一种汽车无人驾驶机器人制造技术

本实用新型专利技术提供了一种代替人类完成驾驶汽车操作的无人驾驶机器人，主要包括转向机械手、换挡机械手机箱、换挡机械手控制结构、换挡机械手、机械腿机箱和机械腿，机械腿包括离合器机械腿、制动器机械腿和油门机械腿，通过机械腿的运动来踩动汽车的离合器、制动器和油门；换挡机械手控制结构主要通过旋转杆二自由度结构实现汽车的选档换挡操作；转向机械手则可以实现方向盘的转向操作，三条机械腿放置在机械腿机箱当中，机械腿机箱设置在驾驶室座位上，换挡机械手机箱底部与机械腿机箱顶部固连，转向机械手固定在换挡机械手机箱顶部，另外，驾驶机器人能够适应不同的汽车驾驶室，无需改变汽车驾驶室内的结构，且拆卸方便。

【技术实现步骤摘要】
一种汽车无人驾驶机器人
本技术属于汽车自动驾驶领域，具体是一种汽车无人驾驶机器人。
技术介绍
近年来，汽车工业快速发展，汽车的普及极大地便利了人们的生产和生活。但是，由于长时间的开车，驾驶员会产生疲劳。对于驾驶员来说，开车不仅是时间的损耗，还是精力的损耗。伴随着智能化技术以及自动化技术的发展，人们需求一种能够代替自己完成驾驶操作的机器人。在车辆试验中，由于要获得大量的数据，就需要对车辆做大量的试验。如果是人来驾驶车辆进行试验，很容易发生事故，利用无人驾驶机器人则可以很好的解决这个问题，并且提高试验的效率以及精度。而且，将驾驶机器人应用于核电站、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，降低恶劣环境对人体造成的伤害，提高试验结果的客观性与准确性。目前驾驶机器人转向机械手在结构和驱动方式上主要有以下几种：中国专利201410174404.2公开了一种汽车自动驾驶机器人。它的方向盘控制结构主要是由一个盘式中空电机驱动，通过电机转动一定角度以及速度来控制转向柱运动，从而带动车轮转动。该装置在紧急断电的情况下会失去对转向柱的控制能力，同时人可以转定方向盘来控制汽车以应对紧急情况。但是，这种装置仍然需要驾驶员的干预，没有完全解放驾驶员。中国专利201410392104.1公开了一种用于汽车试验的高性能自主驾驶机器人，其方向盘控制部分由夹持装置和转向部分组成，但是夹持装置结构复杂，而且装置倾斜，在汽车行驶过程中，存在稳定性问题。中国专利201710164083.1公开了一种汽车驾驶机器人转向机械手，其主要由方向盘夹持装置、转动装置、位置调整结构三部分组成。通过伺服电机驱动，经过联轴器，实现对方向盘的转动要求。但是电机倾斜，而且立杆需要承受电机的重力，保持一定的角度，在汽车的长时间行驶过程中容易出现问题。目前换挡机械手结构和驱动方式主要有：中国专利200420027440.8公开了一种七连杆双自由度闭链换挡机械手，其换挡机械手使用两个气缸进行驱动，优点结构简单，柔性好，缺点在于需要气源，增加了系统结构重量，同时由于气体压缩性比较大，造成精度低。中国专利CN103631144A公开了一种电磁驱动汽车驾驶机器人，其换挡机械手采用电磁直线执行器直接驱动。但是其电磁直线执行器直接与机械手相连易由于换挡选档操作产生位移偏移，影响后续挂档换挡精度。中国专利CN1058655805A公开了一种用于汽车实验的电磁驱动驾驶机器人，换挡机械手部分仍采用七连杆机构，实现了机械上的解耦，电机采用“伺服电机+伺服电机”，整体系统质量较大，装置比较复杂。目前驾驶机器人机械腿在结构和驱动方式上主要有以下几种：中国专利CN1621990A公开了一种汽车实验用气电混合式驾驶机器人，其离合、制动机械腿采用带锁气缸驱动，其优点是具有人类驾驶员肌肉的快速性和柔顺性，缺点是定位控制难度大、气源的获取比较困难。其油门机械腿采用“电机+减速齿轮”，其优点是定位精度高，缺点是安装的精度要求比较高、结构复杂。中国专利CN106932205A公开了一种基于直线电机驱动的汽车驾驶机器人，其驾驶机械腿采用“直线电机+连杆机构”，这种结构定位精度高、反应迅速，缺点是无紧急情况下的应急机构，安全性较低。