CN114927005B - 基于双舵轮机构的停车机器人控制系统及实现方法 - Google Patents

基于双舵轮机构的停车机器人控制系统及实现方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于双舵轮机构的停车机器人控制系统及实现方法，包括：停车机器人、车辆信息采集模块、中控调度系统、指定车位、车辆放置区和待命区。当车辆停放至指定车位时，中控调度系统发送测量点信息，停车机器人根据测量点信息从待命区行驶至测量点，当到达测量点后，车辆信息采集模块获取发送第一车辆信息，停车机器人接收第一车辆信息，将车辆取起，取车完成后，中控调度系统发送车辆放置区信息，停车机器人根据车辆放置区信息行驶至车辆放置区，将车辆下放至车辆放置区，并返回待命区待命。无需用户花费长时间寻找车位，增强用户停车时的舒适度和提高停车效率。

Description

基于双舵轮机构的停车机器人控制系统及实现方法
技术领域
本发明涉及停车机器人技术领域，特别涉及一种基于双舵轮机构的停车机器人控制系统及实现方法。
背景技术
随着经济的发展，人们对于汽车的需求率和使用量不断增加，传统的停车场面临着人工收费效率慢消耗时间长，用户寻找车位难和倒车难等问题，而智能停车场的制作成本和环境要求都比较高，加上大部分传统停车场改造的可能性又极低。大型购物商场和机场等场所迫切需要提高停车效率，增加用户停车时的舒适度，使利润得到最大化。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于双舵轮机构的停车机器人控制系统及实现方法，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
本发明解决其技术问题的解决方案是：提供一种基于双舵轮机构的停车机器人控制系统及实现方法。
根据本发明的第一方面的实施例，提供了一种基于双舵轮机构的停车机器人控制系统，包括：停车机器人、车辆信息采集模块、中控调度系统、指定车位、车辆放置区和待命区；
所述停车机器人与中控调度系统无线连接，所述停车机器人用于对在所述指定车位上的车辆进行取车，并将车辆停放至所述车辆放置区，所述车辆信息采集模块安装于停车机器人上，与停车机器人连接，所述车辆信息采集模块用于对车辆进行检测，获取第一车辆信息，所述指定车位旁设有测量点，所述待命区用于停放停车机器人，所述车辆放置区用于停放所述停车机器人取得的车辆；
当车辆停放至所述指定车位时，所述中控调度系统将测量点信息发送至停车机器人，停车机器人根据所述测量点信息从待命区行驶至所述测量点，当到达测量点后，所述车辆信息采集模块获取第一车辆信息，并发送至停车机器人，停车机器人接收所述第一车辆信息，将车辆取起，取车完成后，发送取车完成信号至中控调度系统，中控调度系统根据所述取车完成信号将车辆放置区信息发送至停车机器人，所述停车机器人根据所述车辆放置区信息行驶至车辆放置区，将车辆下放至车辆放置区，并返回待命区待命。
进一步，所述停车机器人包括：壳体、叉臂、双舵轮机构、从动轮、转向电机、无线通信模块、控制处理模块和车辆到位确认模块；
所述叉臂与壳体连接，所述双舵轮机构、从动轮、转向电机、无线通信模块、控制处理模块和车辆到位确认模块均设于所述壳体上，所述控制处理模块分别与叉臂、双舵轮机构、转向电机、车辆信息采集模块和车辆到位确认模块连接，所述控制处理模块通过无线通信模块与中控调度系统无线连接，所述从动轮与转向电机连接，所述转向电机用于控制从动轮转向，所述车辆到位确认模块用于确认车辆是否处于所设位置；
所述控制处理模块接收处理测量点信息，驱动双舵轮机构和转向电机，使得停车机器人行驶至测量点，到达测量点后，控制处理模块接收处理车辆信息采集模块发送的第一车辆信息，得到第二车辆信息，根据所述第一车辆信息和第二车辆信息，驱动双舵轮机构和转向电机，使得停车机器人与车辆相互垂直，叉臂沿车轮两侧插入；
当车辆到位确认模块确认车辆处于所设位置时，控制处理模块控制叉臂将车辆夹紧抬升，并发送取车完成信号至中控调度系统，控制处理模块接收处理中控调度系统发出的车辆放置区信息，驱动双舵轮机构和转向电机，使得停车机器人行驶至车辆放置区，到达车辆放置区后，控制处理模块控制叉臂将车辆下放至车辆放置区，并控制双舵轮机构和转向电机运行，返回待命区待命。
进一步，所述车辆信息采集模块包括：激光雷达检测单元和图像检测单元；
所述第一车辆信息包括：车辆长度、车轮的第一接地点位姿坐标、车轮的第二接地点位姿坐标和车辆偏移角；
