一种可伸缩化汽车驾驶机器人制造技术

本发明专利技术提供一种可伸缩模块化汽车驾驶机器人，包括机械腿模块、换挡机械手模块、汽车车速测量模块、发动机转速测量模块、运动控制模块、数据采集与信号调理模块，驾驶机器人实时控制计算机。机械腿模块包括机械腿和机械腿控制器、换挡机械手模块包括换挡机械手和换挡机械手控制器，控制器中采用旋转电机作为执行器。机械腿模块和换挡机械手模块均具有伸缩功能，不需要驾驶机器人工作时，不必将其移出驾驶室，换挡机械手与机械腿均可缩回，对驾驶员驾驶无影响；采用旋转电机来完成换挡与踩踏板的动作，无需中间传动环节和复杂的机械调节结构，减少了体积，降低重量，可提高控制精度和实时性。

Retractable automobile driving robot

The invention provides a scalable modular robot driver, including mechanical leg module, shift manipulator module, speed measurement module, engine speed measurement module, motion control module, data acquisition and signal conditioning module, real-time control of robot driver computer. The mechanical leg module comprises a mechanical leg and a mechanical leg controller, wherein the shifting manipulator module comprises a shift manipulator and a shift manipulator controller, wherein the rotating motor is used as an actuator in the controller. Mechanical leg module and shift manipulator module has telescopic function, do not need to drive the robot while working, need not be removed from the cab, shift manipulator and mechanical legs can be retracted, no influence on the driver; the rotary motor moves to complete the shift and pedal, adjust the structure without intermediate transmission links and complex machinery, reduces the volume, reduce weight, can improve the accuracy and real time control.