中国专利CN102435442B公开了一种用于车辆道路试验的自动驾驶机器人，其驾驶机械腿采用“电机+丝杠”结构，这种结构控制精度高、速度响应快，缺点是稳定性差。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种汽车无人驾驶机器人，在正常驾驶以及汽车试验中，本技术可以完全替代驾驶员进行汽车驾驶，减轻人类的劳动。实现本技术目的的技术解决方案为：一种汽车无人驾驶机器人，包括转向机械手、换挡机械手机箱、换挡机械手控制结构、换挡机械手、三条机械腿、三条机械腿控制结构和机械腿机箱，所述三条机械腿是离合机械腿、制动机械腿和油门机械腿，所述三条机械腿控制结构是离合机械腿控制结构、制动机械腿控制结构和油门机械腿控制结构，机械腿机箱设置在车辆中的驾驶座位上，机械腿机箱顶部与换挡机械手机箱底部固连，转向机械手固定在换挡机械手机箱顶部，所述换挡机械手控制结构包括角度位移传感器，直线位移传感器。优选地，所述转向机械手部分包括下底板、四条臂杆、丝杠、丝杠导杆、上顶板、大螺杆、小螺杆、电机夹板、伺服电机、万向联轴器、第一减速器、连接轴、转向爪盘、转向抓手；其中，两个大螺杆平行放置在换挡机械手机箱上，下底板安装在两个大螺杆间并且下底板的两端分别和两个大螺杆连接，下底板可以沿着大螺杆轴向移动，四条臂杆分为两组，每组两条臂杆组成剪叉式结构连接下底板和上顶板，丝杠连接在上顶板上，通过丝杠导杆连接臂杆，另外两个小螺杆平行安装在上顶板上，伺服电机由电机夹板夹住，套在两个小螺杆上，可以沿着小螺杆轴向移动，第一减速器与伺服电机连接，连接轴一端与第一减速器输出端连接，另一端连接万向联轴器，万向联轴器输出端与转向爪盘固定连接，转向抓手设置三个，固定在转向爪盘上，且与方向盘活动连接。优选地，所述的转向爪盘包括大臂、小臂；其中转向爪盘与万向联轴器固定连接，大臂沿着转向爪盘轴向设置，小臂通过螺母连接在大臂上，转向抓手固定在小臂上。优选地，所述换挡机械手控制结构包括导轨、旋转杆二自由度机构、支撑机构、一个直线旋转电机，直线旋转电机固定在导轨的导轨座上，导轨座固定在换挡机械手机箱上，直线旋转电机的转轴一端与第二减速器固连，第二减速器底部与导轨固连，旋转杆二自由度机构包括一个导轨、三个旋转杆一个第二减速器、两个固定杆，旋转杆由两个带槽的杆件组成，通过用螺母、螺杆固定槽的位置来调节旋转杆长短，电机的输出轴既是直线又是旋转的输出轴，第二减速器的另一端和一个旋转杆转动连接，三个旋转杆通过两个固定杆联接，另外两个旋转杆与导轨通过转动联接。优选地，所述的支撑结构由支撑装置、固定导轨滑道、三角固定架组成，用来支撑导轨和旋转杆二自由度机构。优选地，所述换挡机械手包括锁紧连接块、手臂杆、球头手柄和机械卡爪，手臂杆一端与连接两个旋转杆的固定杆相连，锁紧连接块套在手臂杆上，通过调节旋转杆件的长度来控制机械卡爪的上下移动，机械手卡爪内设置有固定装置，固定装置由一片设有凹槽的铁片和螺纹杆组成，固定装置将变速杆进一步通过带凹槽的铁片限定位置，通过螺母进行固定。优选地，所述离合机械腿控制结构包括第一吊环组、第一移动板、第一直线电机、第一机械腿推动杆、第一大挡板、第一弹簧、第一小挡板、第一螺栓联接、第一夹板组，第一吊环组、第一直线电机、第一大挡板与第一夹板组分别固定在第一移动板上，第一机械腿推动杆与第一直线电机固接，第一弹簧分别与第一大挡板和第一小挡板固接，第一大挡板开有一孔使其不妨碍第一机械腿推动杆的前后移动，第一小挡板与第一机械腿推动杆固接，第一螺栓联接连接第一夹板组的上下夹板。优选地，所述制动机械腿控制结构包括第二吊环组、第二移动板、第二直线电机、第二机械腿推动杆、第二大挡板、第二弹簧、第二小挡板、第二螺栓联接、第二夹板组，第二吊环组、第二直线电机、第二大挡板与第二夹板组分别固定在第二移动板上，第二机械腿推动杆与第二直线电机固接，第二弹簧分别与第二大挡板和第二小挡板固接，第二大挡板开有一孔使其不妨碍第二机械腿推动杆的前后移动，第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种汽车无人驾驶机器人，其特征在于:包括转向机械手、换挡机械手机箱(21)、换挡机械手控制结构、换挡机械手、三条机械腿、三条机械腿控制结构和机械腿机箱(73)，所述三条机械腿是离合机械腿、制动机械腿和油门机械腿，所述三条机械腿控制结构是离合机械腿控制结构、制动机械腿控制结构和油门机械腿控制结构，机械腿机箱(73)设置在车辆中的驾驶座位上，机械腿机箱(73)顶部与换挡机械手机箱(21)底部固连，转向机械手固定在换挡机械手机箱顶部，所述换挡机械手控制结构包括角度位移传感器，直线位移传感器。