所述激光雷达检测单元设置于所述叉臂的上方，对车轮进行激光扫描投影，获得车轮的第二接地点位姿坐标和车辆偏移角，并将所述车轮的第二接地点位姿坐标和车辆偏移角发送至控制处理模块；
所述图像检测单元设置于激光雷达检测单元的上方，对车辆进行图像采集识别，获得车辆长度和车轮的第一接地点位姿坐标，并将所述车辆长度和车轮的第一接地点位姿坐标发送至控制处理模块。
进一步，所述停车机器人还包括：车辆夹紧确认模块；
所述车辆夹紧确认模块设置于所述叉臂上，所述车辆夹紧确认模块与控制处理模块连接，用于确认叉臂是否夹紧车辆，当确认叉臂已经夹紧车辆时，所述控制处理模块控制叉臂升起，抬高车辆。
根据本发明的第二方面的实施例，提供了一种基于双舵轮机构的停车机器人控制系统的实现方法，应用于本发明第一方面实施例的一种基于双舵轮机构的停车机器人控制系统,包括：
步骤S100，车辆处于指定车位上，停车机器人处于待命区，中控调度系统将测量点信息发送至停车机器人，停车机器人根据所述测量点信息行驶至测量点；
步骤S200，到达测量点后，车辆信息采集模块获取第一车辆信息，停车机器人对所述第一车辆信息进行转换处理得到第二车辆信息；
步骤S300，停车机器人根据第一车辆信息判断是否能够进行取车，若是，停车机器人根据所述第一车辆信息和第二车辆信息进行取车，取车完成后，发送取车完成信号至中控调度系统；
步骤S400，中控调度系统根据所述取车完成信号发送车辆放置区信息至停车机器人，停车机器人根据所述车辆放置区信息，行驶至车辆放置区；
步骤S500，停车机器人达到车辆放置区后，将车辆进行下放至车辆放置区，并行驶回所述待命区待命。
进一步，所述停车机器人包括：控制处理模块、叉臂、双舵轮机构、无线通信模块、车辆到位确认模块和转向电机；步骤S100中，所述中控调度系统将测量点信息发送至停车机器人，停车机器人根据所述测量点信息行驶至测量点具体包括：
步骤S110，中控调度系统将测量点信息通过无线通信模块发送至控制处理模块，其中，所述测量点信息包括：测量点的坐标姿态角和行驶至测量点的路径速度；
步骤S120，根据所述测量点的坐标姿态角和行驶至测量点的路径速度，控制处理模块计算得到舵轮转角和舵轮速度，并通过所述舵轮转角，计算得出从动轮转角；
步骤S130，控制处理模块将所述舵轮转角和舵轮速度发送至双舵轮机构，将所述从动轮转角发送至转向电机，控制双舵轮机构和转向电机运行，行驶至测量点。
进一步，步骤S200中，所述车辆信息采集模块获取第一车辆信息具体包括：所述车辆信息采集模块包括：激光雷达检测单元和图像检测单元；
所述第一车辆信息包括：车辆长度、车轮的第一接地点位姿坐标(xC，yC，θC)T、车轮的第二接地点位姿坐标(xL，yL，θL)T和车辆偏移角θp；
步骤S210，所述图像检测单元获取车辆长度和车轮的第一接地点位姿坐标(xC，yC，θC)T，并将车辆长度和车轮的第一接地点位姿坐标(xC，yC，θC)T发送至控制处理模块；
步骤S220，所述激光雷达检测单元获取车轮的第二接地点位姿坐标(xL，yL，θL)T和车辆偏移角θp，并将车轮的第二接地点位姿坐标(xL，yL，θL)T和车辆偏移角θp发送至控制处理模块。
进一步，步骤S200中，所述停车机器人对所述第一车辆信息进行转换处理得到第二车辆信息具体包括：
步骤S230，所述控制处理模块获取激光雷达检测单元的高斯噪音误差σL和图像检测单元的高斯噪音误差σC，并将图像检测单元和激光雷达检测单元获取的数据进行融合，得到以两检测单元为参考点的车辆坐标(Xr，Yr，θr)T，其中，公式为：
步骤S240，将以两检测单元的车辆坐标(Xr，Yr，θr)T进行平面坐标转换得到第二车辆信息(X′，Y′，θ’)T，
θ'＝θr，
其中，(xf，yf，θ)T为两检测单元于停车机器人的安装位置，第二车辆信息(X′，Y′，θ')T为以停车机器人为参考点的车辆坐标。
进一步，步骤S300中，所述停车机器人根据第一车辆信息判断是否能够进行取车，若是，停车机器人根据所述第一车辆信息和第二车辆信息进行取车具体包括：
步骤S310，根据车辆长度判断是否能够取车，若是，根据车辆偏移角θp，控制处理模块控制双舵轮机构和从动轮原地旋转θp，使得停车机器人与车辆侧面方向垂直；
步骤S320，控制处理模块控制双舵轮机构和从动轮横移X′*cosθP-Y′*sinθP距离，并控制叉臂打开；
步骤S330，叉臂打开后，控制处理模块控制双舵轮机构和从动轮直线行驶X′*sinθP+Y′*cosθP距离，使得叉臂沿车轮的两侧插入；步骤S340，当车辆到位确认模块确认车辆处于所设位置时，控制处理模块控制双舵轮机构和从动轮停止运行，并控制叉臂收紧抬升。