【技术实现步骤摘要】
一种可伸缩化汽车驾驶机器人
本专利技术涉及一种机器人技术，特别是一种可伸缩化汽车驾驶机器人。
技术介绍
可伸缩模块化汽车驾驶机器人是指安装在汽车驾驶室内，代替人类驾驶员在危险的条件和恶劣环境下进行车辆驾驶的工业驾驶机器人。利用驾驶机器人进行汽车试验、帮助残疾者驾驶汽车操作或者用于核电站、重化工等存在严重污染的场合时，可以减轻人类的劳动强度，降低危险恶劣环境对人类的伤害，提高试验结果的客观性和准确度、残疾者驾驶汽车的能力以及安全性。另外，智能车辆是将汽车作为一个整体进行考虑，把车辆作为移动机器人进行改装或者重新设计，对汽车的操纵机构甚至动力系统等进行了比较多的改造，或者重新设计。一旦该车辆任何一部分损坏，就无法继续进行作业，那么人类驾驶员就要参与到汽车作业中来。可伸缩模块化汽车驾驶机器人并非构建在特殊车辆上，而是可以安装在各种规格的汽车驾驶室内，一旦汽车损坏，该驾驶机器人就可以换装到另一台车上。目前已有的驾驶机器人主要用于汽车试验，通用性较差。驾驶机器人在使用时占用驾驶员座位,不使用时需要将其移出驾驶室。且现有的驾驶机器人有太多的机械调节机构，在不同的车辆上使用时需要调节机械手臂的长度和位置以及机械腿的长度，操作较复杂。中国专利201310361723.X“电磁驱动汽车驾驶机器人”目前仅用于汽车试验，通用性较差。在试验时需将驾驶机器人放于驾驶员座椅上，并用绳子办好，并调节驾驶机器人的脚板固定在汽车踏板上，且机械腿之间的间距不可调节，对于不同踏板间距的汽车通用性较差。每次试验结束，需要人工将机械腿脚板和换挡机械手卸下，解除绑在驾驶机器人身上的绳子，最后将驾驶机器人移除驾驶室，操作较为繁琐。中国专利201420450442.1“一种用于汽车试验的高性能自主驾驶机器人”和中国专利2015105569990.5“一种基于力/位置混合控制的拖拉机驾驶机器人”在使用时同样也占用了驾驶员座椅，使用完毕也需将驾驶机器人从驾驶室移除，操作繁琐。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可伸缩化汽车驾驶机器人，该汽车驾驶机器人安装方便、通用性强、结构简单、定位和控制精度高、实时性好，且适合各种汽车。一种可伸缩化汽车驾驶机器人，包括换挡机械手模块、机械腿模块、驾驶机器人实时控制计算机、运动控制模块、数据采集与信号调理模块、车速测量模块、发动机转速测量模块。其中换挡机械手模块包括机械手、换挡机械手旋转电机和机械手控制器，机械手控制器包括机械手旋转电机运动控制单元和机械手角度位移及电流传感器，换挡机械手的机械手固定在换挡箱上，换挡机械手旋转电机驱动换挡机械手动作，换挡机械手旋转电机与机械手旋转电机运动控制单元输出端、机械手角度位移及电流传感器输入端连接，机械手旋转电机运动控制单元输入端与运动控制模块输出端连接，机械手角度位移及电流传感器输出端与数据采集与信号调理模块输入端连接；机械腿模块包括机械腿、机械腿旋转电机和机械腿控制器，机械腿控制器包括机械腿旋转电机控制单元和机械腿角度位移及电流传感器，机械腿末端设置于踏板上，机械腿旋转电机驱动机械腿动作，机械腿旋转电机与机械腿旋转电机控制单元输出端、机械腿角度位移及电流传感器输入端连接，机械腿的旋转电机控制单元输入端与运动控制模块输出端连接，机械腿角度位移及电流传感器输出端与数据采集与信号调理模块输入端连接；车速测量模块获取车速信息且车速测量模块输出端与数据采集与信号调理模块输入端连接；发动机转速测量模块获取发动机转速且发动机转速测量模块输出端与数据采集与信号调理模块输入端连接；数据采集与信号调理模块用于将采集的信号传递给驾驶机器人实时控制计算机且数据采集与信号调理模块输出端与驾驶机器人实时控制计算机输入端连接；驾驶机器人实时控制计算机对信号进行处理获取各旋转电机旋转轴旋转角度。本专利技术与现有技术相比，其显著优点在于：(1)本专利技术采用可调节安装底座，可以替换原驾驶员座椅安装在汽车驾驶室内，且能适应各种车型。在不需要机器人驾驶时，不用将驾驶机器人移出驾驶室；(2)本专利技术换挡机械手结构是参考人类手臂关节特征而设计的，无需外加机械调整机构，能够操纵不同汽车的不同位置的换挡手柄，且不使用时可以收进换挡箱；(3)本专利技术机械腿结构考虑到人类腿的关节特征以及踩踏板的需要而设计的，无需附加调整机构，能够操控不同汽车的踏板，且机械腿可收回到汽车座椅下，对驾驶员驾驶汽车时不造成影响。机械腿的间距可调，可以适应不同汽车上不同间距的踏板；(4)本专利技术采用旋转电机直接驱动驾驶机器人油门、制动、离合器机械腿和换挡机械手等执行机构动作，无需中间传动环节及调节机构，减小了体积，降低了重量，提高了定位和控制精度，实时性更好。下面结合说明书附图度本专利技术做进一步描述。附图说明图1本专利技术总体结构示意图。图2本专利技术可调节安装底座结构示意图。图3本专利技术换挡机械手结构示意图。图4本专利技术机械腿结构示意图。图5本专利技术控制结构示意图。具体实施方式可伸缩模块化汽车驾驶机器人，包括汽车座椅、可调节安装底座8、机械腿模块、换挡机械手模块、车速测量模块34、发动机转速测量模块35、运动控制模块32、数据采集与信号调理模块33和驾驶机器人实时控制计算机31。其中机械腿模块包括机械腿和机械腿控制器，换挡机械手模块包括换挡机械手10和换挡机械手控制器；机械腿与机械腿控制器相连，换挡机械手10与换挡机械手控制器相连，机械腿控制器和换挡机械手控制器都与运动控制模块32、数据采集与信号调理模块33相连，运动控制模块32和数据采集与信号调理模块33和驾驶机器人实时控制计算机31相连，机械腿控制器包括机械腿旋转电机、机械腿旋转电机控制单元和机械腿旋转电机角度位移及电流传感器，机械腿旋转电机与机械腿相连，机械腿旋转电机控制单元和机械腿旋转电机角度位移及电流传感器与机械腿旋转电机相连；换挡机械手控制器包括机械手旋转电机、机械手旋转电机运动控制单元30、换挡机械手角度位移及电流传感器，换挡机械手旋转电机与换挡机械手旋转电机运动控制单元30以及换挡机械手角度位移及电流传感器29相连，换挡机械手旋转电机一20固定在换挡箱9上。换挡机械手运动控制单元30以及机械腿电机控制单元与运动控制模块32相连，换挡机械手角度位移及电流传感器29、机械腿角度位移及电流传感器、车速测量模块34、发动机转速测量模块35分别于数据采集与信号调理模块33连接。换挡机械手模块包括换挡机械手旋转电机一20、换挡机械手旋转电机二21、换挡机械手旋转电机三22、一号手臂杆36、二号手臂杆37、换挡机械手掌38；换挡机械手旋转电机一20安装在换挡箱9底座上，换挡机械手旋转电机二21安装在换挡机械手旋转电机一20上，换挡机械手旋转电机二21与一号手臂杆36一端连接，一号手臂杆36另一端与换挡机械手旋转电机三23连接，二号手臂杆37一端与换挡机械手旋转电机三22连接，另一端与换挡机械手掌38连接；角度位移传感器分别安装在3个换挡机械手旋转电机上；换挡机械手掌38与二号手臂杆37采用球铰链方式连接；换挡箱9固定在汽车扶手箱上，换挡箱滑盖11沿着换挡箱9上的轨道滑动。机械腿模块包括机械腿脚板、机械腿小腿杆、机械腿大腿杆、机械腿旋转电机、机械腿间距调节块48、机械腿间距调节连接块49，机械腿间距调节块48用螺栓本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可伸缩化汽车驾驶机器人，其特征在于，包括换挡机械手模块、机械腿模块、驾驶机器人实时控制计算机(31)、运动控制模块(32)、数据采集与信号调理模块(33)、车速测量模块(34)、发动机转速测量模块(35)；其中换挡机械手模块包括机械手(10)、换挡机械手旋转电机和机械手控制器，机械手控制器包括机械手旋转电机运动控制单元(30)和机械手角度位移及电流传感器(29)，换挡机械手(10)的机械手固定在换挡箱(9)上，换挡机械手旋转电机驱动换挡机械手(10)动作，换挡机械手旋转电机与机械手旋转电机运动控制单元(30)输出端、机械手角度位移及电流传感器(29)输入端连接，机械手旋转电机运动控制单元(30)输入端与运动控制模块(32)输出端连接，机械手角度位移及电流传感器(29)输出端与数据采集与信号调理模块(33)输入端连接；机械腿模块包括机械腿、机械腿旋转电机和机械腿控制器，机械腿控制器包括机械腿旋转电机控制单元和机械腿角度位移及电流传感器，机械腿末端设置于踏板上，机械腿旋转电机驱动机械腿动作，机械腿旋转电机与机械腿旋转电机控制单元输出端、机械腿角度位移及电流传感器输入端连接，机械腿的旋转电机控制单元输入端与运动控制模块(32)输出端连接，机械腿角度位移及电流传感器输出端与数据采集与信号调理模块(33)输入端连接；车速测量模块(34)获取车速信息且车速测量模块(34)输出端与数据采集与信号调理模块(33)输入端连接；发动机转速测量模块(35)获取发动机转速且发动机转速测量模块(35)输出端与数据采集与信号调理模块(33)输入端连接；数据采集与信号调理模块(33)用于将采集的信号传递给驾驶机器人实时控制计算机(31)且数据采集与信号调理模块(33)输出端与驾驶机器人实时控制计算机(31)输入端连接；驾驶机器人实时控制计算机(31)对信号进行处理获取各旋转电机旋转轴旋转角度。...

