電磁驅(qū)動(dòng)汽車駕駛機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電磁驅(qū)動(dòng)汽車駕駛機(jī)器人，包括機(jī)座、機(jī)械腿、機(jī)械腿控制器、換擋機(jī)械手、換擋機(jī)械手控制器、汽車車速測(cè)量模塊、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊、運(yùn)動(dòng)控制模塊、數(shù)據(jù)采集與信號(hào)調(diào)理模塊和駕駛機(jī)器人實(shí)時(shí)控制計(jì)算機(jī)，其中機(jī)械腿控制器和換擋機(jī)械手控制器采用電磁直線執(zhí)行器；本發(fā)明采用電磁直線執(zhí)行器直接驅(qū)動(dòng)駕駛機(jī)器人油門、制動(dòng)、離合器機(jī)械腿和換擋機(jī)械手等執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，無(wú)需中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，減小了體積，降低了重量，大大提高了定位和控制精度，實(shí)時(shí)性更好。
【專利說(shuō)明】電磁驅(qū)動(dòng)汽車駕駛機(jī)器人
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于汽車駕駛機(jī)器人【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種電磁驅(qū)動(dòng)汽車駕駛機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]駕駛機(jī)器人是指無(wú)需對(duì)車輛進(jìn)行改裝，可無(wú)損安裝在駕駛室內(nèi)，并適應(yīng)于各種車型，替代駕駛員在危險(xiǎn)條件和惡劣環(huán)境下進(jìn)行車輛駕駛的工業(yè)機(jī)器人。利用駕駛機(jī)器人進(jìn)行汽車試驗(yàn)、仿生殘疾者駕駛汽車操作或應(yīng)用于核電站、重化工等存在嚴(yán)重污染的場(chǎng)合時(shí)，可減輕人類勞動(dòng)強(qiáng)度，降低危險(xiǎn)惡劣環(huán)境對(duì)人類的傷害，提高試驗(yàn)結(jié)果的客觀性和準(zhǔn)確度、殘疾者駕駛汽車能力以及安全性。另外，智能車輛是將汽車作為一個(gè)整體進(jìn)行考慮，把車輛作為移動(dòng)機(jī)器人進(jìn)行改裝或重新設(shè)計(jì)，對(duì)汽車的操縱機(jī)構(gòu)甚至動(dòng)力系統(tǒng)等進(jìn)行了比較多的改造，或者重新設(shè)計(jì)，一旦該車輛任何一部分損壞，就無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行作業(yè)。而駕駛機(jī)器人并非構(gòu)建在特殊的車輛上，不需要對(duì)車輛進(jìn)行改造，而是可以無(wú)損地安裝到各種規(guī)格的汽車上，一旦車輛損壞，該機(jī)器人可以換裝在另一臺(tái)車上使用。
[0003]目前國(guó)內(nèi)外已經(jīng)公開的汽車駕駛機(jī)器人在結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)方式上主要有幾種:I)液壓驅(qū)動(dòng)。液壓驅(qū)動(dòng)方式的缺點(diǎn)在于對(duì)油的密封性要求高，機(jī)構(gòu)復(fù)雜，此方式目前已被淘汰，未見國(guó)內(nèi)外公開報(bào)道。2)氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)。中國(guó)專利200410065844.0 “汽車試驗(yàn)用氣電混合式駕駛機(jī)器人”利用帶鎖氣缸驅(qū)動(dòng)駕駛機(jī)器人的換擋機(jī)械手、制動(dòng)機(jī)械腿和離合器機(jī)械腿，但其機(jī)構(gòu)復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)軌跡控制和多點(diǎn)準(zhǔn)確定位(如換擋)很困難，在實(shí)車自動(dòng)駕駛試驗(yàn)中氣源的獲取比較困難。3)電機(jī)+減速齒輪。中國(guó)專利200410065844.0“汽車試驗(yàn)用氣電混合式駕駛機(jī)器人”利用旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)并通過(guò)減速齒輪傳遞扭矩，驅(qū)動(dòng)駕駛機(jī)器人的油門機(jī)械腿，但這種結(jié)構(gòu)對(duì)安裝的精度要求比較高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。5)電機(jī)+拉絲。中國(guó)專利201110264908.X “滑輪鋼絲式汽車試驗(yàn)駕駛機(jī)器人”利用伺服電機(jī)和減速機(jī)、驅(qū)動(dòng)桿、壓縮彈簧、鋼絲繩、大滑輪和小滑輪來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車試驗(yàn)駕駛機(jī)器人，但這種結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜，定位精度低，執(zhí)行機(jī)構(gòu)必須始終處于工作狀態(tài)。5)電機(jī)+滾珠絲杠。美國(guó)專利5372035 “底盤測(cè)功機(jī)上用于駕駛汽車的機(jī)器人”利用旋轉(zhuǎn)直流伺服電機(jī)并通過(guò)滾珠絲杠傳遞扭矩，驅(qū)動(dòng)駕駛機(jī)器人的換擋機(jī)械手、油門機(jī)械腿、制動(dòng)機(jī)械腿和離合器機(jī)械腿，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大，傳動(dòng)效率低，控制精度難以控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單輕巧、無(wú)需中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)、體積小、重量輕、定位和控制精度高、實(shí)時(shí)性好、適合便攜車載的電磁驅(qū)動(dòng)汽車駕駛機(jī)器人。
