[發明專利]一種用于多自由度新型救護汽車控制的復合操縱桿裝置

有效

• 申請號: 201710205100.1
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN106882255B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 鄭宏宇;羅蘭;劉琛;趙明新;王建濤;宗長富
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B62D1/12
• 分類號: B62D1/12;B60K26/02;B60T7/10;B60G17/00
• 代理公司: 長春市恒譽專利代理事務所(普通合伙) 22212
• 代理人: 李榮武

1.一種用于多自由度救護汽車控制的復合操縱桿裝置，其特征在于，該救護汽車的轉向、驅動、制動、懸架均采用導線連接，由復合操縱桿裝置控制實現汽車的駕駛，取代了汽車的轉向盤、油門踏板、制動踏板和檔位；復合操縱桿裝置由兩個操縱桿組成，汽車的轉向與驅動、制動功能由左右兩個操縱桿分開駕駛操作，安裝于駕駛員左手側的操縱桿用于汽車的多模式轉向，多自由度饋能懸架系統控制，操縱桿包含有五個槽位，具體操作步驟為：當操縱桿在中間槽位時，汽車為四輪異向獨立轉向；把操縱桿推到左槽位時，汽車為原地轉向；把操縱桿推到右槽位時，汽車為斜行轉向；把操縱桿推到前槽位時，汽車為前輪轉向；把操縱桿推到后槽位時，汽車進入橫行模式，可實現救護汽車在中低速城市擁擠路況不同轉向模式的自由切換，提高汽車機動性的同時也為轉向增加了容錯，根據操縱桿在槽位中滑行的加速度和行程，可以判斷汽車的轉向角度大小和轉向緊急程度；

安裝于駕駛員右手側的操縱桿用于汽車的多模式驅動，饋能制動系統控制，復合操縱桿裝置的右操縱桿包含有五個槽位，當操縱桿在中間槽位時，汽車為四輪驅動；操縱桿在左槽位時，汽車為前輪驅動；操縱桿在右槽位時，汽車為后輪驅動；操縱桿在前槽位時，汽車為加速模式；操縱桿在后槽位時，汽車為制動模式，多模式驅動既可在不同路況提供不同的驅動力，又為救護汽車增加了驅動和轉向容錯功能，當前輪驅動模式、后輪驅動模式、加速模式中的一種驅動模式失效時，可快速切入到未失效的另外兩種模式，同時當左操縱桿發生故障失去轉向能力時，右操縱桿四輪驅動退化為后輪驅動模式，前輪用于轉向來保證汽車的正常行駛；

在垂直方向上通過左操縱桿的升降，可以實現對懸架系統的主動調節；懸架系統匹配有多自由度懸架舉升機構；汽車的轉向、懸架、加速和制動均可將路感反饋給復合操縱桿裝置，反饋的路感也可以實現饋能；救護汽車導線連接的電控形式便于用電醫療設備與多自由度饋能懸架系統和饋能制動系統的連接充電，實現了回收能量充分的有效利用。

2.按照權利要求1所述的一種用于多自由度救護汽車控制的復合操縱桿裝置，其特征在于，饋能懸架系統匹配有多自由度懸架舉升機構，懸架舉升機構上下表面為平面，兩表面之間由三組機械桿件呈一定角度相連接，根據實際應用需求增加機械桿件數量可以實現任意多的自由度，汽車在不平路面行駛時，多自由度懸架舉升機構通過下表面和機械桿件的多方向傾角變化使上表面始終保持相對水平；左操縱桿與多自由度饋能懸架系統通過導線相連接，在不同路面條件下，駕駛員可將左操縱桿在垂直方向上連續抬起或按下不同的高度對多自由度懸架舉升機構進行調節，從而實現對饋能懸架系統的主動無級調節，由左操縱桿對饋能懸架系統進行主動調節集成程度更高，駕駛員的手不需要進行移位操作，而且駕駛員用手替代了身體直接感知懸架系統反饋的路感；救護汽車的轉向、懸架、加速和制動均可將路感反饋給復合操縱桿裝置；左操縱桿接收到的為多模式轉向和多自由度饋能懸架系統反饋的路感，在左操縱桿的水平平面槽位內布置5個微型直線電機用于產生反饋力矩，救護汽車通過神經網絡算法對轉向電機輸出的電流信號進行學習訓練來識別不同的轉向模式，汽車在原地轉向、斜行轉向和橫行模式下，微型直線電機根據神經網絡算法學習訓練后的電流信號產生的力矩較小，左操縱桿操作輕便，駕駛員可實現救護汽車在低速狹小空間的快速自由移位，汽車在四輪異向獨立轉向和前輪轉向時車速較高，微型直線電機根據神經網絡算法學習訓練后的電流信號產生的力矩較大，駕駛員感知的反饋路感清晰；右操縱桿接收到的為加速和饋能制動系統反饋的路感，右操縱桿在縱向自由度上布置加速度傳感器和反作用力開關，反作用力開關中含有一個蓄能器，駕駛員在操作右操縱桿進行加速或制動時，加速度傳感器對右操縱桿滑動加速度進行測量，反作用力開關對操縱桿滑動加速度響應設定一個閾值，當加速或制動時右操縱桿滑動加速度小于設定閾值時，說明汽車為普通行駛工況，反作用力開關將所受力儲存在蓄能器中，反作用力開關不進行工作；當右操縱桿滑動加速度大于設定閾值時，說明汽車處于緊急加速或制動情況，蓄能器放能使反作用力開關開始工作，根據右操縱桿滑動加速度的大小對右操縱桿施加不同的反作用力，既改善了普通加速或制動工況駕駛員操作右操縱桿的輕便性，又實現了緊急加速或制動工況對反饋路感的感知；同時蓄能器對加速、制動時路感的回收也實現了饋能，可用于用電醫療設備的充電。

3.按照權利要求2所述的一種用于多自由度救護汽車控制的復合操縱桿裝置，其特征在于，左操縱桿內安裝一個質量分布不均的圓盤，圓盤通過連桿結構與多自由度懸架舉升機構相連接，懸架舉升機構工作時，帶動圓盤不規則轉動使左操縱桿抖動，實現饋能懸架系統的路感反饋，圓盤外殼為工程塑料，起到輔助固定、保護作用，減少其工作時對操縱桿內部線束的干擾。