一種汽車自動駕駛機器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種汽車自動駕駛機器人，它包括兩踏板驅(qū)動裝置和一方向盤驅(qū)動裝置；踏板驅(qū)動裝置包括一底板，底板的側(cè)壁內(nèi)壁緊固連接一電磁鐵，底板頂部緊固連接一導(dǎo)軌，導(dǎo)軌頂部滑動連接一電動缸，電動缸后部殼體連接一復(fù)位彈簧，復(fù)位彈簧另一端連接在底板的后部邊緣，電動缸正對電磁鐵的一側(cè)緊固連接一吸力鐵板；方向盤驅(qū)動裝置包括一盤式中空電機，在盤式中空電機的轉(zhuǎn)動部上緊固連接一貫穿中孔的電機轉(zhuǎn)接法蘭，電機轉(zhuǎn)接法蘭頂部緊固連接一方向盤法蘭，方向盤法蘭頂部緊固連接一方向盤，電機轉(zhuǎn)接法蘭底部緊固連接一轉(zhuǎn)向柱法蘭，轉(zhuǎn)向柱法蘭緊固連接汽車的轉(zhuǎn)向柱，在盤式中空電機的外殼上設(shè)置多個支撐臂，每一支撐臂的末端設(shè)置有一吸盤。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于汽車駕駛及各種工況試驗中。
【專利說明】一種汽車自動駕駛機器人
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于自動駕駛【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種汽車自動駕駛機器人。
【背景技術(shù)】
[0002]長時間駕駛車輛會使駕駛員產(chǎn)生疲憊感，精力無法集中，容易引發(fā)交通事故。新駕駛員經(jīng)驗不足，對車輛的操控不熟悉，也容易引發(fā)交通事故。此外，在汽車各種工況試驗中，車速跟蹤的準(zhǔn)確性和重復(fù)性依賴于駕駛員的駕駛經(jīng)驗和反應(yīng)速度，長時間試驗會造成駕駛員反應(yīng)速度變慢，從而影響試驗數(shù)據(jù)的可靠性。因此，需要一種自動駕駛機器人能夠代替人類完成汽車的駕駛?cè)蝿?wù)。自動駕駛機器人能夠?qū)⑷祟悘鸟{駛?cè)蝿?wù)中解脫出來，同時能夠準(zhǔn)確、可靠地操控汽車，從而降低引發(fā)交通事故的風(fēng)險。在汽車試驗中，自動駕駛機器人具有準(zhǔn)確性高、重復(fù)性強的特點，從而能夠保證試驗數(shù)據(jù)的可靠性。
[0003]中國專利申請?zhí)枮镃N201110247651.7，名稱為“自動駕駛機器人”的專利公開了一種由軀體部分、視覺信號采集部分、方向盤控制部分、換擋部分及驅(qū)動腿部分組成的自動駕駛機器人。所述的自動駕駛機器人采集視覺信號后，通過控制計算機控制方向盤控制部分、換擋部分及驅(qū)動腿部分能夠完成踩油門、剎車、踩離合器、換擋、轉(zhuǎn)方向盤等操作，在一定程度上能夠代替人類完成汽車的駕駛?cè)蝿?wù)。
[0004]中國專利申請?zhí)枮镃N201120335179.8，名稱為“線盤式汽車試驗駕駛機器人”的專利公開了一種由固定底板、轉(zhuǎn)動底板、結(jié)構(gòu)相似的離合器機械腿、制動器機械腿和油門機械腿及換擋機械手組成的汽車試驗駕駛機器人。所述的駕駛機器人能夠完成踩油門、剎車、踩離合器、換擋、轉(zhuǎn)方向盤等操作；電力中斷時，能夠自動回收抬起油門踏板。