[0005]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:
[0006]一種電磁驅(qū)動(dòng)汽車駕駛機(jī)器人，包括機(jī)座、機(jī)械腿、機(jī)械腿控制器、換擋機(jī)械手、換擋機(jī)械手控制器、汽車車速測(cè)量模塊、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊、運(yùn)動(dòng)控制模塊、數(shù)據(jù)采集與信號(hào)調(diào)理模塊和駕駛機(jī)器人實(shí)時(shí)控制計(jì)算機(jī)，機(jī)械腿與機(jī)械腿控制器連接，換擋機(jī)械手與換擋機(jī)械手控制器連接，機(jī)械腿控制器和換擋機(jī)械手控制器與機(jī)座連接，機(jī)械腿控制器和換擋機(jī)械手控制器都與運(yùn)動(dòng)控制模塊、數(shù)據(jù)采集與信號(hào)調(diào)理模塊連接，運(yùn)動(dòng)控制模塊和數(shù)據(jù)采集與信號(hào)調(diào)理模塊與駕駛機(jī)器人實(shí)時(shí)控制計(jì)算機(jī)連接，機(jī)械腿控制器包括機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器、機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器控制單元和機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器直線位移及電流傳感器，機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器與機(jī)械腿連接，機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器控制單元和機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器直線位移及電流傳感器與機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器連接；換擋機(jī)械手控制器包括選擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器、掛檔機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器、換擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器控制單元、選擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器直線位移及電流傳感器、掛擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器直線位移及電流傳感器，選擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器和掛檔機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器都與機(jī)座和換擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器控制單元連接，選擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器直線位移及電流傳感器與選擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器連接，掛擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器直線位移及電流傳感器與掛檔機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器連接，換擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器控制單元和機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器控制單元與運(yùn)動(dòng)控制模塊連接，選擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器直線位移及電流傳感器、掛擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器直線位移及電流傳感器、機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器直線位移及電流傳感器、汽車車速測(cè)量模塊及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊分別與數(shù)據(jù)采集與信號(hào)調(diào)理模塊連接。
[0007]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn):
[0008]( I)本發(fā)明采用電磁直線執(zhí)行器直接驅(qū)動(dòng)駕駛機(jī)器人油門、制動(dòng)、離合器機(jī)械腿和換擋機(jī)械手等執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，無(wú)需中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，減小了體積，降低了重量，大大提高了定位和控制精度，實(shí)時(shí)性更好。
[0009](2)本發(fā)明采用了新的機(jī)械腿結(jié)構(gòu)，能夠更加適應(yīng)各種車型，且調(diào)整起來(lái)更加方便。