进一步，步骤S120，所述根据所述测量点的坐标姿态角和行驶至测量点的路径速度，控制处理模块计算得到舵轮转角和舵轮速度具体包括：
步骤S121，获取停车机器人参考点的坐标姿态角，对停车机器人参考点的坐标姿态角和测量点的坐标姿态角求差，得到偏差角α；
步骤S122，根据行驶至测量点的路径速度v，得到停车机器人参考点与测量点之间的直线距离Ld，其中，Ld＝K*v+Lc，Lc为设定参数，K为速度比例参数；
步骤S123，获取停车机器人的长度L，根据所述偏差角α和直线距离Ld推出前舵轮转角δ，后舵轮转角为前舵轮转角的负角；
步骤S124，根据前舵轮转角δ推出舵轮速度vd,其中，vd＝v*cosδ。
本发明的有益效果是：本系统能对指定车位上的车辆进行取车,并将车辆放置于车辆放置区，无需用户花费长时间寻找车位，增强用户停车时的舒适度和提高停车效率，本系统对于传统停车场有着方便改造的优势，对于新建的停车场有着成本低和对环境要求不高的优势，本系统的实现方法能够解决停车机器人取放车辆的精度把握和安全性问题。
附图说明
图1是本发明提供的一种基于双舵轮机构的停车机器人控制系统正视结构示意图；
图2是本发明提供的一种基于双舵轮机构的停车机器人控制系统侧视结构示意图；
图3是本发明提供的一种基于双舵轮机构的停车机器人控制系统俯视结构示意图；
图4是本发明提供的一种基于双舵轮机构的停车机器人控制系统取车流程示意图；
图5是本发明提供的一种基于双舵轮机构的停车机器人控制系统及实现方法的示意性流程图；
图6是本发明提供的一种基于双舵轮机构的停车机器人控制系统及实现方法双舵轮机构运动控制的示意图。
附图标记：100、壳体，110、舵轮机构，120、从动轮，130、车辆到位确认模块，140、激光雷达检测单元，150、图像检测单元，200、叉臂，210、车辆夹紧确认模块。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，而不能理解为对本发明的限制。
需要说明的是，虽然在系统示意图中进行了功能模块划分，但是在某些情况下，可以不同于系统中的模块划分或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义的理解，所属技术领域的技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明的具体含义。
参照图1至图3，在本发明第一方面的一些实施例中，一种基于双舵轮机构110的停车机器人控制系统包括：停车机器人、车辆信息采集模块、中控调度系统、指定车位、车辆放置区和待命区。停车机器人与中控调度系统无线连接，停车机器人对处于指定车位上的车辆进行取车，并将取得的车辆停放至车辆放置区，车辆信息采集模块安装于停车机器人上，并与停车机器人连接，车辆信息采集模块用于对处于指定车位上的车辆进行检测，获取第一车辆信息，并发送至停车机器人处。指定车位旁设有测量点，车辆放置区用于停放停车机器车取得的车辆，待命区用于停放停车机器人。
当用户将车辆停放至指定车位处时，中控调控系统将指定车位旁的测量点的测量点信息发送至停车机器人，停车机器车根据测量点信息从待命区行驶至测量点，当到达测量点后，车辆信息采集模块获取第一车辆信息，并发送至停车机器人处，停车机器人接收第一车辆信息，将处于指定车位处的车辆取起，取车完成后，发送取车完成信号至中控调度系统，中控调度系统根据取车完成信号将车辆放置区的车辆放置区信息发送至停车机器车，停车机器人根据车辆放置区信息带着车辆从测量点行驶至车辆放置区，达到车辆放置区后，停车机器人将车辆下放至车辆放置区，并返回待命区待命，等待下一次的调度。本系统能对指定车位上的车辆进行取车,并将车辆放置于车辆放置区，只需用户将车辆停放于指定车位处，便能将车辆停放于专门停放车辆的车辆放置区，无需用户花费长时间寻找车位，增强用户停车时的舒适度和提高停车效率，采用双舵轮机构110通过调整两个舵轮的角度和速度，可以使得停车机器人在不转动车头的情况下实现变道，转向等动作,甚至可以实现沿任意点为半径的转弯运动，有很强的灵活性。
需要说明的是，停车机器人与车辆信息采集模块通过RS232进行通讯，停车机器人到达测量点后，根据报文协议发送使能报文触发车辆信息采集模块运行，车辆信息采集模块通过报文的形式返回以车辆信息采集模块为参考点的第一车辆信息，停车机器人接收第一车辆信息后，通过CRC校验报文无误后，按照通讯协议解析报文，并发送接收完成的报文给车辆信息采集模块，车辆信息采集模块接收到后进入待机状态，并发送待机状态报文给停车机器人，告知停车机器人已进入待机状态，等待下一次使能启动。