【技术特征摘要】
1.一种汽车无人驾驶机器人，其特征在于:包括转向机械手、换挡机械手机箱(21)、换挡机械手控制结构、换挡机械手、三条机械腿、三条机械腿控制结构和机械腿机箱(73)，所述三条机械腿是离合机械腿、制动机械腿和油门机械腿，所述三条机械腿控制结构是离合机械腿控制结构、制动机械腿控制结构和油门机械腿控制结构，机械腿机箱(73)设置在车辆中的驾驶座位上，机械腿机箱(73)顶部与换挡机械手机箱(21)底部固连，转向机械手固定在换挡机械手机箱顶部，所述换挡机械手控制结构包括角度位移传感器，直线位移传感器。2.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于：所述转向机械手部分包括下底板(13)、四条臂杆(12)、丝杠(14)、丝杠导杆(16)、上顶板(11)、大螺杆(15)、小螺杆(3)、电机夹板(2)、伺服电机(1)、万向联轴器(6)、第一减速器(4)、连接轴(5)、转向爪盘(10)、转向抓手(7)；其中，两个大螺杆(15)平行放置在换挡机械手机箱(21)上，下底板(13)安装在两个大螺杆(15)间并且下底板(13)的两端分别和两个大螺杆(15)连接，下底板(13)可以沿着大螺杆轴向移动，四条臂杆(12)分为两组，每组两条臂杆(12)组成剪叉式结构连接下底板(13)和上顶板(11)，丝杠(14)连接在上顶板(11)上，通过丝杠导杆(16)连接臂杆(12)，另外两个小螺杆(3)平行安装在上顶板(11)上，伺服电机(1)由电机夹板(2)夹住，套在两个小螺杆(3)上，能够沿着小螺杆轴向移动，第一减速器(4)与伺服电机(1)连接，连接轴(5)一端与第一减速器(4)输出端连接，另一端连接万向联轴器(6)，万向联轴器(6)输出端与转向爪盘(10)固定连接，转向抓手(7)设置三个，固定在转向爪盘(10)上，且与方向盘活动连接。3.根据权利要求2所述的机器人，其特征在于：所述的转向爪盘(10)包括大臂(9)、小臂(8)；其中转向爪盘(10)与万向联轴器(6)固定连接，大臂(9)沿着转向爪盘(10)轴向设置，小臂(8)通过螺母连接在大臂上，转向抓手(7)固定在小臂(8)上。4.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于：所述换挡机械手控制结构包括导轨(17)、旋转杆二自由度机构、支撑机构、一个直线旋转电机(18)，直线旋转电机(18)固定在导轨(17)的导轨座(20)上，导轨座(20)固定在换挡机械手机箱(21)上，直线旋转电机(18)的转轴一端与第二减速器(22)固连，第二减速器(22)底部与导轨(17)固连，旋转杆二自由度机构包括一个导轨(17)、三个旋转杆(24)、(25)、(26)一个第二减速器(22)、两个固定杆(27)、(28)，旋转杆由两个带槽的杆件组成，通过用螺母、螺杆固定槽的位置来调节旋转杆长短，电机的输出轴(19)既是直线又是旋转的输出轴，第二减速器(22)的另一端和一个旋转杆(24)转动连接，三个旋转杆(24)、(25)、(26)通过两个固定杆(27)、(28)联接，另外两个旋转杆(25)、(26)与导轨(17)通过转动联接。5.根据权利要求4所述的机器...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔卫君，邢彪，李荣奇，陈刚，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32