成果与项目的背景及主要用途： 近二十年来,机器人技术发展非常迅速,各种用途的机器人在各个领域广泛获得 应用。但我国在机器人的研究和应用方面与工业化国家相比还有一定的差距,因此 研究和设计各种用途机器人的应用是很有现实意义的。 成果简介：本项目涉及的智能搬运车，是一类综合了机械制造、电子信息、计算 机技术、人工智能科学等多门学科于一身的高新产品，主要用于智能车间产品物 流配送。 项目优点： （1）自动化程度高； （2）充电自动化； （3）美观，提高观赏度，从而提高企业的形象。 （4）方便，减少占地面积；生产车间的 AGV 小车可以在各个车间穿梭往复。 高速的物料传送功能，是搬运机器人保证自动化生产的关键因素之一，对提 高生产效率有至关重要的作用。搬运机器人可以做到物料库与目的地间的高速往 返，各动作间紧密结合，有条不紊，特别是在连续搬运和传送时具有良好的实时 性。 成果水平：国内领先，均有多项专利技术应用范围：工厂、购物中心、办公场所等服务行业。 项目成熟度：该技术目前已经产业化，天津成立公司，20 余人，目前公司订单充 足，每个月 10 台左右订单，现在处于融资扩大生产阶段。 合作方式：面议

基于无线网络的AGV全智能物流系统是通过AGV的组网、物流管理及多信息的融合来达 到行驶路线易于更改、多AGV多路线进行协作的功能，较之以往的物流系统是通过相应的传 感器识别标志物，从而获知行驶的路线，更加自动化与智能化。本系统主要运用的技术有多信 息融合技术、视觉导引技术、无线通讯技术、最短路径规划技术等。 该系统具有的创新性如下： (1) 多信息融合：将非接触式IC卡应用于AGV系统，可以提供必要的导航信息，对视觉信 息的不足进行补充。其作为一种可读写的数字化传感器，可以对小车前方的轨迹进行预报，增 强小车运动的智能性； (2) 预测学习导航模型：本项目中视觉导航所采用的是根据AGV的位置及摄像机视野建立 预测模型，在行驶的情况下以模糊控制的方法来对AGV的运行状态进行控制，并在运行过程 中不断学习，不断地修正模型中的参数，使其更精确地导航。 (3) 多路况的智能识别：可以对特定的路况进行识别，包括弯道，十字，分叉等；可以支 持虚线和实线两种识别方式。 (4) 物流管理调度：上位服务器可以实时地对AGV进行监视和控制，如果AGVS根据某种 需要，要求改变进度表，则可以很方便地重新安排小车路线。 (5) 网络无缝连接优化：本项目中基于传统的无缝链接技术之上，提出一种优化模型可以 改善AGV在网络间隔区域的通信问题。 基于无线网络的AGV全智能物流系统中的AGV额定负载能力为3~4000kg、最大速度：直 线36m/min，转弯25m/min、工作速度：直线30m/min，转弯20m/min、其自动导航精度达到 ±10mm，停车精度达到±5mm。因此本物流系统能够很好的满足日常仓储物流、流水线物料 搬运的要求，且精确性与实用性更高。