[0005]但上述專利中存在一些缺陷。首先，駕駛員無法坐在駕駛座位上，當(dāng)駕駛員希望中斷自動駕駛機器人的工作時，無法快速中斷其動作并進行相應(yīng)的操作，存在安全隱患。其次，在上述專利中，自動駕駛機器人的機械結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，占用了很大的駕駛室空間，可承載空間有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種駕駛員能快速介入車輛操控且機械結(jié)構(gòu)簡單的自動駕駛機器人。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種汽車自動駕駛機器人，其特征在于:它包括兩踏板驅(qū)動裝置和一方向盤驅(qū)動裝置；所述踏板驅(qū)動裝置包括一帶有至少一個側(cè)壁的底板，在所述底板的一側(cè)所述側(cè)壁的內(nèi)壁上緊固連接一電磁鐵，在所述底板的頂部緊固連接一平行于所述底板側(cè)壁的導(dǎo)軌，所述導(dǎo)軌的頂部通過若干轉(zhuǎn)接板平行滑動連接一電動缸，所述電動缸的后部殼體連接一復(fù)位彈簧的一端，所述復(fù)位彈簧的另一端連接在所述底板的后部邊緣上，所述電動缸正對所述電磁鐵的一側(cè)緊固連接一吸力鐵板，所述吸力鐵板與所述電磁鐵接觸；所述方向盤驅(qū)動裝置包括一盤式中空電機，在所述盤式中空電機的轉(zhuǎn)動部上緊固連接一貫穿其中孔的電機轉(zhuǎn)接法蘭，所述電機轉(zhuǎn)接法蘭的頂部緊固連接一方向盤法蘭，所述方向盤法蘭的頂部緊固連接一方向盤，所述方向盤與所述盤式中空電機同軸，所述電機轉(zhuǎn)接法蘭的底部緊固連接一轉(zhuǎn)向柱法蘭，所述轉(zhuǎn)向柱法蘭緊固連接汽車的轉(zhuǎn)向柱，所述盤式中空電機與所述轉(zhuǎn)向柱同軸，在所述盤式中空電機的外殼上設(shè)置多個支撐臂，每一所述支撐臂的末端設(shè)置有一吸盤。
[0008]所述踏板驅(qū)動裝置還包括一外罩，所述外罩位于所述底板的上方并將所述導(dǎo)軌、電動缸、電磁鐵和彈簧罩在其內(nèi)，所述外罩的邊緣與所述底板緊固連接。
[0009]所述電動缸的后部殼體的頂部設(shè)置有一把手。
[0010]所述外罩上開設(shè)有一使所述把手露在外罩外部的矩形長孔。
[0011]所述導(dǎo)軌為雙軌道結(jié)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)接板的兩側(cè)向下彎折呈導(dǎo)槽狀結(jié)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)接板通過底部的導(dǎo)槽狀結(jié)構(gòu)卡在所述導(dǎo)軌的兩條軌道的外側(cè)；所述轉(zhuǎn)接板的頂部與所述電動缸緊固連接。
[0012]所述支撐臂包括一固定桿，所述固定桿的兩端分別緊固連接一第一轉(zhuǎn)接球，兩所述第一轉(zhuǎn)接球分別通過一轉(zhuǎn)接球夾子連接一第二轉(zhuǎn)接球，其中一所述第二轉(zhuǎn)接球緊固連接在所述盤式中空電機的外殼上，另一所述第二轉(zhuǎn)接球與所述吸盤緊固連接。
[0013]本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點:1、本發(fā)明采用模塊式設(shè)計，將駕駛機器人設(shè)計成兩個踏板驅(qū)動裝置和一個方向盤驅(qū)動裝置，具有布置靈活，安裝方便的優(yōu)點，并且機械結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)成本低。2、本發(fā)明踏板驅(qū)動裝置在電動缸上設(shè)置吸力鐵板，在底板側(cè)壁上設(shè)置電磁鐵，因此能夠?qū)崿F(xiàn)快速切換，即能夠迅速使電動缸進入/離開對踏板的驅(qū)動狀態(tài)，實現(xiàn)人的快速介入。3、本發(fā)明方向盤驅(qū)動裝置采用盤式中空電機實現(xiàn)對方向盤的驅(qū)動，不僅具有較高的精度和響應(yīng)速度，也能夠通過斷電的方式解除其對方向盤的控制，以實現(xiàn)人的快速介入。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于汽車駕駛及各種工況試驗中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明踏板驅(qū)動模塊主視示意圖；
