[發明專利]一種零位校準無人駕駛轉向機及控制方法

在審

• 申請號: 201911399017.8
• 申請日: 2019-12-30
• 公開（公告）號: CN111003058A
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 戴超杰;邵洪偉
• 申請（專利權）人: 無錫太機腦智能科技有限公司
• 主分類號: B62D5/04
• 分類號: B62D5/04
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 肖玲珊

本發明公開了一種零位校準無人駕駛轉向機及控制方法，包括紅外傳感器、球頭軸承、步進電機、推桿和單片機系統，通過步進電機驅動推桿，由推桿拉伸車輪的轉動，并采用紅外感應信號來確定車輪的零位，本發明采用紅外傳感器具有成本低、改裝簡單、感應效果好的特點，采用步進電機作為轉向驅動電機，具有轉向角度可控、轉向速度可控和正反轉控制的特點，采用推桿作為轉向的傳動機制，具有連接簡單，成本低的特點，采用單片機做信號接收和輸出處理，響應控制靈敏，本發明的系統體積較小而且成本低廉便于推廣使用。

技術領域

本發明屬于自動控制系統領域，具體是一種零位校準無人駕駛轉向機及控制方法。

背景技術

電動助力轉向系統(簡稱EPS)是用于無人駕駛轉向使用，該系統通過直流電機驅動轉向軸，再轉動轉向連桿達到轉動車輪的目的，然后通角度傳感器反饋當前轉動角度，并使用模擬信號或者CAN通訊將轉動角度參數發送出來。EPS轉動誤差小，但是其電機功率大，一般在200W左右，其體積較大，價格高昂，不便于普遍推廣。因此，一種體積較小，使用功率低且成本低廉的新型駕駛轉向系統的出現迫在眉睫。

發明內容

本發明的目的在于為了實現在小型電動四輪代步車上實現無人駕駛，提供了一種零位校準無人駕駛轉向機及控制方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

本發明公開了一種零位校準無人駕駛轉向機，包括車輪、車輪轉軸、紅外激光發射端、車架、紅外激光接收端、推桿電機以及單片機系統，所述車輪轉動固定于車輪轉軸兩端，所述車架通過轉軸轉動固定于車輪轉軸中心位置，所述紅外激光接收端固定于車架上，所述紅外激光發射端固定于車輪轉軸上且紅外激光發射端靠近車輪轉軸一端位置，所述推桿電機末端固定，首端轉動固定于車輪轉軸上且推桿電機首端靠近車輪轉軸非紅外激光發射端的一端，所述推桿電機、紅外激光發射端、紅外激光接收端皆與單片機系統電性連接；

所述推桿電機包括球頭軸承、步進電機以及推桿，所述步進電機通過齒輪傳動與推桿末端連接，所述推桿首端通過球頭軸承與車輪轉軸轉動連接；

所述單片機系統包括：零位校準模塊、步進電機模塊、推桿模塊以及控制模塊；零位校準模塊將信號輸入至控制模塊通過步進電機控制推桿模塊進行零位校準。

更進一步，所述單片機自動計算需要輸出的脈沖數具體為：

1)右轉角度a，推桿固定點距離兩車輪中心點長度為c，推桿推出長度為b，則

根據權利要求1所述的零位校準無人駕駛轉向機，其特征在于，所述零位校準模塊即為通過紅外激光發射端與紅外激光接收端，將零位位置信號通過光電信號傳輸到單片機中。

更進一步，所述步進電機模塊即為通過單片機發送PWM控制步進電機轉動速度與轉動角度，實現轉向時的轉向速度和轉向角度控制。

更進一步，所述推桿模塊即為推桿末端通過齒輪與齒帶與步進電機軸相連，將電機的轉動轉換成推桿的升縮，推桿首端通過球頭軸承連接在車輪轉軸上，將推桿的升縮轉換成車輪的左右轉向。

更進一步，所述控制模塊即為一方面接收紅外傳感器的電信號，代表車輪此時已在零位位置，此時清空步進電機的PWM控制信號，另一方面以此時位置為起始點通過控制PWM的頻率和脈沖數，來控制轉向的速度和角度。

一種零位校準無人駕駛轉向機控制方法，步驟具體如下：

步驟一：車輪歸零

S1.以車輪平行為零點位，將紅外傳感器發射端固定在車輪轉向軸或者轉向連桿上，使其跟隨車輪的轉動移動紅外光斑；