一、项目简介 自动导航运输车（Automated Guided Vehicle，AGV）是装有自动导航装置，能够沿规定的路径行驶，在车体上具有编程和停车选择装置、安全保护装置以及各种物料移载功能的搬运车辆。广泛应用于汽车制造、电子、纺织、食品、烟草、物流仓储等行业和领域。 2016年中国AGV市场销售量7350台，市场规模达12.08亿元，同比增长37.7%。2017年中国市场AGV销量有望突破10200台，同比增速超38%。特别是新一代完全柔性的AGV机器人将在各种场景下得到应用，新的AGV增量市场正在酝酿过程中。 当前AGV主要导航方式为有轨导航（固定路径）和无轨导航（柔性路径）。传统有轨导航AGV主要采用有轨导航方式，虽然简单易行、路径跟踪可靠性好，但灵活性和柔性差；新的激光导航方式，在应用时具有更高的柔性，但目前大多数是采用反射板和三角定位原理进行，其灵活性和柔性受到限制。 无轨导航AGV不需要任何场地施工、具备自由路径导航和智能避让能力的AGV，越来越受到行业的重视，是重要发展趋势和研究热点。这种无轨的自主导航系统（自由路径规划和决策）具有更高的引导柔性，能够更高效、灵活地完成物料的搬运任务。随着车间物流和生产流程日益复杂多变，对柔性供送、自主规划决策的新一代AGV需求迫切。 本项目致力于开发面向柔性物料搬运、内部物流的AGV机器人平台，具有效率高，易于操作、使用灵活且安全等特点。项目研究的这种AGV是第三代柔性移动机器人，综合了激光、视觉、惯性定位和自主规划决策技术，是未来的移动解决方案。(智能化工具化)，适应于巡检和商城、宾馆、医院等场所的内部配送。 项目研究全新一代AGV属于自主导航机器人，具备全柔性：无轨导航，不需要场地布设，全软件化，应用更广（内部物流、人机协作等）。具备自主性：自动路径规划、自动避障、自动跟踪、相互协作、自动充电等智能决策。项目研究具有重要的现实意义和市场前景。 二、前期研究基础 研究团队已经开工研究面向柔性物料搬运和物流配送的新一代AGV机器人，服务于需混合导航与自由路径功能的新兴AGV市场，目前研发的这种AGV是第三代高级移动机器人，综合了激光、视觉、惯性导航和自主规划决策与人机交互技术，是未来的移动解决方案(智能化工具化)。累计完成投资150万元，已和厦门万久公司开展省高校产学项合作目(基于视觉与惯性定位的AGV装置研发)，设计完成了AGV机器人样机，正进行驱动系统、导航系统、控制系统可靠性与性能指标的测试。 当前正在的研究工作和目标是，进一步完善AGV基本机型设计，实现激光SLAM、里程/IMU惯性定位、自主路径规划与跟踪；对AGV的RGB-D视觉系统进行开发设计，实现视觉引导与目标识别、跟踪、避让；进行终端控制软件开发，形成产品应用解决方案。 已发表的与项目相关的主要论文SCI论文5篇，EI论文20余篇。主要发明专利有：1. 仲训昱, 田军, 庞聪, 彭侠夫, 曾建平. 基于前倾 2D 激光雷达移动扫描的路面与障碍检测方法. 国家发明专利（受理中）2. 仲训昱. 基于虚拟扫描与测距匹配的 AGV 激光 SLAM 方法. 国家发明专利（申请号：201710504910.7, 受理中）. 3. 仲训昱, 李跃亮, 彭侠夫. 面向智能车自主充电的柔性对接装置. 国家发明专利（申请号： 201710389598.1, 受理中）4. 仲训昱, 王祥, 陈映冰, 彭侠夫. 基于 A*提取引导点的 AGV 路径跟踪与避障协调方法.国家发明专利（申请号： 201710043581.0, 受理中）5. 仲训昱, 李跃亮, 刘嘉伟, 彭侠夫. 一种面向智能车自主充电的柔性对接装 置. 国家实用新型专利, 专利号： 201720606992.1 三、应用技术成果 （一）导航控制系统设计 研究团队开发了一种全柔性自主式AGV机器人, 其导航控制系统如下图所示，特点有： 1）采用这种模块化的系统平台, 搭建激光导航AGV产品, 可实现降低制作成本30%-50%;  2）结合视觉/惯性定位和特殊运动机构, 支持各种场景下的使用、简易且节省人工成本。 （二）地图表示和基于A*提取关键路径点的全局路径规划方法 以AGV半径障碍进行膨胀，建立初始栅格地图；通过风险评估函数对障碍周围节点的风险等级进行评估，获得带有风险区域的安全栅格地图。在安全地图上通过A*算法规划全局路径，在得到的全局路径上提取关键路径点。 （三）基于位-姿交替控制的路径跟踪与避让/运动协调方法研究了局部环境建模与自适应窗口的实时避障方法，同时还研究了基于复合速度障碍法的分布式运动规划算法，在各种移动服务机器人与AGV搬运机器人 相互协调避让的运动规划中等具有很好的应用前景。 机器人以关键路径点为引导点并不断实时切换、更新引导点，进行路径跟踪与障碍避让的协调统一。 （四）基于地图匹配的AGV激光SLAM方法 虚拟扫描与测距匹配法：增量式创建栅格地图，采用虚拟激光雷达扫描与基于测距的快速轮廓匹配。 LATTICE SLAM方法：综合采用了高斯牛顿迭代法、地图匹配表、概率地图和高低两层地图等策略。 （五）AGV系统特色设计 1)双层控制器系统结构，提高可靠性、实时性和灵活性。 2)基于ROS的软件设计，采用NVIDIA 的TK1超级计算平台作为主控计算机。 3)下位机功能模块设计：处理实时性较高的任务，如里程计／IMU推算定位、安全速4)度控制、超声波／防撞条避碰处理等。 5)运动机构及外观设计：两轮差动驱动＋两轮随动”的四轮运动机构，比六轮机构具有更好的地面适应性；采用橡胶轮，减震和静音效果好。 6)自动充电对接装置设计：通过柔性连杆的弯曲形变来实现充电接口和充电接头的柔顺对接。 四、合作企业 厦门万久科技股份有限公司是一家集销售、软件研发、技术服务、加工技术整合为一体的高新技术企业。目前公司的经营范围涉及CNC软件开发及数控系统销售、CNC控制零件销售及专业维修；工艺优化、机台升级与技术改造、工程配电与软件优化、专用机控制系统开发、多轴机的设计与开发、机台精度检测与校正优化服务等。公司是国际知名生产制造企业——富士康的产品供应商和技术服务商。  