[0015]圖2是本發(fā)明踏板驅(qū)動模塊俯視示意圖；
[0016]圖3是本發(fā)明踏板驅(qū)動模塊右視示意圖；
[0017]圖4是本發(fā)明方向盤驅(qū)動模塊主視示意圖；
[0018]圖5是本發(fā)明方向盤驅(qū)動模塊俯視示意圖；
[0019]圖6是本發(fā)明控制原理圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。
[0021]本發(fā)明包括兩踏板驅(qū)動裝置和一方向盤驅(qū)動裝置。兩踏板驅(qū)動裝置結(jié)構(gòu)相同，其一個用于驅(qū)動加速踏板做往復(fù)運動，另一個用于驅(qū)動制動踏板做往復(fù)運動；方向盤驅(qū)動裝置用于驅(qū)動方向盤做周向運動，進而實現(xiàn)對兩踏板和方向盤的自動控制。
[0022]如圖1?3所示，本發(fā)明的踏板驅(qū)動裝置包括一帶有至少一個側(cè)壁的底板1，在底板I的一側(cè)側(cè)壁的內(nèi)壁上緊固連接一電磁鐵2，在底板I的頂部緊固連接一平行于底板I側(cè)壁的導(dǎo)軌3，導(dǎo)軌3的頂部通過若干轉(zhuǎn)接板4平行滑動連接一電動缸5，電動缸5的后部殼體連接一復(fù)位彈簧6的一端，復(fù)位彈簧6的另一端連接在底板I的后部邊緣上。電動缸5正對電磁鐵2的一側(cè)側(cè)壁上緊固連接一吸力鐵板7，吸力鐵板7與電磁鐵2接觸。
[0023]如圖4、圖5所示，本發(fā)明的方向盤驅(qū)動裝置包括一盤式中空電機8，在盤式中空電機8的轉(zhuǎn)動部上緊固連接一貫穿其中孔的電機轉(zhuǎn)接法蘭9。電機轉(zhuǎn)接法蘭9的頂部緊固連接一方向盤法蘭10，方向盤法蘭10的頂部緊固連接一方向盤11，方向盤11與盤式中空電機8同軸。電機轉(zhuǎn)接法蘭9的底部緊固連接一轉(zhuǎn)向柱法蘭12，轉(zhuǎn)向柱法蘭12緊固連接汽車的轉(zhuǎn)向柱13,且盤式中空電機8與轉(zhuǎn)向柱13同軸。在盤式中空電機8的外殼上設(shè)置多個支撐臂14，每一支撐臂14的末端設(shè)置有一吸盤15。
[0024]上述實施例中，踏板驅(qū)動裝置可以設(shè)置一外罩16,外罩16位于底板I的上方并將導(dǎo)軌3、電動缸5、電磁鐵2和復(fù)位彈簧6罩在其內(nèi)，夕卜罩16的邊緣與底板I緊固連接。
[0025]上述實施例中，電動缸5后部殼體的頂部可以設(shè)置一把手17，便于將電動缸5推至導(dǎo)軌的前端使其處于自動駕駛工作狀態(tài)，當(dāng)踏板驅(qū)動裝置設(shè)置有外罩16時，可以在外罩16上開設(shè)一使把手17露在外罩17外部的矩形長孔。
[0026]上述實施例中，導(dǎo)軌3為雙軌道結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)接板4兩側(cè)向下彎折呈導(dǎo)槽狀結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)接板4通過底部的導(dǎo)槽狀結(jié)構(gòu)卡在導(dǎo)軌3的兩條軌道外側(cè)，轉(zhuǎn)接板4的頂部與電動缸5緊固連接。
