[發(fā)明專利]電磁驅(qū)動(dòng)汽車駕駛機(jī)器人

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310361723.X
• 申請(qǐng)日: 2013-08-19
• 公開（公告）號(hào): CN103631144A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳剛;張為公
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué);東南大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B15/02
• 分類號(hào): G05B15/02;G01M17/007
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國(guó)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于汽車駕駛機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種電磁驅(qū)動(dòng)汽車駕駛機(jī)器人。

背景技術(shù)

駕駛機(jī)器人是指無需對(duì)車輛進(jìn)行改裝，可無損安裝在駕駛室內(nèi)，并適應(yīng)于各種車型，替代駕駛員在危險(xiǎn)條件和惡劣環(huán)境下進(jìn)行車輛駕駛的工業(yè)機(jī)器人。利用駕駛機(jī)器人進(jìn)行汽車試驗(yàn)、仿生殘疾者駕駛汽車操作或應(yīng)用于核電站、重化工等存在嚴(yán)重污染的場(chǎng)合時(shí)，可減輕人類勞動(dòng)強(qiáng)度，降低危險(xiǎn)惡劣環(huán)境對(duì)人類的傷害，提高試驗(yàn)結(jié)果的客觀性和準(zhǔn)確度、殘疾者駕駛汽車能力以及安全性。另外，智能車輛是將汽車作為一個(gè)整體進(jìn)行考慮，把車輛作為移動(dòng)機(jī)器人進(jìn)行改裝或重新設(shè)計(jì)，對(duì)汽車的操縱機(jī)構(gòu)甚至動(dòng)力系統(tǒng)等進(jìn)行了比較多的改造，或者重新設(shè)計(jì)，一旦該車輛任何一部分損壞，就無法繼續(xù)進(jìn)行作業(yè)。而駕駛機(jī)器人并非構(gòu)建在特殊的車輛上，不需要對(duì)車輛進(jìn)行改造，而是可以無損地安裝到各種規(guī)格的汽車上，一旦車輛損壞，該機(jī)器人可以換裝在另一臺(tái)車上使用。

目前國(guó)內(nèi)外已經(jīng)公開的汽車駕駛機(jī)器人在結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)方式上主要有幾種：1）液壓驅(qū)動(dòng)。液壓驅(qū)動(dòng)方式的缺點(diǎn)在于對(duì)油的密封性要求高，機(jī)構(gòu)復(fù)雜，此方式目前已被淘汰，未見國(guó)內(nèi)外公開報(bào)道。2）氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)。中國(guó)專利200410065844.0“汽車試驗(yàn)用氣電混合式駕駛機(jī)器人”利用帶鎖氣缸驅(qū)動(dòng)駕駛機(jī)器人的換擋機(jī)械手、制動(dòng)機(jī)械腿和離合器機(jī)械腿，但其機(jī)構(gòu)復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)軌跡控制和多點(diǎn)準(zhǔn)確定位（如換擋）很困難，在實(shí)車自動(dòng)駕駛試驗(yàn)中氣源的獲取比較困難。3）電機(jī)+減速齒輪。中國(guó)專利200410065844.0“汽車試驗(yàn)用氣電混合式駕駛機(jī)器人”利用旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)并通過減速齒輪傳遞扭矩，驅(qū)動(dòng)駕駛機(jī)器人的油門機(jī)械腿，但這種結(jié)構(gòu)對(duì)安裝的精度要求比較高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。5）電機(jī)+拉絲。中國(guó)專利201110264908.X“滑輪鋼絲式汽車試驗(yàn)駕駛機(jī)器人”利用伺服電機(jī)和減速機(jī)、驅(qū)動(dòng)桿、壓縮彈簧、鋼絲繩、大滑輪和小滑輪來驅(qū)動(dòng)汽車試驗(yàn)駕駛機(jī)器人，但這種結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，定位精度低，執(zhí)行機(jī)構(gòu)必須始終處于工作狀態(tài)。5）電機(jī)+滾珠絲杠。美國(guó)專利5372035“底盤測(cè)功機(jī)上用于駕駛汽車的機(jī)器人”利用旋轉(zhuǎn)直流伺服電機(jī)并通過滾珠絲杠傳遞扭矩，驅(qū)動(dòng)駕駛機(jī)器人的換擋機(jī)械手、油門機(jī)械腿、制動(dòng)機(jī)械腿和離合器機(jī)械腿，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大，傳動(dòng)效率低，控制精度難以控制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單輕巧、無需中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)、體積小、重量輕、定位和控制精度高、實(shí)時(shí)性好、適合便攜車載的電磁驅(qū)動(dòng)汽車駕駛機(jī)器人。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：

一種電磁驅(qū)動(dòng)汽車駕駛機(jī)器人，包括機(jī)座、機(jī)械腿、機(jī)械腿控制器、換擋機(jī)械手、換擋機(jī)械手控制器、汽車車速測(cè)量模塊、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊、運(yùn)動(dòng)控制模塊、數(shù)據(jù)采集與信號(hào)調(diào)理模塊和駕駛機(jī)器人實(shí)時(shí)控制計(jì)算機(jī)，機(jī)械腿與機(jī)械腿控制器連接，換擋機(jī)械手與換擋機(jī)械手控制器連接，機(jī)械腿控制器和換擋機(jī)械手控制器與機(jī)座連接，機(jī)械腿控制器和換擋機(jī)械手控制器都與運(yùn)動(dòng)控制模塊、數(shù)據(jù)采集與信號(hào)調(diào)理模塊連接，運(yùn)動(dòng)控制模塊和數(shù)據(jù)采集與信號(hào)調(diào)理模塊與駕駛機(jī)器人實(shí)時(shí)控制計(jì)算機(jī)連接，機(jī)械腿控制器包括機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器、機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器控制單元和機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器直線位移及電流傳感器，機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器與機(jī)械腿連接，機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器控制單元和機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器直線位移及電流傳感器與機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器連接；換擋機(jī)械手控制器包括選擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器、掛檔機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器、換擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器控制單元、選擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器直線位移及電流傳感器、掛擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器直線位移及電流傳感器，選擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器和掛檔機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器都與機(jī)座和換擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器控制單元連接，選擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器直線位移及電流傳感器與選擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器連接，掛擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器直線位移及電流傳感器與掛檔機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器連接，換擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器控制單元和機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器控制單元與運(yùn)動(dòng)控制模塊連接，選擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器直線位移及電流傳感器、掛擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器直線位移及電流傳感器、機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器直線位移及電流傳感器、汽車車速測(cè)量模塊及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊分別與數(shù)據(jù)采集與信號(hào)調(diào)理模塊連接。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)：

（1）本發(fā)明采用電磁直線執(zhí)行器直接驅(qū)動(dòng)駕駛機(jī)器人油門、制動(dòng)、離合器機(jī)械腿和換擋機(jī)械手等執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，無需中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，減小了體積，降低了重量，大大提高了定位和控制精度，實(shí)時(shí)性更好。

（2）本發(fā)明采用了新的機(jī)械腿結(jié)構(gòu)，能夠更加適應(yīng)各種車型，且調(diào)整起來更加方便。