一种具有可调限位及回正的力触觉引导辅助转向装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种具有可调限位及回正的力触觉引导辅助转向装置，由转向装置硬件部分和电机控制系统组成，其特征在于：方向盘与可调机械限位及回正装置的丝杠一端连接，可调机械限位及回正装置的丝杠另一端通过第一联轴器与扭矩传感器前端连接，扭矩传感器后端通过第二联轴器与力矩电机上的减速器连接，力矩电机后端布置有增量式光电编码器，力矩电机和减速器底部均与底板固定连接；其不仅可以通过力矩电机来提供驾驶员以触觉引导，而且添加了可调机械限位及回正装置；限位挡板可以保证两侧的限位螺栓处于同一竖直位置以防丝杠螺母运动时产生侧倾，转向盘通过力觉共享回路中的转角预测模型控制，产生对人手的“牵引”和“示教”效果，从而为驾驶员提供力觉信息提示，实现车辆转向时的触觉辅助功能。

【技术实现步骤摘要】
一种具有可调限位及回正的力触觉引导辅助转向装置
本技术涉及一种具有可调限位及回正的力触觉引导辅助转向装置,属于车辆智能驾驶

技术介绍
目前传统机械汽车的性能已经相当成熟，为了进一步提高车辆在各种工况下的舒适性和安全性，就需要采用一系列的电子辅助驾驶系统。线控转向系统以电线连接代替机械转向系统中转向盘与转向轮之间的机械连接，通过适当的转向控制，不仅可以改善驾驶性能、提升车辆的操纵性，而且可以提高汽车的主动安全性和驾驶舒适性，因而被认为能更好的应用于下一代汽车转向系统。传统的车辆，驾驶员能够通过转向盘与车轮的机械连接获得外部信息，如通过转向反作用扭矩获取路面信息、感知车辆运行的路面环境。而线控转向系统没有相应的机械连接，因此其转向角传动比和路感可以自由设计。随着转向技术的发展，通过车辆转向系统提供反馈已经成为可能。传统上，视觉和听觉反馈是常用的辅助驾驶技术，研究表明，视觉和听觉反馈已被证实是非常有效的驾驶辅助技术。目前各大汽车厂商基于视觉及听觉反馈开发了各种驾驶员辅助系统，如避碰系统、车道偏离预警系统、视野增强/夜视系统、驾驶员状态监视系统等，用以简化驾驶操作，减轻驾驶员疲劳。然而无论是听觉反馈还是视觉反馈，驾驶员均需一定的反应时间和判断处理时间，并且随着驾驶时间的增加，驾驶员的感觉过载可能会发生，这一定程度上延误了突发状况下的最佳操作时机；此外视觉反馈易造成驾驶员视觉疲劳，听觉反馈易受到道路噪声的干扰等问题。由于线控转向系统结构与遥操作系统之间有许多相似之处，转向盘模块转向盘模块为主操作模块，转向执行模块为操控模块。因此将遥操作领域的力反馈、触觉引导控制技术引入车辆的操纵装置，开发车辆新型的驾驶辅助系统，实现车辆驾驶时方向盘对驾驶员行为的触觉引导，提高车辆操控的智能与安全。相比传统的视觉与听觉辅助驾驶技术，方向盘处的触觉反馈能够更有效地为驾驶员提供驾驶辅助。方向盘处的触觉反馈有能力通过振动、扭矩及其他的形式提供驾驶员传统车辆的驾驶感觉。通过力反馈增加驾驶员对车辆周围环境信息和驾驶条件的了解，从而减少驾驶员的分心，有助于培养驾驶员更好的驾驶决策意识。有学者研究了车辆转向系统视觉、听觉和触觉反馈的误差反馈和车辆的驾驶性能，研究表明基于触觉反馈的用户在实际的车辆转向过程中相对其他两种反馈的驾驶表现更好。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种具有可调限位及回正的力触觉引导辅助转向装置，其不仅可以通过力矩电机来提供驾驶员以触觉引导，而且添加了可调机械限位及回正装置；可调机械限位及回正装置，通过弹簧、丝杠机构可以逼真地模拟实际转向的感觉；丝杠螺母处于中间位置时，两端处于压缩位置的弹簧，使丝杠螺母处于平衡状态；当丝杠螺母偏向任何一侧位置，一端弹簧压缩程度加深，另一侧弹簧相对放松，丝杠螺母受力不平衡，由于丝杆螺母只能沿中间槽滑动，从而丝杠带动方向盘回正；可调机械限位及回正装置，可以通过导向槽中的梯形螺母相对平衡位置的距离来调节限位范围；与之配套的螺栓通过拧紧使梯形螺母产生与导向槽之间的预紧力固定限位机构，通过螺柱的阻挡从而限制丝杠螺母的运动范围，此外限位挡板可以保证两侧的限位螺栓处于同一竖直位置以防丝杠螺母运动时产生侧倾。本技术的技术方案是这样实现的：一种具有可调限位及回正的力触觉引导辅助转向装置，由转向装置硬件部分和电机控制系统组成，其特征在于：方向盘与可调机械限位及回正装置的丝杠一端连接，可调机械限位及回正装置的丝杠另一端通过第一联轴器与扭矩传感器前端连接，扭矩传感器后端通过第二联轴器与力矩电机上的减速器连接，力矩电机后端布置有增量式光电编码器，力矩电机和减速器底部均与底板固定连接；电机控制系统包括力矩检测模块、电机控制驱动模块；采用扭矩传感器检测丝杠受到的扭矩，通过串口与上位机采用RS232进行数据传输；BHOS8010驱动器的供电接口与力矩电机的供电端连接，BHOS8010驱动器上的RS232通信接口与上位机串口连接，BHOS8010驱动器上增量式编码器的输入接口，将增量式光电编码器与驱动器相连，并通过驱动器内部的参数设置，实现对位置的闭环控制。