参照图1至图4，在本发明的一些实施例中，停车机器人包括：壳体100、叉臂200、双舵轮机构110、从动轮120、转向电机、无线通信模块、控制处理模块和车辆到位确认模块130。叉臂200与壳体100连接，双舵轮机构110、从动轮120、转向电机、无线通信模块、控制处理模块和车辆到位确认模块130均设置于壳体100上，控制处理模块分别与叉臂200、双舵轮机构110、转向电机、车辆信息采集模块和车辆到位确认模块130连接，控制处理模块通过无线通信模块与中控调度系统无线连接，从动轮120与转向电机连接，转向电机用于控制从动轮120转向，车辆到位确认模块130用于确认车辆是否处于所设位置。
中控调度系统将测量点信息发送至控制处理模块，控制处理模块通过无线通信模块接收处理测量点信息，根据测量点信息控制双舵轮机构110和转向电机运行，使得双舵轮机构110中的动力轮和从动轮120将停车机器人从待命区行驶至测量点处；到达测量点处后，车辆信息采集模块发送第一车辆信息至控制处理模块，控制处理模块接收处理第一车辆信息，通过第一车辆信息得到第二车辆信息，根据第一车辆信息和第二车辆信息，控制处理模块控制双舵轮机构110和转向电机运行，使得双舵轮机构110中的动力轮和从动轮120将停车机器人与车辆侧面方向垂直，叉臂200分别沿车轮的两侧缓慢插入，当车辆到位确认模块130确认车辆处于所设位置时，车辆到位确认模块130发送第一确认信号至控制处理模块，控制处理模块控制双舵轮机构110和转向电机停止运行并控制叉臂200将车辆夹紧抬升。
取车完成后，控制处理模块通过无线通信模块发送取车完成信号至中控调度系统，中控调度系统根据取车完成信号发送车辆放置区信息，控制处理模块通过无线通信模块接收处理车辆放置区信息，根据车辆放置区信息控制双舵轮机构110和转向电机运行，使得双舵轮机构110中的动力轮和从动轮120将停车机器人从测量点行驶至车辆放置区处；到达车辆放置区后，控制处理模块控制叉臂200将车辆下放至车辆放置区，并控制双舵轮机构110和转向电机运行，使得双舵轮机构110中的动力轮和从动轮120将停车机器人从车辆放置区行驶回待命区待命，等待下一次调度。考虑到载重加上停车机器人本身的重量，整体较重，因此停车机器人采用两个舵轮机构的动力轮及两个从动轮120进行行驶。在两个从动轮120增设转向电机为了防止从动轮120因摩擦力导致转向力不足，从而从动轮120摆动不到位，停车机器人行驶不够流畅。
需要说明的是，车辆到位确认模块130设置于壳体100前端和叉臂200两侧，通过车辆到位确认模块130确认车辆处于所设位置，也就是说，确认车辆能够被停车机器人环抱，从而防止车辆从叉臂200上掉落和车辆与停车机器人发生碰撞。
参照图1至图3，在本发明的一些实施例中，车辆信息采集模块包括：激光雷达检测单元140和图像检测单元150。其中，第一车辆信息包括：车辆长度、车轮的第一接地点位姿坐标、车轮的第二接地点位姿坐标和车辆偏移角。激光雷达检测单元140设置于叉臂200的上方，对车轮进行激光扫描，并根据激光将车轮投影至激光点云中，获得车轮的第二接地点位姿坐标和车辆偏移角，并将车轮的第二接地点位姿坐标和车辆偏移角发送至控制处理模块中；图像检测单元150设置于激光雷达检测单元140的上方，对车辆进行图像采集识别和圆检测，获得车辆长度和车轮的第一接地点位姿坐标，并将车辆长度和车轮的第一接地点位姿坐标发送至控制处理模块中。采用激光雷达检测单元140和图像检测单元150进行融合检测，结合了视觉检测对车轮检测的准确率高与激光雷达能精确获取车轮坐标的优点。
其中，考虑到叉臂200结构在工作中会进行伸缩，并且停车机器人对图像检测单元150视场角存在一定的遮挡，因此采取两组激光雷达检测单元140和图像检测单元150各自检测左右车轮的接地点。根据测试选择将两个激光雷达检测单元140分别安装在接近叉臂200离地面高40-50cm的位置，将两个图像检测单元150分别安装在激光雷达检测单元140上方，以确保有多条激光点云线束能够扫描到车轮且车轮位于图像检测单元150内。
参照图1至图4，在本发明的一些实施例中，停车机器人还包括：车辆夹紧确认模块210。车辆夹紧确认模块210设置于叉臂200上，用于确认叉臂200是否夹紧车辆，车辆夹紧确认模块210与控制处理模块连接，当车辆到位确认模块130确认车辆处于所设位置时，车辆到位确认模块130发送第一确认信号至控制处理模块，控制处理模块控制双舵轮机构110和转向电机停止运行，并控制叉臂200将车辆夹紧，托住轮胎，当车辆夹紧确认模块210检测到的夹紧压力达到设定压力时，则确认叉臂200已经夹紧车轮，车辆夹紧确认模块210发送第二确认信号至控制处理模块，抬升叉臂200，使车辆离地。