[0010]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2是本發(fā)明的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖3是本發(fā)明的控制結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]本發(fā)明一種電磁驅(qū)動(dòng)汽車駕駛機(jī)器人，包括機(jī)座11、機(jī)械腿、機(jī)械腿控制器、換擋機(jī)械手27、換擋機(jī)械手控制器、汽車車速測(cè)量模塊34、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊35、運(yùn)動(dòng)控制模塊32、數(shù)據(jù)采集與信號(hào)調(diào)理模塊33和駕駛機(jī)器人實(shí)時(shí)控制計(jì)算機(jī)31，機(jī)械腿與機(jī)械腿控制器連接，換擋機(jī)械手27與換擋機(jī)械手控制器連接，機(jī)械腿控制器和換擋機(jī)械手控制器與機(jī)座11連接，機(jī)械腿控制器和換擋機(jī)械手控制器都與運(yùn)動(dòng)控制模塊32、數(shù)據(jù)采集與信號(hào)調(diào)理模塊33連接，運(yùn)動(dòng)控制模塊32和數(shù)據(jù)采集與信號(hào)調(diào)理模塊33與駕駛機(jī)器人實(shí)時(shí)控制計(jì)算機(jī)31連接，機(jī)械腿控制器包括機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器、機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器控制單元和機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器直線位移及電流傳感器，機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器與機(jī)械腿連接，機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器控制單元和機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器直線位移及電流傳感器與機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器連接；換擋機(jī)械手控制器包括選擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器5、掛檔機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器6、換擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器控制單元36、選擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器直線位移及電流傳感器42、掛擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器直線位移及電流傳感器41，選擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器5和掛檔機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器6都與機(jī)座11和換擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器控制單元36連接，選擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器直線位移及電流傳感器42與選擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器5連接，掛擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器直線位移及電流傳感器41與掛檔機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器6連接，換擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器控制單元36和機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器控制單元與運(yùn)動(dòng)控制模塊32連接，選擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器直線位移及電流傳感器42、掛擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器直線位移及電流傳感器41、機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器直線位移及電流傳感器、汽車車速測(cè)量模塊34及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊35分別與數(shù)據(jù)采集與信號(hào)調(diào)理模塊33連接。
[0015]換擋機(jī)械手27包括選擋主動(dòng)件7、選擋推桿8、補(bǔ)償擺桿9、掛擋主動(dòng)件10、一號(hào)手臂桿12、掛擋連桿13、二號(hào)手臂桿14、手臂水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)3、手臂垂直調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)4和換擋機(jī)械手夾緊件2 ;選擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器5和掛擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器6與換擋機(jī)械手27連接；角度位移傳感器40分別連接在選擋主動(dòng)件7和掛擋主動(dòng)件10上，選擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器5與機(jī)座11、掛擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器6與機(jī)座11、選擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器5與選擋主動(dòng)件7、選擋主動(dòng)件7與機(jī)座11、補(bǔ)償擺桿9與機(jī)座11、補(bǔ)償擺桿9與一號(hào)手臂桿12、一號(hào)手臂桿12與掛擋連桿13和選擋推桿8、選擋推桿8與選擋主動(dòng)件7、掛擋連桿13與二號(hào)手臂桿14、掛擋主動(dòng)件10和二號(hào)手臂桿14、掛擋主動(dòng)件10與機(jī)座11、手臂水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)3與二號(hào)手臂桿14、手臂垂直調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)4和換擋機(jī)械手夾緊件2均采用球鉸鏈連接方式連接，手臂水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)3和手臂垂直調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)4采用活動(dòng)連接。
