进DBSCAN和最小二乘法的激光雷达数据处理算法,采集数据对算法进行仿真验证其可行性。最后根据应用场景设计试验,在泊车机器人实验平台上完成了性能测试。对泊车机器人运动纠偏轨迹算法进行了测试,分为单初始位置偏置纠正试验和连续运动纠偏试验,验证其精度是否满足运动纠偏要求。并测试了泊车机器人车辆对位方案,得到其算法稳定性精度和准确性精度,并完成进车试验验证其可行性。试验表明,本文所提出的运动纠偏轨迹算法和车辆对位方法能够满足运动精度以及定位精度要求。