[發明專利]一種用于人機共駕系統的轉矩測量、耦合裝置及方法

在審

• 申請號: 201910143786.5
• 申請日: 2019-02-27
• 公開（公告）號: CN109708790A
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發明（設計）人: 朱冰;李偉男;趙健;韓嘉懿;馬馳;孫宇航;孟鵬翔
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01L3/10
• 分類號: G01L3/10
• 代理公司: 長春市恒譽專利代理事務所(普通合伙) 22212
• 代理人: 鞠傳龍

本發明公開了一種用于人機共駕系統的轉矩測量、耦合裝置及方法，轉矩測量、耦合裝置包括有底板、第一齒輪、第二齒輪、齒條、電動機、外齒圈、控制器和分析儀，其中電動機固定在底板上，電動機的輸出軸與第一齒輪的驅動軸相連接，第一齒輪由電動機進行驅使轉動，第一齒輪和第二齒輪均與齒條相嚙合，其方法為：第一步、機器輸入轉矩；第二步、駕駛人輸入轉矩；第三步、利用電流表測量第一模擬控制模塊、第二模擬控制模塊的流經電流；第四步、標定擬合；第五步、計算得到對應的駕駛人輸入轉矩信號；第六步、提供基礎支撐。有益效果：為科研、教學提供了新型的工具手段，在實現轉向感覺貼切模擬、輸入轉矩較高精度測量的同時也降低了實現的成本。

本發明涉及一種轉矩測量、耦合裝置及方法，特別涉及一種用于人機共駕系統的轉矩測量、耦合裝置及方法。

背景技術

目前，隨著現代制造業與新一代信息技術的深度融合，智能汽車已成為未來汽車工業發展的潮流和前沿。智能汽車裝配有先進的車載傳感器、控制器、執行器，具備復雜環境感知、規劃決策、智能控制等功能，可實現輔助駕駛、部分自動駕駛、高度自動駕駛以及完全自主駕駛等不同等級的輔助控制，是未來汽車新技術集成的載體，代表著未來汽車科技的戰略制高點。雖然無人駕駛被廣泛認為是汽車智能化的終極目標，然而，受限于汽車技術各個階段的發展規律、法律與法規、事故責任劃分等約束，駕駛人作為駕駛過程的參與者、甚至駕駛主體在相當長的時期內仍將是事實。

目前市場上現有的用于人機共駕系統的轉矩測量、合成裝置及方法的相關技術往往存在兩大問題：一、結構、原理過于簡單，轉矩合成方式過于簡單，駕駛人使用過程中對合成效果體驗極差；二、結構過于復雜，在沒有大幅度提高合成效果、轉向感覺以及轉矩測量精度的情況下使成本大大提升。

中國專利公開號CN106275061A，公開日為2017.01.04名稱為一種基于混雜理論的人機共駕型電動助力轉向系統及控制方法的發明內容基于混雜切換系統建立最優運行狀態下的人機共駕型電動助力轉向系統轉向調節控制系統，然而混雜切換系統的魯棒性并不理想，混雜理論較為復雜難于擴展到實車上的應用。

發明內容

本發明的目的是為了克服了現有的用于人機共駕系統的轉矩測量、合成的相關裝置中普遍存在的轉矩合成效果達不到要求以及相關裝置結構過于復雜、成本高、轉矩測量精度較低等一些問題，而提供的一種用于人機共駕系統的轉矩測量、耦合裝置及方法。

本發明提供的用于人機共駕系統的轉矩測量、耦合裝置包括有底板、第一齒輪、第二齒輪、齒條、電動機、外齒圈、控制器和分析儀，其中電動機固定在底板上，電動機的輸出軸與第一齒輪的驅動軸相連接，第一齒輪由電動機進行驅使轉動，底板上固定有滑槽，齒條嵌設在滑槽內，齒條能夠沿滑槽進行滑動，第一齒輪和第二齒輪均與齒條相嚙合，第一齒輪轉動過程中驅使齒條滑動從而帶動第二齒輪進行轉動，第二齒輪上連接有第一轉矩輸入軸，第一轉矩輸入軸的后端與驅動機構相連接，外齒圈裝配在驅動機構上并由驅動機構進行驅使轉動，第一轉矩輸入軸上裝配有第一壓感器，驅動機構上還連接有第二轉矩輸入軸，第二轉矩輸入軸上裝配有第二壓感器，第一壓感器和第二壓感器通過導線均與分析儀相連接，控制器與電動機相連接并控制電動機的工作。

電動機上連接有蓄電池，連接線路上設有變頻器，蓄電池為電動機提供電力，電動機的輸出軸與第一齒輪的驅動軸之間通過聯軸器相連接。

第一轉矩輸入軸上裝配有減速器，減速器固定在底板上。

第二轉矩輸入軸樞接在支撐架上，支撐架固定在底板上。

驅動機構是由左錐齒輪、右錐齒輪、上錐齒輪、下錐齒輪和固定軸組成，其中左錐齒輪固定在第一轉矩輸入軸的后端并由第一轉矩輸入軸驅使進行轉動，右錐齒輪固定在第二轉矩輸入軸的前端并由第二轉矩輸入軸驅使進行轉動，上錐齒輪固定在固定軸的上部，上錐齒輪同時與左錐齒輪和右錐齒輪的上部相嚙合，下錐齒輪固定在固定軸的下部，下錐齒輪同時與左錐齒輪和右錐齒輪的下部相嚙合，固定軸延外齒圈的徑向固定在外齒圈的內圈中，上錐齒輪和下錐齒輪與左錐齒輪和右錐齒輪嚙合過程中能夠帶動外齒圈進行轉動。