夹抱式AGV取代人力叉车搬运，实现了物料的智能仓储管理。实现物料自动搬运入库、出库，仓储信息管理。专用于EPS大板搬运机器人采用EPS大板竖向的运送方式，最大限度的缩小了运送通道、充分利用了生产和仓储空间。填补了国内泡塑行业空白。

在详实的交通调查的基础上，从宏观和微观、定性和定量的角度来分析诊断当前城市交通系统存在的问题，依据城市总体规划等相关规划，制定科学合理的城市综合的交通规划。城市综合交通规划研究的主要内容有：对城市发展、城市交通进行分析，并揭示其在城市中的关系与特征；城市交通需求预测与分析，以定量与定性结合的方法对城市不同特征的交通需求进行预测与分析；城市交通发展战略分析，对城市交通发展进行战略指导；城市道路网的规划，分析现状路网特点与问题，并提出规划年限的路网方案，同时优化；公共交通的规划，结合城市对公共交通的需求，从公共交通的方式、枢纽、场站、车辆、政策等多方面提出规划方案；城市停车的规划，针对城市停车问题，在上述分析和对停车需求分析预测基础上，提出停车设施规划、机制、政策等方案；对外交通与枢纽规划研究；交通管理方案规划以及城市其他重要交通问题的规划；综合交通实施的规划方案。

