本发明专利技术提供一种汽车自动驾驶装置，包括换档机械手、换档机械手控制模块、油门踏板机械腿、制动踏板机械腿、离合踏板机械腿、机械腿控制模块、车速检测模块、发动机转速检测模块和车载计算机控制系统。本发明专利技术能够适配各种车型，结构简单，体积小，不占用驾驶员正常驾驶空间，降低了汽车自动驾驶和汽车实验风险，降低了汽车实验转场运输成本；机械腿和换档机械手的驱动电机均采用高精度伺服电机和高精度电机状态传感器，并实时与车载计算机控制系统通信，提高了控制精度和稳定性；空间并联四连杆机构组成换档机械手的换档装置，具有空间多个自由度，能够对变速箱进行高效率的换档操作。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及汽车自动驾驶装置和试验用车
，具体涉及一种协调控制汽车离合踏板、制动踏板、油门踏板和变速箱换档装置的机械装置，能够代替人类驾驶员完成汽车自动驾驶工作。
技术介绍
汽车自动驾驶装置是在汽车自动驾驶或者试验用车时，可以在不对汽车结构做改造的前提下，对汽车的离合踏板、制动踏板、油门踏板、变速箱换档机构进行自动控制。在无人车研究中，汽车自动驾驶装置必须能够完成无人车控制系统发出的指令动作，控制汽车进行自动驾驶；必须能够适应不同的汽车平台，完成对不同汽车的自动驾驶操作。同时，自动驾驶装置可以替代实验人员驾驶车辆完成高强度、循环重复的枯燥的汽车实验，减少对驾驶员的伤害。 自动驾驶装置通常能够操作油门踏板、离合器踏板、制动踏板和换档杆，对应的驱动装置必须具有快速响应、高速精确、重复误差小的机械性能。现有的汽车自动驾驶装置按驱动方式可以分为四大类，液压驱动、气压驱动、电机驱动和混合驱动。液压驱动方式的驱动力大、阻尼高、具有比较好的缓冲性能，能够一定程度的模仿人体肌肉的柔和性，但是油路管道复杂，高压液压容易造成液压油泄露，污染试验车。由于空气压缩性大，难以快速响应驱动指令，难以可重复性精确控制执行器的速度和位置。同时，气动系统需要干净的空气源，空气回路复杂，在有限的试验车空间里难以实施。随着伺服电机的高速发展，伺服电机体积越来越小，驱动力矩越来越大，配合合适传动比的减速机能够快速驱动踏板执行装置。电机驱动和液压或者气压驱动可以组成混合驱动，其兼顾了液压驱动的较大驱动力和电机驱动的位置精度，但是混合驱动系统和控制系统复杂，难以维护。 国内的201120335732.8号专利描述了一种汽车试验用驾驶执行机构。利用电机作为驱动源，钢丝绳、滑轮、弹簧、机械腿组合作为驱动机构，利用钢丝绳拉动机械腿来控制油门、离合、制动踏板的定位。由于钢丝绳的拉伸变形量比较大，同时可能会出现打滑的现象，所以传动精度难以提高。对机械腿的速度和位置精度控制难度大，影响自动驾驶的稳定性和精确性。该驾驶执行机构结构比较复杂，体积庞大，需要布置在驾驶员座椅上，转场实验时必须用清障拖车运输与吊装，非常不便，同时增加的试验成本。
技术实现思路
本专利技术提供一种可以自动驾驶汽车的汽车自动驾驶装置，可以替代驾驶员从事汽车试验的自动驾驶装置，利用伺服电机驱动油门踏板、制动踏板和离合踏板，在不改造试验车辆的前提下可以适配多种汽车平台，其中换档机械手可以适配各种换档形式，具有空间多个自由度，位置控制精准，重复误差小。 为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案： 一种汽车自动驾驶装置，包括换档机械手、换档机械手控制模块、油门踏板机械腿、制动踏板机械腿、离合踏板机械腿、机械腿控制模块、车速检测模块、发动机转速检测模块和车载计算机控制系统，其中换档机械手控制模块、机械腿控制模块、车速检测模块和发动机转速检测模块分别与车载计算机控制系统相连； 所述换档机械手包括固定装置、夹持装置、减速机、换档机械手驱动电机和换档装置，该减速机内设置有两组独立的传动机构，该传动机构的输入端与所述换档机械手驱动电机转轴连接，传动机构的输出端与换档装置固定连接，所述换档装置包括空间并联的两套连杆机构和一个换档杆套筒，该连杆机构包括驱动摆臂和驱动横杆，所述驱动摆臂一端固定连接在所述传动机构的输出端，驱动摆臂另一端通过球铰链与驱动横杆一端活动连接，驱动横杆另一端通过球铰链与换档杆套筒活动连接，两组所述驱动摆臂和驱动横杆之间形成空间并联四连杆机构，所述换档杆套筒下端固定套设在换档杆上； 所述换档机械手驱动电机与换档机械手控制模块相连，换档机械手驱动电机末端装有用于采集电机轴转速、转动位置和加速度的传感器； 所述油门踏板机械腿、制动踏板机械腿和离合踏板机械腿均包括依次连接的机械腿驱动电机、电机减速机和驱动腿，其中机械腿驱动电机末端装有用于采集电机状态信息的电机状态传感器。 本专利技术中换档机械手的夹持装置夹持换档机械手驱动电机，并通过固定装置安装在车内，换档机械手驱动电机与换档机械手控制模块相连，驱动电机末端装有高精度的传感器，传感器采集电机轴转速、转动位置和加速度，并实时上传至换档机械手控制模块。换档机械手控制模块与车载计算机控制系统相连，实时上传换档机械手驱动电机的传感器采集的状态信息于车载计算机控制系统分析处理，并实时接收车载计算机控制系统发出的控制指令。机械腿驱动电机末端装有电机状态传感器，用于采集机械腿驱动电机状态信息，并上传至机械腿控制模块中，机械腿控制模块与车载计算机控制系统相连，实时上传机械腿的状态信息于车载计算机控制系统分析处理，并实时接收车载计算机控制系统发出的控制指令。