一种绳驱动汽车转向机器人的制作方法

1.本发明涉及机器人自动驾驶技术领域，具体为一种绳驱动汽车转向机器人。


背景技术：

2.随着科技的发展，汽车行业不断进步，智能驾驶逐渐成为主流。高级驾驶辅助系统(adas，advanced driver assistance systems)属于l2级别的自动驾驶，在通往l5级别自动驾驶的道路上，adas的成熟与完善是基本保障。并且由于消费者对汽车安全性的重视度越来越高，adas在未来很长一段时间内必将保持持续发展的趋势。而对于adas技术的快速发展，甚至于架构的进化，工程师亟需灵活的测试系统来快速、安全地部署产品。转向机器人能够对车辆转向系统施加精确的可控制的输入激励，可以消除人类驾驶员由于驾驶技术等差异对测试结果造成的影响，因此被广泛应用于adas主动安全系统测试，车辆操作稳定性，转向系统性能评估等车辆测试。
3.现有的汽车自动转向装置有以下几种：
4.1.在汽车原有的转向系统上装上驱动总成,通常是在原方向盘转向柱上串联电机驱动总成。通过内部结构改造的方式能有效缩小体积，但这类装置破坏了车辆原本的结构，安装复杂，并不适用于车辆测试。并且在驾驶员介入，回归手动驾驶时，加装的电机会影响方向盘操作手感。
5.2.外加驱动装置，通过夹具夹紧方向盘和驱动电机，保证方向盘回转轴线与电机转轴重合，实现自动转向，该种装置的缺点是占用空间较大，造成驾驶员进出车厢的不便，也会影响操作手感。没有空间释放安全气囊，导致方向盘上的安全气囊失效。同时该装置对安装精度有一定要求，若轴线发生偏移将会导致故障甚至电机损坏。
6.综上现有的汽车自动转向装置存在破坏原车结构，安装复杂，体积庞大，导致安全气囊失效等问题。