所述的可调机械限位及回正装置的丝杠两端分别通过角接触型轴承固定在轴承支座上，两个轴承支座的外侧通过螺栓固定连接轴承端盖，两个轴承支座的内侧通过螺栓固定连接弹簧挡板，丝杠螺母套在丝杠上中部位置，弹簧套在丝杠上丝杠螺母左右两端，丝杠两侧有导向板，导向板两端顶面均开有限位槽，导向板上限位槽的下方开有一条导向槽，丝杠螺母两侧有限位凸起，丝杠螺母通过限位凸起和导向槽配合与两侧导向板滑动连接，导向板两端顶面均开有限位槽，两根移动限位矫正挡板纵向布置在导向板两端对丝杠上方限位，移动限位矫正挡板通过螺栓和梯形螺母配合限位槽固定。本技术的积极效果是：其能根据视景中车辆行驶过程中实时检测行进方向上的障碍物点，并将其前方道路进行空间划分，使用Dijkstra算法规划车辆避障最佳转向路径；通过建立车辆相对于规划的最佳避障转向路径的车辆行驶的侧向动力学模型，基于车辆实际行驶与转向路径之间的偏差与障碍物的距离，建立二维高斯势场函数，构建车轮处的引导力；将构建的引导力和车辆行驶过程中车轮受到的回正力采用合适加权系数进行融合，共同作用到转向轮上，通过建立的转向执行电机到转向轮的系统模型，计算出作用在转向电机上力的大小；通过合适的比例系数，将作用在转向电机上的力映射到力感电机上，从而控制力矩电机实现对驾驶员的触觉引导。操纵装置输出的触觉反馈力通过操纵装置为驾驶员提供预见性的触觉提示，在车辆驾驶辅助系统中至关重要。触觉驾驶辅助不仅能为驾驶员做出更好的驾驶决策、提供可靠的转向信息，而且避免了驾驶员依靠视觉和听觉信息指导操纵行为所面临的视觉疲劳、噪声干扰等问题。驾驶员驾驶时，方向盘的驱动信号不仅包括驾驶员的人手力，还包括基于规划车辆最佳避障行驶路径所建立的引导力以及路面实际工况对车轮的反作用扭矩。转向盘通过力觉共享回路中的转角预测模型控制，产生对人手的“牵引”和“示教”效果，从而为驾驶员提供力觉信息提示，实现车辆转向时的触觉辅助功能。附图说明图1为本技术的整体结构主视图。图2为本技术的整体结构俯视图。图3为可调机械限位及回正装置整体结构图。图4为可调机械限位及回正装置导向板结构图。图5为可调机械限位及回正装置丝杠螺母结构图。图6为本专利技术的系统电路布局图。图7为本专利技术的控制系统框图。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步说明：如图1-7所示，一种具有可调限位及回正的力触觉引导辅助转向装置，由转向装置硬件部分和电机控制系统组成，其特征在于：方向盘1与可调机械限位及回正装置2的丝杠一端连接，可调机械限位及回正装置2的丝杠另一端通过第一联轴器3与扭矩传感器4前端连接，扭矩传感器4后端通过第二联轴器5与力矩电机7上的减速器6连接，力矩电机7后端布置有增量式光电编码器8，力矩电机7和减速器6底部均与底板固定连接；电机控制系统包括力矩检测模块、电机控制驱动模块；采用扭矩传感器检测丝杠受到的扭矩，通过串口与上位机采用RS232进行数据传输；BHOS8010驱动器的供电接口与力矩电机的供电端连接，BHOS8010驱动器上的RS232通信接口与上位机串口连接，BHOS8010驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有可调限位及回正的力触觉引导辅助转向装置，由转向装置硬件部分和电机控制系统组成，其特征在于：方向盘与可调机械限位及回正装置的丝杠一端连接，可调机械限位及回正装置的丝杠另一端通过第一联轴器与扭矩传感器前端连接，扭矩传感器后端通过第二联轴器与力矩电机上的减速器连接，力矩电机后端布置有增量式光电编码器，力矩电机和减速器底部均与底板固定连接；电机控制系统包括力矩检测模块、电机控制驱动模块；采用扭矩传感器检测丝杠受到的扭矩，通过串口与上位机采用RS232进行数据传输；BHOS8010驱动器的供电接口与力矩电机的供电端连接，BHOS8010驱动器上的RS232通信接口与上位机串口连接，BHOS8010驱动器上增量式编码器的输入接口，将增量式光电编码器与驱动器相连，并通过驱动器内部的参数设置，实现对位置的闭环控制。

【技术特征摘要】
1.一种具有可调限位及回正的力触觉引导辅助转向装置，由转向装置硬件部分和电机控制系统组成，其特征在于：方向盘与可调机械限位及回正装置的丝杠一端连接，可调机械限位及回正装置的丝杠另一端通过第一联轴器与扭矩传感器前端连接，扭矩传感器后端通过第二联轴器与力矩电机上的减速器连接，力矩电机后端布置有增量式光电编码器，力矩电机和减速器底部均与底板固定连接；电机控制系统包括力矩检测模块、电机控制驱动模块；采用扭矩传感器检测丝杠受到的扭矩，通过串口与上位机采用RS232进行数据传输；BHOS8010驱动器的供电接口与力矩电机的供电端连接，BHOS8010驱动器上的RS232通信接口与上位机串口连接，BHOS8010驱动器上增量式编码器的输入接口，将增量式...

【专利技术属性】
技术研发人员：张红彦，倪涛，陈相显，舒礼志，杨艳良，赵丁选，赵泳嘉，刘香福，王霜，赵英欢，张铭溪，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：新型
国别省市：吉林,22