随着我国碳达峰碳中和目标的发布,物流运输领域面临极为严峻的挑战,因此必须采用技术改革的手段寻求突破。无人驾驶技术可以有效地提升运输效率,减少空气污染,避免交通事故发生。中国作为世界贸易进出口第一大国,正加快推进无人驾驶赋能港口物流运输。港口无人驾驶技术的应用,不仅可以有效地提升运输效率,减少排放,同时还可以提升智能化调度水平,降低运输成本。本论文结合天津港智能化水平运输设备提升项目,对无人驾驶集装箱运输设备在港口的应用展开研究,重点研究无人驾驶的运动控制。针对港口集装箱体积大且布置密集,车辆调度频繁且转弯空间小等问题,天津港自主研发设计了适应多种工况且具有高自由度的四轴八轮自动引导车。不同于传统车辆的单轴转向,所设计引导车可以双轴同时转向,减小转弯半径,灵活度更高。由于车辆具有自由度高、系统复杂等特点,本文设计了适用于双轴转弯的轨迹跟踪控制算法,并进行仿真及实车测试。主要研究工作如下:提出了基于双轴转向理论的自动引导车线控转向机构及控制方法,并对线控转向机构及参数进行设计,建立双轴转向动力学模型,同时设计通讯交互方式及协议,为上层轨迹跟踪控制提供接口。针对自动引导车双轴转向特点,对多种轨迹控制跟踪算法进行了适应性分析,结合多输入多输出控制特性,选择模型预测控制作为控制方法,并结合双轴转向动力学模型,设计优化控制目标。通过Python搭建复杂场景下的仿真测试环境,对所设计轨迹跟踪算法进行模型在环测试,验证单车在双轴控轨迹下的执行轨迹与障碍物是否存在冲突的问题,可以大大减少实车测试时的工作量,为规模化应用加快速度。仿真结果表明,针对复杂场景,所设计的双轴转向车辆及轨迹跟踪算法可以有效满足转弯特性及轨迹跟踪需求。结合天津港实际场地,构建实际测试场景,并对自动引导车进行实车测试。结果表明,所设计双轴引导车灵活度高,弯道进场时间短,可有效提高整体作业效率。轨迹跟踪算法实时性强,稳定性高,车辆运行状态平稳,可以有效满足港口自动引导车复杂场景下调度的实际需求。双轴控轨迹的应用明显改善了集装箱调度作业效率,将自动化码头的安全性、高效性以及稳定性提升到了新高度。