根据本发明实施例的第二方面，提供了一种基于双舵轮机构的停车机器人控制系统的实现方法，其方法应用于上述的一种基于双舵轮机构的停车机器人控制系统中，参照图5，一种基于双舵轮机构的停车机器人控制系统的实现方法包括如下步骤：
步骤S100，车辆处于指定车位上，停车机器人处于待命区，中控调度系统将测量点信息发送至停车机器人，停车机器人根据测量点信息行驶至测量点；
步骤S200，到达测量点后，车辆信息采集模块获取第一车辆信息，停车机器人对第一车辆信息进行转换处理得到第二车辆信息；
步骤S300，停车机器人根据第一车辆信息判断是否能够进行取车，若是，停车机器人根据第一车辆信息和第二车辆信息进行取车，取车完成后，发送取车完成信号至中控调度系统；
步骤S400，中控调度系统根据取车完成信号发送车辆放置区信息至停车机器人，停车机器人根据车辆放置区信息，行驶至车辆放置区；
步骤S500，停车机器人达到车辆放置区后，将车辆进行下放至车辆放置区，并行驶回待命区待命。
在这一实施例中，用户将车辆停放于指定车位上，停车机器人处于待命区，中控调度系统接收到指定车位上存在车辆的信号，将指定车位旁的测量点有关的信息，即将测量点信息发送至停车机器人，停车机器人根据中控调度系统发送的测量点信息行驶至测量点。到达测量点后，停车机器人发送使能报文触发车辆信息采集模块运行采集第一车辆信息。
停车机器人对第一车辆信息进行转换处理，得到第二车辆信息，停车机器人根据第一车辆信息判断是否可以进行取车，若是，停车机器人根据第一车辆信息和第二车辆信息进行取车，若否，停车机器人警示灯亮并呼叫中控调度系统挪车。停车机器人取车完成后，发送取车完成信号至中控调度系统，中控调度系统根据取车完成信号发送车辆放置区信息至停车机器人，停车机器人接收车辆放置区信息，根据车辆放置区信息，停车机器人行驶至车辆放置区，到达车辆放置区后，停车机器人将车辆进行下放至车辆放置区，沿直线后退出来，下放完成之后，停车机器人行驶回待命区待命等待下一次调度。本系统能对指定车位上的车辆进行取车,并将车辆放置于车辆放置区，无需用户花费长时间寻找车位，增强用户停车时的舒适度和提高停车效率。
在本发明的一些实施例，步骤S100，中控调度系统将测量点信息发送至停车机器人，停车机器人根据测量点信息行驶至测量点具体包括:
步骤S110，中控调度系统将测量点信息通过无线通信模块发送至控制处理模块，其中，测量点信息包括：测量点的坐标姿态角和行驶至测量点的路径速度；
步骤S120，根据测量点的坐标姿态角和行驶至测量点的路径速度，控制处理模块计算得到舵轮转角和舵轮速度,并通过舵轮转角，计算得出从动轮转角；
步骤S130，控制处理模块将舵轮转角和舵轮速度发送至双舵轮机构，将从动轮转角发送至转向电机，控制双舵轮机构和转向电机运行，行驶至测量点。
在这一实施例中，中控调度系统将测量点的坐标姿态角和行驶至测量点的路径速度通过无线通信模块发送至控制处理模块中，根据测量点的坐标姿态角和行驶至测量点的路径速度，控制处理模块计算得到舵轮转角和舵轮速度，通过得到的舵轮转角计算得出从动轮转角。控制处理模块将舵轮转角和舵轮速度发送至双舵轮机构中，通过模拟量的方式将从动轮转角发送至转向电机。双舵轮机构和从动轮通过舵轮转角、舵轮速度和从动轮转角直线行驶至测量点处。考虑载重加上停车机器人的重量以及行驶流畅性，整体较重，防止从动轮摩擦力而转向力不足，从而从动轮摆动不到位，在两个从动轮增设转向电机。
在本发明的一些实施例，在步骤S120中，根据测量点的坐标姿态角和行驶至测量点的路径速度，控制处理模块计算得到舵轮转角和舵轮速度具体包括：
步骤S121，获取停车机器人参考点的坐标姿态角，对停车机器人参考点的坐标姿态角和测量点的坐标姿态角求差，得到偏差角α；
步骤S122，根据行驶至测量点的路径速度v，得到停车机器人参考点与测量点之间的直线距离Ld，其中，Ld＝K*v+Lc，Lc为设定参数，K为速度比例参数；
步骤S123，获取停车机器人的长度L，根据偏差角α和直线距离推出前舵轮转角δ，后舵轮转角为前舵轮转角的负角；
步骤S124，根据前舵轮转角推出舵轮速度vd,其中，vd＝v*cosδ。
参照图6，在这一实施例中，根据停车机器人参考点的坐标姿态角和测量点的坐标姿态角画圆弧，使得圆心到双舵轮中点为垂直角，且圆心到停车机器人参考点和测量点距离r相等，对停车机器人参考点的坐标姿态角和测量点的坐标姿态角求差，得到偏差角α。根据行驶至测量点的路径速度v，得到停车机器人参考点与测量点之间的直线距离Ld，通过正弦定理推导得到：