[0016]機(jī)械腿包括機(jī)械腿腳板、機(jī)械腿小腿桿、機(jī)械腿大腿桿，機(jī)械腿腳板和機(jī)械腿小腿桿以及機(jī)械腿大腿桿與機(jī)械腿小腿桿之間采用球鉸鏈連接，其中，機(jī)械腿大腿桿與機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器連接。
[0017]實(shí)施例:如圖1和圖2所示:
[0018]一種電磁驅(qū)動(dòng)汽車駕駛機(jī)器人，包括機(jī)座11、油門機(jī)械腿28、制動(dòng)機(jī)械腿29、離合器機(jī)械腿30、油門機(jī)械腿控制器、制動(dòng)機(jī)械腿控制器、離合器機(jī)械腿控制器、換擋機(jī)械手27、換擋機(jī)械手控制器、運(yùn)動(dòng)控制模塊32、數(shù)據(jù)采集與信號(hào)調(diào)理模塊33和駕駛機(jī)器人實(shí)時(shí)控制計(jì)算機(jī)31，油門機(jī)械腿28與油門機(jī)械腿控制器連接，離合器機(jī)械腿30與離合機(jī)械腿控制器連接，制動(dòng)機(jī)械腿29與制動(dòng)機(jī)械腿控制器連接，換擋機(jī)械手27與換擋機(jī)械手控制器連接，油門機(jī)械腿控制器、制動(dòng)機(jī)械腿控制器、離合器機(jī)械腿控制器和換擋機(jī)械手控制器與機(jī)座11連接，機(jī)座11上設(shè)置有機(jī)座蓋1，油門機(jī)械腿控制器、制動(dòng)機(jī)械腿控制器、離合器機(jī)械腿控制器和換擋機(jī)械手控制器都與運(yùn)動(dòng)控制模塊32、數(shù)據(jù)采集與信號(hào)調(diào)理模塊33連接，運(yùn)動(dòng)控制模塊32和數(shù)據(jù)采集與信號(hào)調(diào)理模塊33與駕駛機(jī)器人實(shí)時(shí)控制計(jì)算機(jī)31連接。
[0019]油門機(jī)械腿28控制器包括油門機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器15、油門機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器控制單元37和油門機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器直線位移及電流傳感器43，油門機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器15與油門機(jī)械腿28連接，油門機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器控制單元37和油門機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器直線位移及電流傳感器43與油門機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器15連接。
[0020]制動(dòng)機(jī)械腿29控制器包括制動(dòng)機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器19、制動(dòng)機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器控制單元38和制動(dòng)機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器直線位移及電流傳感器44，制動(dòng)機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器19與制動(dòng)機(jī)械腿29連接，制動(dòng)機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器控制單元38和制動(dòng)機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器直線位移及電流傳感器44與制動(dòng)機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器19連接。
[0021]離合器機(jī)械腿30控制器包括離合器機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器23、離合器機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器控制單元39和離合器機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器直線位移及電流傳感器45，離合器機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器23與離合器機(jī)械腿30連接，離合器機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器控制單元39和離合器機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器直線位移及電流傳感器45與離合器機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器23連接。其中離合器機(jī)械腿30可以安裝或者卸除，從而適應(yīng)自動(dòng)換擋車輛和手動(dòng)換擋車輛對(duì)離合器的不同控制要求，提高駕駛機(jī)器人的車型適應(yīng)能力。
