[發(fā)明專(zhuān)利]一種用于車(chē)輛道路試驗(yàn)的自動(dòng)駕駛機(jī)器人

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110261026.8
• 申請(qǐng)日: 2011-09-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102435442A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余貴珍;俞志華;康樂(lè);李芹
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01M17/007
• 分類(lèi)號(hào): G01M17/007
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實(shí)專(zhuān)利事務(wù)所 11121
• 代理人: 周長(zhǎng)琪

1.一種用于車(chē)輛道路試驗(yàn)的自動(dòng)駕駛機(jī)器人，其特征在于：包括執(zhí)行單元、環(huán)境感知單元、車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)單元、用戶(hù)交互單元和控制單元；

其中，執(zhí)行單元包括轉(zhuǎn)向機(jī)械手、換擋機(jī)械手、制動(dòng)機(jī)械腿、油門(mén)機(jī)械腿和底座；其中，底座為矩形框架結(jié)構(gòu)，設(shè)置在車(chē)輛中的駕駛座位上；底座的前后兩側(cè)邊間安裝有換擋機(jī)械手，底座上方安裝有轉(zhuǎn)向機(jī)械手、底座的前部安裝有制動(dòng)機(jī)械腿與油門(mén)機(jī)械腿；

所述轉(zhuǎn)向機(jī)械手包括固定板、可調(diào)支架、方向盤(pán)機(jī)械抓手、轉(zhuǎn)向電機(jī)以及電機(jī)夾具；可調(diào)支架為桿狀結(jié)構(gòu)，一端鉸接在固定板上，另一端與電機(jī)夾具鉸接；電機(jī)夾具中設(shè)置有轉(zhuǎn)向電機(jī)，轉(zhuǎn)向電機(jī)通過(guò)電機(jī)夾具夾緊固定；轉(zhuǎn)向電機(jī)的輸出端朝向底座的前方，輸出端上連接有行星減速器，行星減速器的輸出端固定有方向盤(pán)機(jī)械抓手，方向盤(pán)機(jī)械抓手與車(chē)輛方向盤(pán)固定安裝；所述固定板與底座前后側(cè)邊垂直滑動(dòng)連接，使固定板在底座前后側(cè)邊間左右滑動(dòng)。

所述換擋機(jī)械手包括換擋抓手、滾珠絲杠、換擋電機(jī)；換擋電機(jī)固定安裝在一支撐板上，支撐板水平固定在底座前后兩側(cè)邊間，換擋電機(jī)位于底座后部側(cè)邊處，滾珠絲杠上套接有一個(gè)支承架，支承架固定在支撐板上；滾珠絲杠的一端與換擋電機(jī)的輸出軸連接；滾珠絲杠上螺紋套接有絲杠螺母A，絲杠螺母A與螺紋套接在滾珠絲杠上的換擋抓手連接桿固連；底座側(cè)邊上開(kāi)有橫向滑道，換擋抓手連接桿穿過(guò)橫向滑道與換擋抓手固連；換擋抓手與車(chē)輛的換擋桿固連；

所述制動(dòng)機(jī)械腿與油門(mén)機(jī)械腿結(jié)構(gòu)完全相同，均包括機(jī)器腿、制動(dòng)踏板連接件、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)絲杠以及安裝板；其中，驅(qū)動(dòng)電機(jī)固定安裝在安裝板上；驅(qū)動(dòng)絲杠上套接有支架；支架固定在安裝板上；驅(qū)動(dòng)絲杠的一端與驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸連接；驅(qū)動(dòng)絲杠上螺紋套接有滑塊；機(jī)器腿為一支桿結(jié)構(gòu)，機(jī)器腿的一端與驅(qū)動(dòng)絲杠上的滑塊鉸接，滑塊與驅(qū)動(dòng)絲杠上螺紋套接的絲杠螺母B固定；機(jī)器腿的另一端與踏板連接件鉸接，通過(guò)踏板連接件與車(chē)輛內(nèi)的制動(dòng)踏板或油門(mén)踏板固定；所述安裝板與底座前方側(cè)邊間滑動(dòng)連接；所述機(jī)器腿為n段，各段間采用螺紋連接，n為正整數(shù)；所述接滑塊的一側(cè)設(shè)置有光電開(kāi)關(guān)，光電開(kāi)關(guān)與安裝板固定，光電開(kāi)關(guān)與滑塊間設(shè)置有遮光片，通過(guò)光電開(kāi)關(guān)的通斷判斷車(chē)輛內(nèi)制動(dòng)踏板是否位于初始位置；

所述環(huán)境感知單元用于檢測(cè)試驗(yàn)車(chē)輛的運(yùn)行環(huán)境，包括差分GPS和CCD攝像頭；其中，差分GPS安裝在車(chē)輛上，用來(lái)實(shí)時(shí)獲取車(chē)輛位置信息；CCD攝像頭安裝在車(chē)輛前部，用來(lái)實(shí)時(shí)獲取道路視頻信息；