，即：
；还得到：
。综上，可以推出前舵轮转角：得出前舵轮转角后，后舵轮转角为前舵轮转角的负角，并根据转弯半径的关系，得从动轮转角。根据得到的前舵轮转角、后舵轮转角和舵轮速度vd，双舵轮机构运行，根据从动轮转角，转向电机驱动从动轮转动。
需要说明的是，双舵轮机构的控制效果主要取决于停车机器人参考点与测量点之间的直线距离Ld。一般来说，Ld越长，控制效果会越平滑，也会越精确，但是同时也会带来一定的震荡，因此均需在实际应用时根据精度和跟随速度整定。以此类推，车辆放置区信息包括：车辆放置区的坐标姿态角和行驶至车辆放置区的路径速度，停车机器人根据车辆放置区信息行驶至车辆放置区也为同到达测量点的运行控制方法。
参照图4，在本发明的一些实施例中，在步骤S200中，车辆信息采集模块获取第一车辆信息，停车机器人对第一车辆信息进行转换处理得到第二车辆信息具体包括：
步骤S210，图像检测单元获取车辆长度和车轮的第一接地点位姿坐标(xC,yC,θC)T，并将车辆长度和车轮的第一接地点位姿坐标(xC,yC,θC)T发送至控制处理模块；
步骤S220，激光雷达检测单元获取车轮的第二接地点位姿坐标(xL，yL，θL)T和车辆偏移角θp，并将车轮的第二接地点位姿坐标(xL，yL，θL)T和车辆偏移角θp发送至控制处理模块。
步骤S230，控制处理模块获取激光雷达检测单元的高斯噪音误差σL和图像检测单元的高斯噪音误差σC，并将图像检测单元和激光雷达检测单元获取的数据进行融合，得到以检测单元为参考点的车辆坐标(Xr，Yr，θr)T，其中，公式为：
步骤S240，将以两者为参考点的车辆坐标(Xr，Yr，θr)T进行平面坐标转换得到第二车辆信息(X′，T′，θ’)T，
θ'＝θr，
其中，(xf，yf，θ)T为检测单元为相对于停车机器人的安装位置，第二车辆信息(X′，Y′，θ’)T为以停车机器人为参考点的车辆坐标。
在这一实施例中，虽然有划定的标识线让车辆停在指定车位内，但是鉴于每台车的长度不一、停放位置有偏差或停车机器人到达测量点也有些许偏差，故需增设车辆信息采集模块测量后纠正偏差，使停车机器人在最后一段取车路径能平直取车，防止产生碰撞。图像检测单元采集车辆图像并进行深度学习，识别图像车辆的位置，获得车辆长度，再根据车辆位置对车辆进行员检测，获得以图像检测单元为参考点的车轮的第一接地点位姿坐标(xC，yC，θC)T。激光雷达检测单元对车轮进行激光扫描，将根据激光扫描将车轮投影至激光点云中，获得车轮点云，并计算得到以激光雷达检测单元为参考点的车轮的第二接地点位姿坐标(xL,yL,θL)T和相对于停车机器人的车辆偏移角θp。
获取激光雷达检测单元的高斯噪音误差σL和图像检测单元的高斯噪音误差σC，并将图像检测单元和激光雷达检测单元获取的数据进行融合，得到以两检测单元为参考点的车辆坐标(Xr,Yr,θr)T，也就是说得到以图像检测单元和激光雷达检测单元为坐标原点的车辆坐标，并将以两检测单元为参考点的车辆坐标进行平面坐标转换得到第二车辆信息(X′,Y′,θ’)T，也就是说得到以停车机器人为参考点的车辆坐标(X′,Y′,θ’)T。由于激光雷达检测单元和图像检测单元对车轮检测出的接地点位姿坐标接近但非完全一致，两者在不同使用场景下也是各有优劣，因此需要通过数据融合得到一个综合两个检测单元的优劣的接地点位姿坐标(Xr,Yr,θr)T，而这个坐标是基于检测单位为参考点的坐标，因此需要将其转换为以停车加热为参考点的坐标。
在本发明的一些实施例中，在步骤S300中，停车机器人根据第一车辆信息判断是否能够进行取车，若是，停车机器人根据第一车辆信息和第二车辆信息进行取车具体包括：
步骤S310，根据车辆长度判断是否能够取车，若是，根据车辆偏移角，控制处理模块控制双舵轮机构和从动轮原地旋转，使得停车机器人与车辆侧面方向垂直；
步骤S310，根据车辆长度判断是否能够取车，若是，根据车辆偏移角θp，控制处理模块控制双舵轮机构和从动轮原地旋转θp，使得停车机器人与车辆侧面方向垂直；
步骤S320，控制处理模块控制双舵轮机构和从动轮横移X′*cosθP-Y′*sinθP距离，并控制叉臂打开；
步骤S330，叉臂打开后，控制处理模块控制双舵轮机构和从动轮直线行驶X′*sinθP+Y′*cosθP距离，使得叉臂沿车轮的两侧插入；
步骤S340，当车辆到位确认模块确认车辆处于所设位置时，控制处理模块控制双舵轮机构和从动轮停止运行，并控制叉臂收紧抬升。