[0022]換擋機(jī)械手控制器包括選擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器5、掛檔機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器6、換擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器控制單元36、選擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器直線位移及電流傳感器42、掛擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器直線位移及電流傳感器41，選擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器5和掛檔機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器6都與機(jī)座11和換擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器控制單元36連接，選擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器直線位移及電流傳感器42與選擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器5連接，掛擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器直線位移及電流傳感器41與掛檔機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器6連接。
[0023]換擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器控制單元36、油門機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器控制單元37、制動(dòng)機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器控制單元38和離合器機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器控制單元39與運(yùn)動(dòng)控制模塊32連接，選擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器直線位移及電流傳感器42、掛擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器直線位移及電流傳感器41、油門機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器直線位移及電流傳感器43、制動(dòng)機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器直線位移及電流傳感器44和離合器機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器直線位移及電流傳感器45與數(shù)據(jù)采集與信號(hào)調(diào)理模塊33連接。
[0024]如圖1和圖2所示，換擋機(jī)械手27包括選擋主動(dòng)件7、選擋推桿8、補(bǔ)償擺桿9、掛擋主動(dòng)件10、一號(hào)手臂桿12、掛擋連桿13、二號(hào)手臂桿14、手臂水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)3、手臂垂直調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)4和換擋機(jī)械手夾緊件2。選擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器5、掛擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器6的外殼通過(guò)轉(zhuǎn)軸鉸接于機(jī)座11上，選擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器5的導(dǎo)桿鉸接于選擋主動(dòng)件7，選擋主動(dòng)件7的另一端通過(guò)轉(zhuǎn)軸鉸接于機(jī)座11上，補(bǔ)償擺桿9的一端通過(guò)轉(zhuǎn)軸鉸接于機(jī)座11上，補(bǔ)償擺桿9的另一端與一號(hào)手臂桿12相鉸接,一號(hào)手臂桿12的另一端與選擋推桿8、掛擋連桿13相鉸接，選擋推桿8與選擋主動(dòng)件7相鉸接，掛擋連桿13的另一端與掛擋主動(dòng)件10、二號(hào)手臂桿14相鉸接，掛擋主動(dòng)件10的另一端通過(guò)轉(zhuǎn)軸鉸接于機(jī)座11上，掛擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器6的導(dǎo)桿鉸接于掛擋主動(dòng)件10，手臂垂直調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)4用螺母擰緊后夾住汽車變速箱操作桿球頭桿。在掛擋和選擋運(yùn)動(dòng)中，通過(guò)選擋主動(dòng)件7、掛擋主動(dòng)件10將電磁直線執(zhí)行器的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)傳遞電磁直線執(zhí)行器的推力，利用選擋角度位移傳感器和掛擋角度位移傳感器測(cè)得換擋機(jī)械手當(dāng)前轉(zhuǎn)角坐標(biāo)值。選擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器5運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，掛擋主動(dòng)件10保持位置不變，選擋主動(dòng)件7繞轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)選擋推桿8運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)汽車變速桿的選擋動(dòng)作，通過(guò)選擋角度位移傳感器可以實(shí)時(shí)檢測(cè)到選擋的位置；掛擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器6運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，選擋主動(dòng)件7保持位置不變，掛擋主動(dòng)件10繞軸旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)由掛擋連桿13、一號(hào)手臂桿12、二號(hào)手臂桿14組成的四連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)汽車變速箱操縱桿的掛擋和摘擋動(dòng)作，通過(guò)掛擋角度位移傳感器得到掛擋的位置。選擋和掛擋兩個(gè)方向的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)各種變速器的所有擋位的換擋動(dòng)作。二號(hào)手臂桿除14傳遞力和完成運(yùn)動(dòng)之外，還提供了可供換擋機(jī)械手調(diào)節(jié)手臂長(zhǎng)度的調(diào)節(jié)槽，通過(guò)這個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)機(jī)械手長(zhǎng)度的調(diào)節(jié)，以適用于任何車型。由于不同車型的變速器換擋柄的具體位置不同，不僅水平位置不同，而且垂直位置也各不相同。通過(guò)手臂垂直調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)4用于調(diào)節(jié)換擋機(jī)械手的垂直位置以適應(yīng)用于不同車型，它由手臂水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)3進(jìn)行螺栓固定連接，通過(guò)與換擋機(jī)械手夾緊件2的配合將汽車變速器換擋手柄夾緊固定，從而實(shí)現(xiàn)換擋手柄的操縱。
[0025]如圖1和圖2所示:油門機(jī)械腿28包括油門機(jī)械腿腳板18、油門機(jī)械腿小腿桿17、油門機(jī)械腿大腿桿16，油門機(jī)械腿腳板18和油門機(jī)械腿小腿桿17以及油門機(jī)械腿大腿桿16與油門機(jī)械腿小腿桿17之間采用球鉸鏈連接，其中，油門機(jī)械腿大腿桿16與油門機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器15連接。
[0026]制動(dòng)機(jī)械腿29包括制動(dòng)機(jī)械腿腳板22、制動(dòng)機(jī)械腿小腿桿21、制動(dòng)機(jī)械腿大腿桿20，制動(dòng)機(jī)械腿腳板22和制動(dòng)機(jī)械腿小腿桿21以及制動(dòng)機(jī)械腿大腿桿20與制動(dòng)機(jī)械腿小腿桿21之間采用球鉸鏈連接，其中，制動(dòng)機(jī)械腿大腿桿20與制動(dòng)機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器19連接。
[0027]離合器機(jī)械腿20包括離合器機(jī)械腿腳板26、離合器機(jī)械腿小腿桿25、離合器機(jī)械腿大腿桿24，離合器機(jī)械腿腳板26和離合器機(jī)械腿小腿桿25以及離合器機(jī)械腿大腿桿24與離合器機(jī)械腿小腿桿25之間采用球鉸鏈連接，其中，離合器機(jī)械腿大腿桿24與離合器機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器23連接。
[0028]機(jī)械腿前部的機(jī)械腿腳板與車輛踏板連接，機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿大腿桿和機(jī)械腿小腿桿控制汽車踏板。機(jī)械腿大腿桿的整體結(jié)構(gòu)分上下兩部分:上部分的內(nèi)槽和四個(gè)通孔用于與電磁直線執(zhí)行器固定相連，下部分的長(zhǎng)形槽是用于與機(jī)械腿小腿桿固定連接，方便調(diào)節(jié)機(jī)械腿長(zhǎng)度以適用于任何車型。機(jī)械腿小腿桿也分為上下兩部分:上部分的兩通孔用于與機(jī)械腿大腿桿相固定連接，可通過(guò)調(diào)節(jié)機(jī)械腿小腿桿在機(jī)械腿大腿桿上的位置而實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)械腿的長(zhǎng)度的調(diào)節(jié)，方便有效，實(shí)際操作只需通過(guò)擰緊兩螺母即可；下半部分用于與機(jī)械腿腳板的固定連接，將力最終傳送到機(jī)械腿的最末零件機(jī)械腿腳板上。機(jī)械腿腳板是機(jī)械腿直接與汽車油門踏板相接觸固定的零件，機(jī)械腿腳板上部用于與機(jī)械腿小腿桿固定連接，下部大凹槽用于安裝入汽車油門踏板，凹槽設(shè)計(jì)可以安裝任何汽車的踏板型號(hào)，可定量控制踏板的上下左右移動(dòng)且安裝方便省時(shí)。由于選用電磁直線執(zhí)行器，而機(jī)器人踩油門、制動(dòng)、離合器踏板的運(yùn)動(dòng)方式是直線運(yùn)動(dòng)，所以可直接將機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器進(jìn)行局部改裝后與機(jī)械腿大腿桿直接固定，方便力的傳送，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和質(zhì)量。對(duì)機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器的改裝為:在機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器前端直行桿的適當(dāng)位置上加工兩圓孔，用螺栓將機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器與機(jī)械腿大腿桿固定連接，然后在機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器后端安裝直桿，并加工圓孔，用于與機(jī)座11的鏈接。
