泊車AGV(自動(dòng)導(dǎo)引車)是為解決城市發(fā)展中的停車問題而設(shè)計(jì)的一種新型移動(dòng)機(jī)器人。由于它能有效節(jié)省泊車空間、提高泊車效率,因此被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用到了平面停車場(chǎng)和立體車庫(kù)中。但是,現(xiàn)有的泊車AGV系統(tǒng)需要用戶主動(dòng)調(diào)整車輛位姿,將其準(zhǔn)確開到指定的機(jī)械平臺(tái)上,這在一定程度上增加了泊車難度和泊車風(fēng)險(xiǎn),降低了泊車體驗(yàn),限制了泊車的靈活性。針對(duì)這些局限性,本文確定了以全局視覺系統(tǒng)和泊車AGV局部系統(tǒng)組成的車輛位姿檢測(cè)系統(tǒng)方案。為了確保目標(biāo)車輛在泊車AGV上傳感器的視野范圍之內(nèi),本文利用全局相機(jī),對(duì)目標(biāo)車輛在泊車緩沖區(qū)中的位姿進(jìn)行了粗估。考慮到泊車的安全性,本文基于混合高斯模型,對(duì)泊車緩沖區(qū)中的動(dòng)態(tài)物體進(jìn)行了有效檢測(cè)。當(dāng)泊車緩沖區(qū)處于靜止?fàn)顟B(tài)后,對(duì)目標(biāo)車輛的外形輪廓進(jìn)行了提取,并基于輪廓的中軸線,過(guò)濾了后視鏡等車身突出輪廓點(diǎn),擬合了車輛矩形特征。結(jié)合泊車緩沖區(qū)邊框角點(diǎn)和目標(biāo)車輛矩形角點(diǎn),完成了對(duì)目標(biāo)車輛位姿的粗估,之后調(diào)整泊車AGV的初始位姿,實(shí)現(xiàn)了泊車AGV和目標(biāo)車輛的粗對(duì)齊。針對(duì)傳感器在泊車AGV上的安裝高度很低,傳統(tǒng)的車輛位姿估計(jì)算法無(wú)法應(yīng)用的問題,本文提出了基于車輪點(diǎn)云對(duì)稱性特征的車輛位姿精確估計(jì)方法,并基于二維激光雷達(dá)論證了這一方案的可行性。為了獲取更高的精度和更穩(wěn)定的結(jié)果,本文利用三維激光雷達(dá)作了更進(jìn)一步的研究。由于目標(biāo)車輛點(diǎn)云是非地面點(diǎn)云的一部分,本文提出了網(wǎng)格法和SVM(支持向量機(jī))分類器相結(jié)合的地面點(diǎn)云分割算法,在分離地面后,利用懸空物提取算法和歐氏聚類算法,對(duì)扇形興趣區(qū)域內(nèi)的車輪點(diǎn)云進(jìn)行了有效提取,并基于ICP(迭代最近點(diǎn))算法校正了車輪點(diǎn)云的對(duì)稱面,完成了對(duì)目標(biāo)車輛位姿的精確估計(jì)。同時(shí),采用SAC-IA(采樣一致性初始配準(zhǔn))算法和ICP算法結(jié)合,將任意位置的車輪點(diǎn)云和零點(diǎn)位置的車輪點(diǎn)云配準(zhǔn),并基于配準(zhǔn)的歐氏適應(yīng)度評(píng)分,評(píng)估了算法精度。最后,本文搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái),進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試和算法驗(yàn)證,并基于ROS(機(jī)器人操作系統(tǒng))和QT,設(shè)計(jì)了上位機(jī)軟件。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TP242;TP391.41
【部分圖文】：

工業(yè) 4.0 和“中國(guó)制造 2025”被提出之后，更智能、更高效、更環(huán)保得到了大力發(fā)展，越來(lái)越多的工業(yè)機(jī)器人取代人工，成為了工業(yè)生。AGV（自動(dòng)導(dǎo)引車）作為工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域的重要分支之一，發(fā)展迅物流行業(yè)的應(yīng)用增幅最大。與龐大的物流行業(yè)相比，另一個(gè)新興行器人行業(yè)，正以迅猛的勢(shì)頭悄悄崛起。著機(jī)動(dòng)車數(shù)量的逐漸增多，城市可開發(fā)土地的不斷減少，停車事故頻難找、停車空間不足等一系列停車問題日益涌現(xiàn)。針對(duì)這些停車問多的智能停車系統(tǒng)被推廣，其中大部分都旨在輔助用戶停車，以提全性[1-2]以及減少尋找車位的時(shí)間消耗[3]。對(duì)于停車空間的節(jié)省，立決方案之一，但其建造受環(huán)境所限，而且現(xiàn)在各大城市數(shù)量最大的平面停車場(chǎng)，用立體車庫(kù)完全去替代這些平面停車場(chǎng)不太可能。作為一種智能靈活的移動(dòng)機(jī)器人，不僅能應(yīng)用在立體車庫(kù)中，也能在中被推廣。由于它不需要為每個(gè)車位預(yù)留左右開門和車輛進(jìn)出的空程度上增加了單位面積內(nèi)的車位數(shù)量，有效節(jié)省了停車空間，如圖 1時(shí)，借助泊車 AGV，用戶不再需要將車開進(jìn)停車場(chǎng)內(nèi)部，節(jié)省了用

統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與研究，這能為實(shí)現(xiàn)安全、自動(dòng)、高效的智能泊車奠定良好基礎(chǔ)，從而幫助解決當(dāng)前城市發(fā)展中面臨的停車難題，促進(jìn)智慧城市的構(gòu)建，因此對(duì)本課題的研究非常有意義。1.3 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀1.3.1 AGV 研究現(xiàn)狀A(yù)GV 又稱為自動(dòng)導(dǎo)引車，屬于移動(dòng)機(jī)器人范疇，現(xiàn)已在各工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用[5]。目前，AGV 根據(jù)發(fā)展的領(lǐng)域可以分為港口 AGV[6]、倉(cāng)儲(chǔ)物流AGV、泊車 AGV 以及無(wú)人駕駛領(lǐng)域的智能 AGV 等。2017 年 5 月，青島港全自動(dòng)化碼頭正式建成運(yùn)營(yíng)，這是亞洲首個(gè)無(wú)人化碼頭，整個(gè)碼頭結(jié)合大數(shù)據(jù)平臺(tái)，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，形成了一個(gè)統(tǒng)一的智能控制中心，如圖 1-2 a)所示。在 AGV 的作業(yè)下，碼頭的整體工作效率比普通碼頭增加了30%，但操作人員卻減少了 70%，這使得裝卸成本有了大幅降低。2017 年 12 月，全球最大的無(wú)人化碼頭，上海洋山四期自動(dòng)化碼頭開始啟用，首批投入的 AGV多達(dá) 50 臺(tái)，整個(gè)調(diào)度系統(tǒng)十分復(fù)雜卻高效有序，如圖 1-2 b)所示。

倉(cāng)儲(chǔ)AGV
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