在这一实施例中，控制处理模块根据第一车辆信息中的车辆长度与停车机器人环抱长度判断是否可以进行取车，若车长超出环抱宽度，则停车机器人警示灯亮并呼叫中控调度系统挪车；若车长未超出环抱宽度，则控制处理模块控制双舵轮机构和从动轮原地旋转，使得停车机器人与车辆侧面方向垂直。然后，控制处理模块控制双舵轮机构和从动轮横移X′*cosθP-Y′*sinθP距离，使得停车机器人与车辆在同一直线上，并打开叉臂，叉臂张开后，停车机器人直线行驶X′*sinθP+Y′*cosθP距离，使得叉臂沿车轮的两侧缓慢插入，当车辆到位确认模块确认车辆处于所设位置时，控制处理模块控制双舵轮机构和从动轮停止运行，防止车辆掉下且防止车辆与停车机器人碰撞，并控制叉臂收紧，托住轮胎，当车辆夹紧确认模块确认叉臂已经夹紧车辆时，控制处理模块控制叉臂升起，抬高车辆，完成取车动作。
以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (6)

1.一种基于双舵轮机构的停车机器人控制系统的实现方法，其特征在于，应用于一种基于双舵轮机构的停车机器人控制系统，所述系统包括：停车机器人、车辆信息采集模块、中控调度系统、指定车位、车辆放置区和待命区；
所述停车机器人与中控调度系统无线连接，所述停车机器人用于对在所述指定车位上的车辆进行取车，并将车辆停放至所述车辆放置区，所述车辆信息采集模块安装于停车机器人上，与停车机器人连接，所述车辆信息采集模块用于对车辆进行检测，获取第一车辆信息，所述指定车位旁设有测量点，所述待命区用于停放停车机器人，所述车辆放置区用于停放所述停车机器人取得的车辆；
当车辆停放至所述指定车位时，所述中控调度系统将测量点信息发送至停车机器人，停车机器人根据所述测量点信息从待命区行驶至所述测量点，当到达测量点后，所述车辆信息采集模块获取第一车辆信息，并发送至停车机器人，停车机器人接收所述第一车辆信息，将车辆取起，取车完成后，发送取车完成信号至中控调度系统，中控调度系统根据所述取车完成信号将车辆放置区信息发送至停车机器人，所述停车机器人根据所述车辆放置区信息行驶至车辆放置区，将车辆下放至车辆放置区，并返回待命区待命；
所述停车机器人包括：壳体、叉臂、双舵轮机构、从动轮、转向电机、无线通信模块、控制处理模块和车辆到位确认模块；
所述叉臂与壳体连接，所述双舵轮机构、从动轮、转向电机、无线通信模块、控制处理模块和车辆到位确认模块均设于所述壳体上，所述控制处理模块分别与叉臂、双舵轮机构、转向电机、车辆信息采集模块和车辆到位确认模块连接，所述控制处理模块通过无线通信模块与中控调度系统无线连接，所述从动轮与转向电机连接，所述转向电机用于控制从动轮转向，所述车辆到位确认模块用于确认车辆是否处于所设位置；
所述控制处理模块接收处理测量点信息，驱动双舵轮机构和转向电机，使得停车机器人行驶至测量点，到达测量点后，控制处理模块接收处理车辆信息采集模块发送的第一车辆信息，得到第二车辆信息，根据所述第一车辆信息和第二车辆信息，驱动双舵轮机构和转向电机，使得停车机器人与车辆相互垂直，叉臂沿车轮两侧插入；
当车辆到位确认模块确认车辆处于所设位置时，控制处理模块控制叉臂将车辆夹紧抬升，并发送取车完成信号至中控调度系统，控制处理模块接收处理中控调度系统发出的车辆放置区信息，驱动双舵轮机构和转向电机，使得停车机器人行驶至车辆放置区，到达车辆放置区后，控制处理模块控制叉臂将车辆下放至车辆放置区，并控制双舵轮机构和转向电机运行，返回待命区待命；
所述方法包括:
步骤S100，车辆处于指定车位上，停车机器人处于待命区，中控调度系统将测量点信息发送至停车机器人，停车机器人根据所述测量点信息行驶至测量点；
步骤S200，到达测量点后，车辆信息采集模块获取第一车辆信息，停车机器人对所述第一车辆信息进行转换处理得到第二车辆信息；
步骤S300，停车机器人根据第一车辆信息判断是否能够进行取车，若是，停车机器人根据所述第一车辆信息和第二车辆信息进行取车，取车完成后，发送取车完成信号至中控调度系统；
步骤S400，中控调度系统根据所述取车完成信号发送车辆放置区信息至停车机器人，停车机器人根据所述车辆放置区信息，行驶至车辆放置区；
步骤S500，停车机器人达到车辆放置区后，将车辆进行下放至车辆放置区，并行驶回所述待命区待命；
步骤S200具体包括：
所述车辆信息采集模块包括：激光雷达检测单元和图像检测单元；
所述第一车辆信息包括：车辆长度、车轮的第一接地点位姿坐标(xC，yC，θC)T、车轮的第二接地点位姿坐标(xL，yL，θL)T和车辆偏移角θp；
步骤S210，所述图像检测单元获取车辆长度和车轮的第一接地点位姿坐标(xC，yC，θC)T，并将车辆长度和车轮的第一接地点位姿坐标(xc，yC，θC)T发送至控制处理模块；