(1)轨道交通线网规划轨道交通规划1)对城市建设现状、城市发展规划、现状交通特征、交通发展趋势以及原有线网规划 方案进行整理分析，掌握未来城市经济发展、空间结构、土地利用、人口分布以及客流走廊 分布等情况，为线网规划提供依据。2)对城市轨道交通合理规模进行匡算、对线网形态进行分析，并在“点”、“线”、“面” 层次分析的基础上建立符合轨道交通线路和站点布设的选择集，并提出规划备选方案。3)对备选方案进行客流条件、相关指标、线网功能以及线网特点等多方面的定性与定 量分析，并对备选方案优化调整，推荐出首选方案。4)对推荐方案进行与城市交通枢纽的衔接程度、线网客流的均衡性和强度、线网结构 层次性和可达性、对大型客流集散点的覆盖程度等方面进行评价，如符合条件，则确定轨道 线网规划方案，如不满足条件，则重新对方案进行优化调整，直至确定符合条件的规划方案。(2)轨道交通客流需求预测 在城市轨道交通项目中，客流预测是不可分割的组成部分。客流预测的前提是客运需求预测，通常以居民出行调查数据作为依据，按照传统的四阶段法进行预测。其中，发生量预 测通常采用原单位法，这种方法概念清晰，模型标定的结果有明确的物理含义，而且预测的 精度也很好。为了充分考虑到未来人口变化、土地利用形态变化对小区发生吸引量的影响， 需求预测时应该分目的进行。在方式分担中，通常采用多项 logit 模型，必要时可以采用非 集计预测方法。清华大学是国内较早开展轨道交通客流研究的单位之一，具有丰富的理论基础和实践经验，承担过多个城市的轨道交通线网专项规划，同时承担了轨道交通线网规划阶段、建设规 划阶段、工程可研阶段的客流需求预测项目，累计 10 余项，这些项目包括:

在翔实的交通调查的基础上，从宏观和微观、定性和定量的角度来分析诊断当前城市交通系统存在的问题，依据城市总体规划等相关规划，制定科学合理的城市综合交通规划。 城市综合交通规划研究的主要内容有: 对城市发展、城市交通进行分析，并揭示其在城市中的关系与特征; 城市交通需求预测与分析，以定量与定性结合的方法对城市不同特征的交通需求进行预测与分析; 城市交通发展战略分析，对城市交通发展进行战略指导; 城市道路网的规划，分析现状路网特点与问题，并提出规划年限的路网方案，同时优化; 公共交通的规划，结合城市对公共交通的需求，从公共交通的方式、枢纽、场站、车辆、政策等多方面提出规划方案; 城市停车的规划，针对城市停车问题，在上述分析和对停车需求分析预测基础上，提出停车设施规划、机制、政策等方案; 对外交通与枢纽规划研究; 交通管理方案规划以及城市其他重要交通问题的规划;  综合交通实施的规划方案。

1 成果简介（ 1）轨道交通线网规划 1） 对城市建设现状、城市发展规划、现状交通特征、交通发展趋势以及原有线网规划方案进行整理分析，掌握未来城市经济发展、空间结构、土地利用、人口分布以及客流走廊分布等情况，为线网规划提供依据。 2） 对城市轨道交通合理规模进行匡算、对线网形态进行分析，并在“ 点”、“ 线”、“ 面”层次分析的基础上建立符合轨道交通线路和站点布设的选择集，并提出规划备选方案。 3） 对备选方案进行客流条件、相关指标、线网功能以及线网特点等多方面的定性与定量分析，并对备选方案优化调整，推荐出首选方案。 4） 对推荐方案进行与城市交通枢纽的衔接程度、线网客流的均衡性和强度、线网结构层次性和可达性、对大型客流集散点的覆盖程度等方面进行评价，如符合条件，则确定轨道线网规划方案，如不满足条件，则重新对方案进行优化调整，直至确定符合条件的规划方案。轨道线网规划技术流程图（ 2）轨道交通客流需求预测 在城市轨道交通项目中，客流预测是不可分割的组成部分。客流预测的前提是客运需求预测，通常以居民出行调查数据作为依据，按照传统的四阶段法进行预测。其中，发生量预测通常采用原单位法，这种方法概念清晰，模型标定的结果有明确的物理含义，而且预测的精度也很好。为了充分考虑到未来年人口变化、土地利用形态变化对小区发生吸引量的影响，需求预测时应该分目的进行。在方式分担中，通常采用多项 logit 模型， 必要时可以采用非集计预测方法。2 应用说明清华大学是国内较早开展轨道交通客流研究的单位之一，具有丰富的理论基础和实践经验，承担过多个城市的轨道交通线网专项规划，同时承担了轨道交通线网规划阶段、建设规划阶段、工程可研阶段的客流需求预测项目，累计 10 余项，这些项目包括：清华大学交通研究所承担的部分城市轨道交通规划类项目3 合作方式商谈。