[0027]上述實施例中，支撐臂14可以包括一固定桿18，固定桿18的兩端分別緊固連接一轉(zhuǎn)接球19、20，兩轉(zhuǎn)接球19、20分別通過一轉(zhuǎn)接球夾子21、22連接另一轉(zhuǎn)接球23、24，其中一轉(zhuǎn)接球23緊固連接在盤式中空電機8的外殼上，另一轉(zhuǎn)接球24與吸盤15緊固連接。
[0028]本發(fā)明的踏板驅(qū)動裝置在使用前，需將底板I緊固連接在車廂地板上，并且在踏25板的下邊緣加焊一踏板擋板26。踏板驅(qū)動裝置開始工作前，先將電動缸5推到導(dǎo)軌3最前端，電磁鐵2通電后吸合吸力鐵板7,從而將電動缸5固定在工作位置，電動缸推桿未推出時應(yīng)剛好接觸到踏板擋板26。踏板驅(qū)動裝置開始工作時，可控制電動缸推桿做往復(fù)直線運動。電動缸推桿向前運動推動踏板擋板26向前，完成踩下踏板動作；電動缸推桿向后運動，踏板25在自身彈簧力的作用下回位，完成抬起踏板動作。緊急情況下，電磁鐵2斷電后失去吸力釋放吸力鐵板7，電動缸5在回位復(fù)位彈簧6的作用下向后運動，電動缸推桿與踏板擋板26分離，踏板驅(qū)動裝置失去對踏板25的控制能力，駕駛員可以迅速介入并采取相應(yīng)的安全措施。
[0029]本發(fā)明的方向盤驅(qū)動裝置在使用前，需將支撐臂14的末端的吸盤15吸附在汽車的風(fēng)擋玻璃27上，在支撐臂14結(jié)構(gòu)中多處使用轉(zhuǎn)接球，使支撐臂14與風(fēng)擋玻璃27的連接角度可根據(jù)需要調(diào)整，從而能避免吸盤15遮擋駕駛員視線和固定桿18長度無法調(diào)節(jié)的問題。方向盤驅(qū)動裝置開始工作時，通過控制盤式中空電機8的轉(zhuǎn)動角度和速度，可帶動汽車的轉(zhuǎn)向柱13，從而帶動車輪轉(zhuǎn)動。緊急情況下，盤式中空電機8斷電后失去對轉(zhuǎn)向柱13的控制能力，此時駕駛員可以轉(zhuǎn)動方向盤11，方向盤11的轉(zhuǎn)動通過方向盤法蘭10、電機轉(zhuǎn)接法蘭9和轉(zhuǎn)向柱法蘭12傳遞給轉(zhuǎn)向柱13，從而帶動車輪轉(zhuǎn)動，從而恢復(fù)駕駛員對車輛方向的控制能力，以應(yīng)對可能發(fā)生的危險情況。
[0030]如圖6所示，本發(fā)明的踏板驅(qū)動裝置和方向盤驅(qū)動裝置可由車載鉛蓄電池供電，電源模塊的逆變電源模塊將車載鉛蓄電池的24V直流電轉(zhuǎn)換成12V直流電和220V交流電，12V直流電提供給主控制器，220V交流電提供給踏板驅(qū)動裝置和方向盤驅(qū)動裝置。主控制器通過上位機通訊接口或人機界面給定指令，分別向三個驅(qū)動裝置發(fā)送運動脈沖信號。上位機接口為異步串行通信接口(UART232)，接收上位機指令，完成駕駛機器人的自動序列駕駛動作。人機操作界面具有控制按鈕和指示燈，完成人工駕駛員現(xiàn)場系統(tǒng)初始化和緊急操作。
[0031]本發(fā)明僅以上述實施例進行說明，各部件的結(jié)構(gòu)、設(shè)置位置、及其連接都是可以有所變化的，在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，凡根據(jù)本發(fā)明原理對個別部件進行的改進和等同變換，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護范圍之外。
【權(quán)利要求】
