一种汽车自动驾驶用转向装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种汽车自动驾驶用转向装置，包括：齿圈套，其设置在方向盘下方；内齿圈，其设置在所述齿圈套上，并可拆卸连接方向盘；驱动齿轮，其与所述内齿圈啮合，并能够带动所述内齿圈旋转；驱动电机，其可拆卸连接所述齿圈套，所述驱动电机输出轴连接所述驱动齿轮，并带动其旋转，本发明专利技术设计开发了一种汽车自动驾驶用转向装置，采用齿圈组件连接方向盘驱动转向，无需改变原车结构，安装方便，本发明专利技术还提供了一种汽车自动驾驶转向控制方法。

【技术实现步骤摘要】
一种汽车自动驾驶用转向装置及控制方法
本专利技术涉及汽车自动驾驶
，尤其涉及一种汽车自动驾驶用转向装置和汽车自动驾驶转向控制方法。
技术介绍
汽车自动驾驶领域，常见的转向装置，通过驱动电机通过同步带与方向盘，需要改装原车结构，拆除安全气囊，且控制精度低，通用性差，与驾驶员空间上干涉。
技术实现思路
本专利技术设计开发了一种汽车自动驾驶用转向装置，采用齿圈组件连接方向盘驱动转向，无需改变原车结构，安装方便。本专利技术还提供了一种汽车自动驾驶转向控制方法，通过分段控制函数控制汽车方向盘转速，能够实现汽车自动平稳转向。本专利技术提供的技术方案为：一种汽车自动驾驶用转向装置，包括：齿圈套，其设置在方向盘下方；内齿圈，其设置在所述齿圈套上，并可拆卸连接方向盘；驱动齿轮，其与所述内齿圈啮合，并能够带动所述内齿圈旋转；驱动电机，其可拆卸连接所述齿圈套，所述驱动电机输出轴连接所述驱动齿轮，并带动其旋转。优选的是，所述齿圈套为环形，并具有多个连接耳。优选的是，还包括固定轮，其可旋转支撑在所述连接耳上，所述固定轮具有V型环槽，所述内齿圈通过所述V型环槽连接所述齿圈套。优选的是，所述驱动齿轮与内齿圈的传动比为4:1优选的是，还包括连接杆，其与所述齿圈套铰接，所述连接杆一端具有吸盘，所述吸盘能够固定在汽车车窗上。一种汽车自动驾驶转向控制方法，包括：根据预期的驾驶轨迹和车辆当前行驶方向的夹角，并决策出方向盘转向角度；将所述方向盘转向角度与平稳偏角阈值作比较；若方向盘转向角度大于平稳偏角阈值，分段控制驱动齿轮转速实现平稳转向；若方向盘转向角度不大于平稳偏角阈值，匀速控制驱动齿轮转速实现平稳转向。优选的是，所述方向盘转向角度为：其中，α为方向盘转向角度，δcv为预期的驾驶轨迹和车辆当前行驶方向的夹角，K为方向盘转角轮转角的比例系数。优选的是，所述的平稳偏角阈值计算公式为：其中，v为汽车行驶速度，g为重力加速度，h为悬架高度，B为等效轮距，t0为时间系数，R为轮胎半径。优选的是，所述驱动齿轮转速的分段控制函数为：其中，Kr、Kβ为延迟系数，z为驱动齿轮与内齿圈的传动比，α为方向盘转向角度，γ为内齿圈半径，g为重力加速度，ω0为阈值角速度，t为转向盘转向时间；所述驱动齿轮转速的匀速控制公式为：其中，Kr、Kβ为延迟系数，z为驱动齿轮与内齿圈的传动比，α为方向盘转向角度，γ为内齿圈半径，g为重力加速度。本专利技术所述的有益效果本装置安装在方向盘下，不影响驾驶员正常操作，方便设备的标定，以及方便在设备研发阶段某些突发情况下驾驶员可以直接接入，减少损失。整个装置不改变任何原车结构，不拆除安全气囊，安装方便，行驶安全。装置通过四对固定爪与方向盘固定，可以通过调节适用于不同尺寸，不同形式的方向盘，可以适用于大部分车型。本专利技术还提供了一种汽车自动驾驶转向控制方法，通过分段控制函数控制汽车方向盘转速，能够实现汽车自动平稳转向。附图说明图1为本专利技术所述的汽车自动驾驶用转向装置的结构示意图。图2为本专利技术所述的齿圈套的结构示意图。图3为本专利技术所述的齿圈套与内齿圈的连接示意图。图4为本专利技术所述的固定爪的结构示意图。图5为本专利技术所述的固定爪的固定部结构示意图。图6为本专利技术所述的汽车自动驾驶用转向装置连接杆的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。如图1所示，本专利技术提供的汽车自动驾驶用转向装置，包括：齿圈套110、内齿圈120、驱动齿轮130和驱动电机140。其中齿圈套110设置在方向盘100下方；内齿圈120设置在齿圈套120上，并通过固定爪150连接方向盘100；驱动齿轮150与内齿圈120啮合，并能够带动内齿圈120旋转；驱动电机140通过螺栓连接齿圈套120，驱动电机140输出轴连接驱动齿轮130，并带动其旋转。如图2-3所示，齿圈套110为环形，并具有多个连接耳111。固定轮112可旋转支撑在连接耳111上，固定轮112具有V型环槽，内齿圈110通过V型环槽连接齿圈套110，内齿圈110能够活动卡接在固定轮112内。如图4-5所示，内齿圈120通过多个固定爪150连接方向盘110，固定爪150包括：固定端和连接端，固定端连接内齿圈120，连接端连接固定端，并具有容置孔，用于容纳方向盘轮缘。