[0029]如圖3所示:電磁驅(qū)動(dòng)駕駛機(jī)器人檢測(cè)控制系統(tǒng)以駕駛機(jī)器人實(shí)時(shí)控制計(jì)算機(jī)31(數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F2812DSP芯片)為核心，DSP接收各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的當(dāng)前位置、電磁直線執(zhí)行器的位移與電流、車速與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等信息，根據(jù)所得到的輸入數(shù)據(jù)與預(yù)先輸入至存儲(chǔ)器中的目標(biāo)工況數(shù)據(jù)比較，計(jì)算并實(shí)時(shí)地輸出執(zhí)行機(jī)構(gòu)指令信號(hào)。各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電磁直線執(zhí)行器采用PWM的控制方式，電磁直線執(zhí)行器的控制算法采用位移和電流的雙閉環(huán)控制策略。電磁直線執(zhí)行器控制單元接收運(yùn)動(dòng)控制模塊32的信號(hào)后驅(qū)動(dòng)電磁直線執(zhí)行器，實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁直線執(zhí)行器的控制。電磁驅(qū)動(dòng)駕駛機(jī)器人實(shí)時(shí)控制計(jì)算機(jī)31根據(jù)設(shè)定的指令協(xié)調(diào)控制油門機(jī)械腿28、制動(dòng)機(jī)械腿29、離合器機(jī)械腿30 (對(duì)于配備自動(dòng)變速器的車輛，離合器機(jī)械腿可以省去)和換擋機(jī)械手27，完成自動(dòng)駕駛車輛不同行駛工況的車速跟蹤。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊35將車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變換成模擬電壓，通過(guò)數(shù)據(jù)采集與信號(hào)調(diào)理模塊33輸入實(shí)時(shí)控制計(jì)算機(jī)31，汽車車速測(cè)量模塊34從安裝在車輛輪胎的光電傳感器得到車速并輸入駕駛機(jī)器人實(shí)時(shí)控制計(jì)算機(jī)31。電磁驅(qū)動(dòng)駕駛機(jī)器人由電磁直線執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)換擋機(jī)械手27及油門機(jī)械腿28、制動(dòng)機(jī)械腿29、離合器機(jī)械腿30等分別操縱車輛變速器換擋桿、油門踏板、制動(dòng)器踏板、離合器踏板。
[0030]電磁驅(qū)動(dòng)駕駛機(jī)器人在車輛上安裝固定好之后，駕駛機(jī)器人實(shí)時(shí)控制計(jì)算機(jī)31首先利用安裝在油門、制動(dòng)、離合器機(jī)械腿上的直線位移傳感器獲得不同車輛油門、制動(dòng)和離合器踏板的行程，為機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制建立基準(zhǔn)，從而適應(yīng)不同結(jié)構(gòu)尺寸的車輛。然后通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制模塊32分別控制油門機(jī)械腿28、制動(dòng)機(jī)械腿29、離合器機(jī)械腿30(對(duì)于配備自動(dòng)變速器的車輛，離合器機(jī)械腿可以省去)下壓和回收，并根據(jù)駕駛工況的要求進(jìn)行換擋。駕駛機(jī)器人實(shí)時(shí)控制計(jì)算機(jī)31根據(jù)車輛的當(dāng)前車速以及行駛工況協(xié)調(diào)控制油門、制動(dòng)、離合器和換擋，在車速跟蹤的加速、減速和穩(wěn)速階段根據(jù)目標(biāo)車速和當(dāng)前車速的偏差控制油門和制動(dòng)器的回收和下壓，實(shí)現(xiàn)車速的精確控制。
【權(quán)利要求】
1.一種電磁驅(qū)動(dòng)汽車駕駛機(jī)器人，其特征在于:包括機(jī)座(11)、機(jī)械腿、機(jī)械腿控制器、換擋機(jī)械手(27)、換擋機(jī)械手控制器、汽車車速測(cè)量模塊(34)、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊(35)、運(yùn)動(dòng)控制模塊(32)、數(shù)據(jù)采集與信號(hào)調(diào)理模塊(33)和駕駛機(jī)器人實(shí)時(shí)控制計(jì)算機(jī)(31 )，機(jī)械腿與機(jī)械腿控制器連接，換擋機(jī)械手(27)與換擋機(jī)械手控制器連接，機(jī)械腿控制器和換擋機(jī)械手控制器與機(jī)座(11)連接，機(jī)械腿控制器和換擋機(jī)械手控制器都與運(yùn)動(dòng)控制模塊(32)、數(shù)據(jù)采集與信號(hào)調(diào)理模塊(33)連接，運(yùn)動(dòng)控制模塊(32)和數(shù)據(jù)采集與信號(hào)調(diào)理模塊(33)與駕駛機(jī)器人實(shí)時(shí)控制計(jì)算機(jī)(31)連接，機(jī)械腿控制器包括機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器、機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器控制單元和機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器直線位移及電流傳感器，機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器與機(jī)械腿連接，機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器控制單元和機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器直線位移及電流傳感器與機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器連接；換擋機(jī)械手控制器包括選擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器(5 )、掛檔機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器(6 )、換擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器控制單元(36)、選擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器直線位移及電流傳感器(42)、掛擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器直線位移及電流傳感器(41)，選擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器(5)和掛檔機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器(6)都與機(jī)座(11)和換擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器控制單元(36)連接，選擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器直線位移及電流傳感器(42)與選擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器(5)連接，掛擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器直線位移及電流傳感器(41)與掛檔機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器(6)連接，換擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器控制單元(36)和機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器控制單元與運(yùn)動(dòng)控制模塊(32 )連接，選擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器直線位移及電流傳感器(42 )、掛擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器直線位移及電流傳感器(41)、機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器直線位移及電流傳感器、汽車車速測(cè)量模塊(34)及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊(35)分別與數(shù)據(jù)采集與信號(hào)調(diào)理模塊(33)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁驅(qū)動(dòng)汽車駕駛機(jī)器人，其特征在于:所述的換擋機(jī)械手(27 )包括選擋主動(dòng)件(7 )、選擋推桿(8 )、補(bǔ)償擺桿(9 )、掛擋主動(dòng)件(10 )、一號(hào)手臂桿(12 )、掛擋連桿(13)、二號(hào)手臂桿(14)、手臂水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(3)、手臂垂直調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(4)和換擋機(jī)械手夾緊件(2);選擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器(5)和掛擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器(6)與換擋機(jī)械手(27 )連接；角度位移傳感器(40 )分別連接在選擋主動(dòng)件(7 )和掛擋主動(dòng)件(10 )上，選擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器(5 )與機(jī)座(11)、掛擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器(6 )與機(jī)座(11)、選擋機(jī)械手電磁直線執(zhí)行器(5)與選擋主動(dòng)件(7)、選擋主動(dòng)件(7)與機(jī)座(11)、補(bǔ)償擺桿(9)與機(jī)座(11)、補(bǔ)償擺桿(9)與一號(hào)手臂桿(12)、一號(hào)手臂桿(12)與掛擋連桿(13)和選擋推桿(8)、選擋推桿(8)與選擋主動(dòng)件(7)、掛擋連桿(13)與二號(hào)手臂桿(14)、掛擋主動(dòng)件(10)和二號(hào)手臂桿(14)、掛擋主動(dòng)件(10)與機(jī)座(11)、手臂水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(3)與二號(hào)手臂桿(14)、手臂垂直調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(4)和換擋機(jī)械手夾緊件(2)均采用球鉸鏈連接方式連接，手臂水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(3)和手臂垂直調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(4)采用活動(dòng)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁驅(qū)動(dòng)汽車駕駛機(jī)器人，其特征在于:所述的機(jī)械腿包括機(jī)械腿腳板、機(jī)械腿小腿桿、機(jī)械腿大腿桿，機(jī)械腿腳板和機(jī)械腿小腿桿以及機(jī)械腿大腿桿與機(jī)械腿小腿桿之間采用球鉸鏈連接，其中，機(jī)械腿大腿桿與機(jī)械腿電磁直線執(zhí)行器連接。
【文檔編號(hào)】G01M17/007GK103631144SQ201310361723
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月19日
【發(fā)明者】陳剛, 張為公 申請(qǐng)人:南京理工大學(xué), 東南大學(xué)