1.一種汽車自動駕駛機器人，其特征在于:它包括兩踏板驅(qū)動裝置和一方向盤驅(qū)動裝置； 所述踏板驅(qū)動裝置包括一帶有至少一個側(cè)壁的底板，在所述底板的一側(cè)所述側(cè)壁的內(nèi)壁上緊固連接一電磁鐵，在所述底板的頂部緊固連接一平行于所述底板側(cè)壁的導(dǎo)軌，所述導(dǎo)軌的頂部通過若干轉(zhuǎn)接板平行滑動連接一電動缸，所述電動缸的后部殼體連接一復(fù)位彈簧的一端，所述復(fù)位彈簧的另一端連接在所述底板的后部邊緣上，所述電動缸正對所述電磁鐵的一側(cè)緊固連接一吸力鐵板，所述吸力鐵板與所述電磁鐵接觸； 所述方向盤驅(qū)動裝置包括一盤式中空電機，在所述盤式中空電機的轉(zhuǎn)動部上緊固連接一貫穿其中孔的電機轉(zhuǎn)接法蘭，所述電機轉(zhuǎn)接法蘭的頂部緊固連接一方向盤法蘭，所述方向盤法蘭的頂部緊固連接一方向盤，所述方向盤與所述盤式中空電機同軸，所述電機轉(zhuǎn)接法蘭的底部緊固連接一轉(zhuǎn)向柱法蘭，所述轉(zhuǎn)向柱法蘭緊固連接汽車的轉(zhuǎn)向柱，所述盤式中空電機與所述轉(zhuǎn)向柱同軸，在所述盤式中空電機的外殼上設(shè)置多個支撐臂，每一所述支撐臂的末端設(shè)置有一吸盤。
2.如權(quán)利要求1所述的一種汽車自動駕駛機器人，其特征在于:所述踏板驅(qū)動裝置還包括一外罩，所述外罩位于所述底板的上方并將所述導(dǎo)軌、電動缸、電磁鐵和彈簧罩在其內(nèi)，所述外罩的邊緣與所述底板緊固連接。
3.如權(quán)利要求1所述的一種汽車自動駕駛機器人，其特征在于:所述電動缸的后部殼體的頂部設(shè)置有一把手。
4.如權(quán)利要求2所述的一種汽車自動駕駛機器人，其特征在于:所述電動缸的后部殼體的頂部設(shè)置有一把手；所述外罩上開設(shè)有一使所述把手露在外罩外部的矩形長孔。
5.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種汽車自動駕駛機器人，其特征在于:所述導(dǎo)軌為雙軌道結(jié)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)接板的兩側(cè)向下彎折呈導(dǎo)槽狀結(jié)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)接板通過底部的導(dǎo)槽狀結(jié)構(gòu)卡在所述導(dǎo)軌的兩條軌道的外側(cè)；所述轉(zhuǎn)接板的頂部與所述電動缸緊固連接。
6.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種汽車自動駕駛機器人，其特征在于:所述支撐臂包括一固定桿，所述固定桿的兩端分別緊固連接一第一轉(zhuǎn)接球，兩所述第一轉(zhuǎn)接球分別通過一轉(zhuǎn)接球夾子連接一第二轉(zhuǎn)接球，其中一所述第二轉(zhuǎn)接球緊固連接在所述盤式中空電機的外殼上，另一所述第二轉(zhuǎn)接球與所述吸盤緊固連接。
7.如權(quán)利要求5所述的一種汽車自動駕駛機器人，其特征在于:所述支撐臂包括一固定桿，所述固定桿的兩端分別緊固連接一第一轉(zhuǎn)接球，兩所述第一轉(zhuǎn)接球分別通過一轉(zhuǎn)接球夾子連接一第二轉(zhuǎn)接球，其中一所述第二轉(zhuǎn)接球緊固連接在所述盤式中空電機的外殼上，另一所述第二轉(zhuǎn)接球與所述吸盤緊固連接。
【文檔編號】G01M17/007GK103913314SQ201410174404
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月28日
【發(fā)明者】黃開勝, 張堯, 卓晴 申請人:清華大學(xué)