固定端包括：第一固定部151和第二固定部152，第一固定部151底部具有凹槽152，内齿圈110能够沿凹槽153滑动；第二固定部152其滑动设置在第一固定部151内，并具有外齿，外齿能够穿过凹槽153，并与内齿圈120啮合。连接端包括：第一连接部154和第二连接部155，第一连接部154具有半圆形第一凹槽；第二连接部155其滑动设置在固定端，并具有半圆形第二凹槽；其中，第一凹槽和第二凹槽能够围合成容置孔，用于容纳方向盘轮缘。在另一实施例中，固定杆161连接第二连接部155，并能够通过螺母162。方向盘具有两种转动模式：自动转动：调整第一固定部151和第二固定部152的距离，使第二固定部152的外齿与内齿圈的内齿啮合，固定端与内齿圈120位置固定，内齿圈120由驱动电机140驱动旋转，从而带动方向盘转动；手动转动：调整第一固定部151和第二固定部152的距离，使第二固定部152的外齿与内齿圈的内齿分离，内齿圈120固定不动，方向盘带动固定爪150沿内齿圈120转动。第二固定部152连接蜗杆156，蜗杆156与蜗轮157啮合，蜗轮由伺服电机158驱动。作为一种优选，还包括固定内圈，其为圆形，并连接齿圈套110，伺服电机固定在固定内圈上。如图6所示，还包括连接杆170，其与齿圈套110铰接，连接杆170一端具有吸盘171，吸盘171能够固定在汽车车窗上，从而将转向装置固定。实施以汽车自动驾驶用转向装置的工作过程为例，做进一步说明汽车自动驾驶用转向装置通过多个固定爪150固定在方向盘100下方，本实施例中固定爪150选用4个，调整第一连接部154和第二连接部155，的间距，以使方向盘100位于连接端的容置孔内，调整第一连接部154和第二连接部155的间距，然后通过螺母固定，使固定爪150方向盘100固定连接。当方向盘为自动转向模式时，通过伺服电机驱动螺杆旋转，调整第一固定部151和第二固定部152的距离，使第二固定部152的外齿与内齿圈的内齿啮合，固定端与内齿圈120位置固定，内齿圈120由驱动电机140驱动旋转，从而带动方向盘转动。当方向盘为手动转向模式时，调整第一固定部151和第二固定部152的距离，使第二固定部152的外齿与内齿圈的内齿分离，内齿圈120固定不动，方向盘带动固定爪150沿内齿圈120转动。一种汽车自动驾驶转向控制方法，其特征在于，包括：根据预期的驾驶轨迹和车辆当前行驶方向的夹角，其中，驾驶轨迹通过定位系统或导航系统获得，车辆行驶方向设定为直线，通过驾驶轨迹和行驶轨迹的夹角决策出方向盘转向角度；方向盘转向角度为：其中，α为方向盘转向角度，δcv为预期的驾驶轨迹和车辆当前行驶方向的夹角，K为方向盘转角轮转角的比例系数，具体由车型不同确定。将所述方向盘转向角度与平稳偏角阈值作比较，平稳偏角阈值计算公式为：其中，v为汽车行驶速度，g为重力加速度，h为悬架高度，B为等效轮距，t0为时间系数，R为轮本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种汽车自动驾驶用转向装置，其特征在于，包括：齿圈套，其设置在方向盘下方；内齿圈，其设置在所述齿圈套上，并可拆卸连接方向盘；驱动齿轮，其与所述内齿圈啮合，并能够带动所述内齿圈旋转；驱动电机，其可拆卸连接所述齿圈套，所述驱动电机输出轴连接所述驱动齿轮，并带动其旋转。

【技术特征摘要】
1.一种汽车自动驾驶用转向装置，其特征在于，包括：齿圈套，其设置在方向盘下方；内齿圈，其设置在所述齿圈套上，并可拆卸连接方向盘；驱动齿轮，其与所述内齿圈啮合，并能够带动所述内齿圈旋转；驱动电机，其可拆卸连接所述齿圈套，所述驱动电机输出轴连接所述驱动齿轮，并带动其旋转。2.根据权利要求1所述的汽车自动驾驶用转向装置，其特征在于，所述齿圈套为环形，并具有多个连接耳。3.根据权利要求2所述的汽车自动驾驶用转向装置，其特征在于，还包括固定轮，其可旋转支撑在所述连接耳上，所述固定轮具有V型环槽，所述内齿圈通过所述V型环槽连接所述齿圈套。4.根据权利要求1所述的汽车自动驾驶用转向装置，其特征在于，所述内齿圈通过多个固定爪连接方向盘，所述固定爪包括：固定端，其设置在所述内齿圈上；连接端，其连接所述固定端，并具有容置孔，用于容纳方向盘轮缘。5.根据权利要求4所述的汽车自动驾驶用转向装置，其特征在于，所述驱动齿轮与内齿圈的传动比为4:1。6.根据权利要求1-5中任一项所述的汽车自动驾驶用转向装置，其特征在于，还包括连接杆，其与所述齿圈套铰接，所述连接杆一端具有吸盘，所述吸盘能够固定在汽车车窗上。7.一种汽车自动驾驶转向控制方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱志强，孙晓帮，杜宪锋，石晶，孙海洋，
申请(专利权)人：辽宁工业大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21