车速检测模块、发动机转速模块与车载计算机控制系统相连，车载计算机控制系统通过分析车速和发动机转速可以确定汽车行驶状态，综合分析处理机械腿控制模块上传的机械腿的状态信息和换档机械手控制模块上传的换档机械手状态信息，进而控制汽车实现自动驾驶。 本专利技术的换档机械手，采用两个水平放置的伺服电机作为驱动电机，构成两套驱动装置，而形成空间四连杆机构的驱动摆臂和驱动横杆组成两套换档装置，两套换档装置组成空间并联机构，机构之间相互约束。驱动装置协调控制驱动摆臂来控制换档杆套筒位置，完成换档动作。选档动作与换档动作实现解耦，相互之间不干涉，控制方便。采用的伺服电机具有体积小，启动转矩大，速度快，具有非常高的启动速度与位置控制精度。同时，本专利技术具有结构紧凑，整体重量非常小，不会增加太多汽车负载，完全实现对驾驶员正常驾驶工作零影响，且易于安装和维护等优点。 进一步地，所述固定装置包括竖直设置在车内可伸缩的固定杆，该固定杆下端设置有安装支架，固定杆上端设置有吸顶盘。所述夹持装置包括用于夹持所述固定杆的环形夹持器和用于固定所述驱动装置的连接板，环形夹持器与连接板固定连接形成一整体。 整个换档机械手通过夹持装置固定在可伸缩固定杆上，固定杆放置在后排座椅中间位置，固定杆两端顶在车体上下，固定杆的高度可以根据车内高度调节，夹持装置也可以通过调节在固定杆的上的位置来适应不同的车体，将驱动电机插入夹持装置内，用螺钉固定，这样可以实现在车体内无破坏安装换档机械手。 进一步地，所述传动机构包括相互啮合传动的蜗本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种汽车自动驾驶装置，其特征在于，包括换档机械手(100)、换档机械手控制模块(200)、油门踏板机械腿(310)、制动踏板机械腿(320)、离合踏板机械腿(330)、机械腿控制模块(340)、车速检测模块(400)、发动机转速检测模块(500)和车载计算机控制系统(600)，其中换档机械手控制模块、机械腿控制模块、车速检测模块和发动机转速检测模块分别与车载计算机控制系统相连；所述换档机械手(100)包括固定装置(110)、夹持装置(120)、减速机(130)、换档机械手驱动电机(140)和换档装置(150)，该减速机输入端与所述换档机械手驱动电机转轴连接，减速机的输出端与换档装置固定连接，所述换档装置(150)包括空间并联的两套连杆机构和一个换档杆套筒(153)，该连杆机构包括驱动摆臂(151)和驱动横杆(152)，所述驱动摆臂(151)一端固定连接在所述传动机构的输出端，驱动摆臂另一端通过球铰链与驱动横杆一端活动连接，驱动横杆另一端通过球铰链与换档杆套筒活动连接，两组所述驱动摆臂和驱动横杆之间形成空间并联四连杆机构，所述换档杆套筒(153)下端固定套设在换档杆上；所述换档机械手驱动电机(140)与换档机械手控制模块(200)相连，换档机械手驱动电机末端装有用于采集电机轴转速、转动位置和加速度的传感器；所述油门踏板机械腿(310)、制动踏板机械腿(320)和离合踏板机械腿(330)均包括依次连接的机械腿驱动电机(301)、电机减速机(302)和驱动腿(303)，其中机械腿驱动电机末端装有用于采集电机状态信息的电机状态传感器(304)。...
【技术特征摘要】
1.一种汽车自动驾驶装置，其特征在于，包括换档机械手(100)、换档机械手控制模块(200)、油门踏板机械腿(310)、制动踏板机械腿(320)、离合踏板机械腿(330)、机械腿控制模块(340)、车速检测模块(400)、发动机转速检测模块(500)和车载计算机控制系统(600)，其中换档机械手控制模块、机械腿控制模块、车速检测模块和发动机转速检测模块分别与车载计算机控制系统相连；
所述换档机械手(100)包括固定装置(110)、夹持装置(120)、减速机(130)、换档机械手驱动电机(140)和换档装置(150)，该减速机输入端与所述换档机械手驱动电机转轴连接，减速机的输出端与换档装置固定连接，所述换档装置(150)包括空间并联的两套连杆机构和一个换档杆套筒(153)，该连杆机构包括驱动摆臂(151)和驱动横杆(152)，所述驱动摆臂(151)一端固定连接在所述传动机构的输出端，驱动摆臂另一端通过球铰链与驱动横杆一端活动连接，驱动横杆另一端通过球铰链与换档杆套筒活动连接，两组所述驱动摆臂和驱动横杆之间形成空间并联四连杆机构，所述换档杆套筒(153)下端固定套设在换档杆上；
所述换档机械手驱动电机(140)与换档机械手控制模块(200)相连，换档机械手驱动电机末端装有用于采集电机轴转速、转动位置和加速度的传感器；
所述油门踏板机械腿(310)、制动踏板机械腿(320)和离合踏板机械腿(330)均包括依次连接的机械腿驱动电机(301)、电机减速机(302)和驱动腿(303)，其中机械腿...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁祎，张飞，李碧春，梁华为，刘伟，丁冀，刘路，方俊，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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