所述車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)單元用來(lái)實(shí)時(shí)檢測(cè)車(chē)輛的運(yùn)行狀態(tài)，包括車(chē)速傳感器、側(cè)向加速度傳感器、橫擺角速度傳感器及位置反饋傳感器；其中，車(chē)速傳感器安裝在驅(qū)動(dòng)橋殼內(nèi)，用來(lái)實(shí)時(shí)獲取車(chē)輛速度信息；側(cè)向加速度傳感器與橫擺角速度傳感器均安裝在車(chē)輛的質(zhì)心處，分別用來(lái)實(shí)時(shí)獲取車(chē)輛的側(cè)向加速度與車(chē)輛的橫擺角速度；所述位置反饋傳感器有四個(gè)，分別安裝在轉(zhuǎn)向機(jī)械手、換擋機(jī)械手、制動(dòng)機(jī)械腿與油門(mén)機(jī)械腿上，且分別用來(lái)實(shí)時(shí)獲取車(chē)輛當(dāng)前方向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)角度、換擋桿的位移、制動(dòng)踏板位移以及油門(mén)踏板位移；

所述用戶(hù)交互單元用于在進(jìn)行道路試驗(yàn)前，用戶(hù)進(jìn)行試驗(yàn)類(lèi)型的設(shè)定，并且根據(jù)所設(shè)定的試驗(yàn)類(lèi)型，進(jìn)行車(chē)輛行駛線(xiàn)路、車(chē)速、行駛距離以及車(chē)輛與車(chē)道中心線(xiàn)的偏離誤差允許值的設(shè)定；

所述控制單元主要包括駕駛控制單元和安全控制單元；駕駛控制單元對(duì)執(zhí)行單元中各個(gè)伺服電機(jī)進(jìn)行控制，從而通過(guò)執(zhí)行單元控制車(chē)輛中的方向盤(pán)、制動(dòng)踏板、油門(mén)踏板以及換擋桿進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛的運(yùn)行控制；

當(dāng)用戶(hù)在用戶(hù)交互單元中預(yù)設(shè)車(chē)輛行駛線(xiàn)路時(shí)，駕駛控制單元將從用戶(hù)交互單元中提取預(yù)設(shè)的車(chē)輛行駛線(xiàn)路及車(chē)速，與由差分GPS采集的車(chē)輛的位置信息以及由車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)單元中提取的的車(chē)輛當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行綜合分析，從而控制執(zhí)行單元對(duì)車(chē)輛進(jìn)行制動(dòng)、加速、轉(zhuǎn)向操作，使車(chē)輛按照預(yù)設(shè)的行駛路線(xiàn)行駛；

當(dāng)用戶(hù)沒(méi)有在用戶(hù)交互單元中預(yù)設(shè)的車(chē)輛行駛線(xiàn)路時(shí)，駕駛控制單元通過(guò)CCD攝像頭采集道路視頻信息，對(duì)視頻進(jìn)行處理，提取車(chē)道線(xiàn)信息，并根據(jù)車(chē)輛在車(chē)道線(xiàn)的位置和車(chē)道線(xiàn)與車(chē)輛行駛方向的夾角，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的伺服電機(jī)對(duì)車(chē)輛的方向進(jìn)行控制，確保車(chē)輛能夠跟蹤車(chē)道線(xiàn)；

安全控制單元實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車(chē)輛當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行車(chē)輛狀態(tài)估算，判斷車(chē)輛是否有發(fā)生危險(xiǎn)狀況的可能；若有發(fā)生危險(xiǎn)的可能，則安全控制單元向執(zhí)行控制單元發(fā)送危險(xiǎn)預(yù)警信號(hào)，駕駛控制單元接收到此危險(xiǎn)預(yù)警信號(hào)后控制執(zhí)行單元操控車(chē)輛，使車(chē)輛行駛在安全范圍；

安全控制單元從車(chē)輛自身的故障診斷接口提取車(chē)輛的故障信息，當(dāng)車(chē)輛有故障發(fā)生時(shí)，能夠控制執(zhí)行單元對(duì)車(chē)輛進(jìn)行制動(dòng)；

安全控制單元與駕駛控制單元保持實(shí)時(shí)通信，當(dāng)駕駛控制單元與安全控制單元中的一個(gè)發(fā)生故障時(shí)，則通信中斷，此時(shí)由另一個(gè)來(lái)控制執(zhí)行單元進(jìn)行制動(dòng)操作，保證車(chē)輛安全停車(chē)。

2.如權(quán)利要求1所述一種用于車(chē)輛道路試驗(yàn)的自動(dòng)駕駛機(jī)器人，其特征在于：所述執(zhí)行單元中的轉(zhuǎn)向電機(jī)、換擋電機(jī)以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)均為交流伺服電機(jī)。