【技术特征摘要】
1.一种可伸缩化汽车驾驶机器人，其特征在于，包括换挡机械手模块、机械腿模块、驾驶机器人实时控制计算机(31)、运动控制模块(32)、数据采集与信号调理模块(33)、车速测量模块(34)、发动机转速测量模块(35)；其中换挡机械手模块包括机械手(10)、换挡机械手旋转电机和机械手控制器，机械手控制器包括机械手旋转电机运动控制单元(30)和机械手角度位移及电流传感器(29)，换挡机械手(10)的机械手固定在换挡箱(9)上，换挡机械手旋转电机驱动换挡机械手(10)动作，换挡机械手旋转电机与机械手旋转电机运动控制单元(30)输出端、机械手角度位移及电流传感器(29)输入端连接，机械手旋转电机运动控制单元(30)输入端与运动控制模块(32)输出端连接，机械手角度位移及电流传感器(29)输出端与数据采集与信号调理模块(33)输入端连接；机械腿模块包括机械腿、机械腿旋转电机和机械腿控制器，机械腿控制器包括机械腿旋转电机控制单元和机械腿角度位移及电流传感器，机械腿末端设置于踏板上，机械腿旋转电机驱动机械腿动作，机械腿旋转电机与机械腿旋转电机控制单元输出端、机械腿角度位移及电流传感器输入端连接，机械腿的旋转电机控制单元输入端与运动控制模块(32)输出端连接，机械腿角度位移及电流传感器输出端与数据采集与信号调理模块(33)输入端连接；车速测量模块(34)获取车速信息且车速测量模块(34)输出端与数据采集与信号调理模块(33)输入端连接；发动机转速测量模块(35)获取发动机转速且发动机转速测量模块(35)输出端与数据采集与信号调理模块(33)输入端连接；数据采集与信号调理模块(33)用于将采集的信号传递给驾驶机器人实时控制计算机(31)且数据采集与信号调理模块(33)输出端与驾驶机器人实时控制计算机(31)输入端连接；驾驶机器人实时控制计算机(31)对信号进行处理获取各旋转电机旋转轴旋转角度。2.根据权利要求1所述的机器人，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈刚，吴俊，虞沈林，汪俊，王纪伟，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32