技术实现要素：

7.针对现有技术的不足，本发明提供了一种绳驱动汽车转向机器人，能够代替人类驾驶员完成使汽车方向盘转动的操作，能够提高车辆测试的精度和重复性，使一些人类驾驶员很难实现或无法实现的测试可以很容易地进行，降低测试的危险，节省测试的时间，同时能够获得高质量的客观数据。
8.为实现上述的一种绳驱动汽车转向机器人目的，本发明提供如下技术方案：一种绳驱动汽车转向机器人，包括回旋支承(1)，所述回旋支承(1)包括内圈和外圈，所述内圈表面开设有第二安装孔(11)以及第一安装孔(9)，所述回旋支承(1)外周侧设置有方向盘夹具(2)，所述方向盘夹具(2)内部设置有方向盘(3)，所述方向盘夹具(2)上设置有方向盘夹紧器(8)，所述回旋支承(1)一侧安装有连接杆(4)，所述连接杆(4)一端设置有螺栓安装板(10)，所述连接杆(4)另一端设置有电机卷筒(5)，所述电机卷筒(5)与回旋支承(1)之间设置有钢丝绳(6)，所述电机卷筒(5)一侧远离连接杆(4)的一端设置有固定杆(7)。
9.优选的，所述电机卷筒(5)通过固定杆(7)以转动铰链连接在汽车座椅的导轨上。
10.优选的，所述回旋支承(1)的内圈通过螺栓安装板(10)与连接杆(4)固定连接，所述的回旋支承(1)的内圈通过连接杆(4)与电机卷筒(5)紧密相连。
11.优选的，所述钢丝绳(6)紧绕于电机卷筒(5)的卷筒和方向盘夹具(2)上，扭转成8字形。
12.优选的，所述回旋支承(1)外圈开设有安装孔，所述方向盘夹具(2)通过所述安装孔以螺栓与其外圈相固定连接。
13.优选的，所述方向盘夹具(2)的数量为3个，所述方向盘夹具(2)等角度圆周分布在方向盘(3)外周侧。
14.优选的，所述回旋支承(1)、方向盘夹具(2)的回转轴线重合。
15.优选的，所述方向盘夹具(2)上还设置有调节其与方向盘(3)的回转轴线重合的装置。
16.优选的，所述固定杆(7)可调节长度。
17.优选的，所述电机卷筒(5)上安装有反馈方向盘转动的角度增量式编码器。
18.与现有技术相比，本发明提供了一种绳驱动汽车转向机器人，具备以下有益效果：
19.1、本一种绳驱动汽车转向机器人，能够代替人类驾驶员进行汽车高级辅助系统(adas)的开发和一系列汽车转向系统的测试，能够提高车辆测试的精度和重复性，使一些人类驾驶员很难实现或无法实现的测试可以很容易地进行，降低测试的危险，节省测试的时间，同时能够获得高质量的客观数据。
20.2、本一种绳驱动汽车转向机器人，相较于其余采用齿轮传动的专利或者产品，本发明采用绳驱动，仅采用一根8字扭绳传动和减速，不需要附加电机减速器，可以提供方向盘可控的无限旋能力，结构简单，易于安装，同时极大的减少了制造和维护的成本。
21.3、本一种绳驱动汽车转向机器人，电机远离方向盘，避免了行车过程中震动导致电机转轴偏移造成的故障乃至电机损坏。
22.4、本一种绳驱动汽车转向机器人，质量和体积较大的电机远离了方向盘，减轻了末端执行器的惯量，提升了动态性能，同时，减少了占用的空间，对驾驶员的正常行驶影响小。
23.5、本一种绳驱动汽车转向机器人，方向盘夹具和回旋支承都为中心开口的设计，不会影响方向盘气囊的弹出，无需拆下方向盘气囊便可使用本转向机器人。
24.6、本一种绳驱动汽车转向机器人，无需对汽车的原转向系统和方向盘转柱进行改装，并未破坏汽车原本的结构，相较于在汽车内部改装驱动总成的装置，本发明更易于安装和拆修。
25.7、本一种绳驱动汽车转向机器人，固定杆可调节长度，可以适用于方向盘与底盘间高度不同的车辆，方向盘夹具的尺寸大于一般的汽车方向盘尺寸，且可调节使回转中轴线重合，因此具有较强的通用性。
26.8、本一种绳驱动汽车转向机器人，不仅可用于adas安全系统测试，车辆操纵特性测试等，也可用于汽车耐久及滥用等易使人疲劳的危险性较高的，不能由人力驾驶员进行的试验，本发明应用范围广阔。
附图说明
27.图1为本发明绳驱动汽车转向机器人的主视图；
28.图2为本发明绳驱动汽车转向机器人的俯视图；
29.图3为本发明绳驱动汽车转向机器人的整体结构图。
30.图中：1、回旋支承；2、方向盘夹具；3、方向盘；4、连接杆；5、电机卷筒；6、钢丝绳；7、固定杆；8、方向盘夹紧器；9、第一安装孔；10、螺栓安装板；11、第二安装孔。
具体实施方式
31.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.请参阅图1
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3，一种绳驱动汽车转向机器人，包括回旋支承1，回旋支承1包括内圈和外圈，内圈表面开设有第二安装孔11以及第一安装孔9，回旋支承1外周侧设置有方向盘夹具2，方向盘夹具2内部设置有方向盘3，方向盘夹具2上设置有方向盘夹紧器8，回旋支承1一侧安装有连接杆4，连接杆4一端设置有螺栓安装板10，连接杆4另一端设置有电机卷筒5，电机卷筒5与回旋支承1之间设置有钢丝绳6，电机卷筒5一侧远离连接杆4的一端设置有固定杆7。
33.综上，电机卷筒5通过固定杆7以转动铰链连接在汽车座椅的导轨上，以提供方向盘转动失圆时的间隙适应调整自由度；回旋支承1的内圈通过连接杆4与电机卷筒5紧密相连；钢丝绳6紧绕于电机卷筒5的卷筒和方向盘夹具2上，扭转成8字形；方向盘夹具2通过回旋支承1上的安装孔以螺栓与其外圈相固定；方向盘夹具2夹紧方向盘3；回旋支承1、方向盘夹具2的回转轴线重合；方向盘夹具2设有调节其与向盘3的回转轴线重合的装置；固定杆7可调节长度；电机卷筒5上装有增量式编码器，来反馈方向盘转动的角度。
34.本发明的工作使用流程以及安装方法为，本一种绳驱动汽车转向机器人在使用时，回旋支承1的外圈和内圈上都设有安装孔，连接杆4通过螺栓安装板10，以螺栓将其本身与回旋支承1的内圈固定，连接杆4的另一端与电机卷筒5固定，螺栓通过回旋支承1的外圈的安装孔，将方向盘夹具2与其连接，方向盘夹具2上设有4支可调节的方向盘夹紧器8，通过其抓紧方向盘，并调节使方向盘夹具2的回转中轴与方向盘3的转轴重合，伸缩固定杆7，调节合适的长度，以转动铰链连接在汽车座椅的导轨上，各部分安装固定完成后，电机卷筒5的电机直接驱动卷筒转动，在电机卷筒5和方向盘夹具2上缠绕的8字型扭绳依靠绳索摩擦传递力矩，带动方向盘3转动，实现自动转向，并通过电机卷筒5上安装的获取方向盘转角信息。由图1知，方向盘夹具2回旋支承1为中央开口设计，有效避免了对方向盘安全气囊释放的阻挡，因此安全气囊可正常工作。
35.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备
所固有的要素。
36.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。