步骤S220，所述激光雷达检测单元获取车轮的第二接地点位姿坐标(xL，yL，θL)T和车辆偏移角θp，并将车轮的第二接地点位姿坐标(xL，yL，θL)T和车辆偏移角θp发送至控制处理模块；
步骤S230，所述控制处理模块获取激光雷达检测单元的高斯噪音误差σL和图像检测单元的高斯噪音误差σC，并将图像检测单元和激光雷达检测单元获取的数据进行融合，得到以两检测单元为参考点的车辆坐标(Xr，Yr，θr)T，其中，公式为：
步骤S240，将以两检测单元的车辆坐标(Xr，Yr，θr)T进行平面坐标转换得到第二车辆信息(X′，Y′，θ’)T，
θ’＝θr，
其中，(xf，yf，θ)T为两检测单元于停车机器人的安装位置，第二车辆信息(X′，Y′，θ’)T为以停车机器人为参考点的车辆坐标。
2.根据权利要求1所述的一种基于双舵轮机构的停车机器人控制系统的实现方法，其特征在于，所述车辆信息采集模块包括：激光雷达检测单元和图像检测单元；
所述第一车辆信息包括：车辆长度、车轮的第一接地点位姿坐标、车轮的第二接地点位姿坐标和车辆偏移角；
所述激光雷达检测单元设置于所述叉臂的上方，对车轮进行激光扫描投影，获得车轮的第二接地点位姿坐标和车辆偏移角，并将所述车轮的第二接地点位姿坐标和车辆偏移角发送至控制处理模块；
所述图像检测单元设置于激光雷达检测单元的上方，对车辆进行图像采集识别，获得车辆长度和车轮的第一接地点位姿坐标，并将所述车辆长度和车轮的第一接地点位姿坐标发送至控制处理模块。
3.根据权利要求1所述的一种基于双舵轮机构的停车机器人控制系统的实现方法，其特征在于，所述停车机器人还包括：车辆夹紧确认模块：
所述车辆夹紧确认模块设置于所述叉臂上，所述车辆夹紧确认模块与控制处理模块连接，用于确认叉臂是否夹紧车辆，当确认叉臂已经夹紧车辆时，所述控制处理模块控制叉臂升起，抬高车辆。
4.根据权利要求1所述的一种基于双舵轮机构的停车机器人控制系统的实现方法，其特征在于，所述停车机器人包括：控制处理模块、叉臂、双舵轮机构、无线通信模块、车辆到位确认模块和转向电机；步骤S100中，所述中控调度系统将测量点信息发送至停车机器人，停车机器人根据所述测量点信息行驶至测量点具体包括:
步骤S110，中控调度系统将测量点信息通过无线通信模块发送至控制处理模块，其中，所述测量点信息包括：测量点的坐标姿态角和行驶至测量点的路径速度；
步骤S120，根据所述测量点的坐标姿态角和行驶至测量点的路径速度，控制处理模块计算得到舵轮转角和舵轮速度,并通过所述舵轮转角，计算得出从动轮转角；
步骤S130，控制处理模块将所述舵轮转角和舵轮速度发送至双舵轮机构，将所述从动轮转角发送至转向电机，控制双舵轮机构和转向电机运行，行驶至测量点。
5.根据权利要求1所述的一种基于双舵轮机构的停车机器人控制系统的实现方法，其特征在于，步骤S300中，所述停车机器人根据第一车辆信息判断是否能够进行取车，若是，停车机器人根据所述第一车辆信息和第二车辆信息进行取车具体包括：
步骤S310，根据车辆长度判断是否能够取车，若是，根据车辆偏移角θp，控制处理模块控制双舵轮机构和从动轮原地旋转θp，使得停车机器人与车辆侧面方向垂直；
步骤S320，控制处理模块控制双舵轮机构和从动轮横移X′*cosθp-Y′*sinθP距离，并控制叉臂打开；
步骤S330，叉臂打开后，控制处理模块控制双舵轮机构和从动轮直线行驶X′*sinθP+Y′*cosθp距离，使得叉臂沿车轮的两侧插入；
步骤S340，当车辆到位确认模块确认车辆处于所设位置时，控制处理模块控制双舵轮机构和从动轮停止运行，并控制叉臂收紧抬升。
6.根据权利要求4所述的一种基于双舵轮机构的停车机器人控制系统的实现方法，其特征在于，步骤S120，所述根据所述测量点的坐标姿态角和行驶至测量点的路径速度，控制处理模块计算得到舵轮转角和舵轮速度具体包括：
步骤S121，获取停车机器人参考点的坐标姿态角，对停车机器人参考点的坐标姿态角和测量点的坐标姿态角求差，得到偏差角α；
步骤S122，根据行驶至测量点的路径速度v，得到停车机器人参考点与测量点之间的直线距离Ld，其中，Ld＝K*v+Lc，Lc为设定参数，K为速度比例参数；
步骤S123，获取停车机器人的长度L，根据所述偏差角α和直线距离Ld推出前舵轮转角δ，后舵轮转角为前舵轮转角的负角；
步骤S124，根据前舵轮转角δ推出舵轮速度vd，其中，vd＝v*cosδ。
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