一种自动驾驶车辆人机共驾转向装置以及控制方法与流程

1.本发明涉及车辆转向技术领域，具体是一种自动驾驶车辆人机共驾转向装置以及控制方法。


背景技术：

2.自动驾驶车辆通过几种传感器组合来感知检测环境信息即车辆状态信息，通过车辆智能驾驶控制系统进行决策处理，再经过底层控制系统来控制车辆转向、加速、制动等功能来完成车辆自主驾驶。
3.自动驾驶车辆的转向性能是衡量自动驾驶系统的重要指标，关乎车辆的安全性问题。目前，自动驾驶技术尚未成熟，对于复杂场景仍然需要人工驾驶干预，因此改装后的转向系统需要保证原有人工驾驶转向系统的独立性，不能影响驾驶员对方向盘的操作。现有改装的线控转向系统通过驱动方向盘或转向轴来实现自动驾驶模式下的转向功能，会造成智能驾驶控制系统无法判断是人工转向抑或是自动转向。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种自动驾驶车辆人机共驾转向装置以及控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种自动驾驶车辆人机共驾转向装置，包括人工转向机构、线控转向机构、转向执行控制机构；
7.所述人工转向机构包括方向盘以及与所述方向盘连接的转向管柱，转向管柱连接有人工转向器；
8.所述线控转向机构包括驱动器以及与所述驱动器动力连接的线控转向器；
9.所述转向执行控制机构包括动力输入机构、转向执行机构，所述动力输入机构分别通过人工转向器、线控转向器与所述转向执行机构连通。
10.作为本发明进一步的方案：所述转向管柱包括与所述方向盘同轴连接的转向轴，所述转向轴与所述人工转向器动力连接，所述转向轴上设置有传感器，所述转向管柱、人工转向器通过固定转轴与车架连接。
11.作为本发明进一步的方案：所述线控转向机构包括联接结构、安装结构，所述联接结构包括联接轴，所述驱动器通过联接轴与所述线控转向器动力连接，所述驱动器、线控转向器通过安装结构与车架固定连接。
12.作为本发明进一步的方案：所述动力输入机构与所述人工转向器之间设有人工转向管路，所述动力输入机构与所述线控转向器之间设有线控转向管路，所述人工转向器、线控转向器与所述转向执行机构之间均设有转向管路。
13.作为本发明进一步的方案：所述转向执行机构包括液压油缸，所述液压油缸为双向液压油缸，所述液压油缸两端活塞通过轮边多连杆与转向轮动力连接。
14.作为本发明进一步的方案：所述转向执行控制机构包括转向角反馈机构，所述转向角反馈机构包括与车架固定连接的转角传感器，所述转角传感器通过传动机构与轮边多连杆动力连接。
15.作为本发明进一步的方案：所述传动机构包括转动销轴、联动拨叉，所述液压油缸的活塞、轮边多连杆、联动拨叉通过转动销轴转动连接，两侧所述联动拨叉之间连接有齿条，所述齿条外侧啮合连接有齿轮，所述齿轮通过安装支架与车架转动连接，所述转角传感器与所述齿轮同轴连接。
16.一种自动驾驶车辆人机共驾转向装置的控制方法，包括以下步骤：
17.s1、检测当前转向控制输入，若当前转向控制输入为人工控制转向输入，则执行s2，若当前转向控制输入为线控转向控制输入，则执行s3；
18.s2、动力输入机构接通人工转向器连通的人工转向管路同时关闭与线控转向器连通的线控转向器管路，并转动方向盘，通过方向盘向人工转向器输入转向控制信息并控制转向；
19.s3、检测当前转向控制模式，若当前转向控制模式为人工转向模式，则忽略当前线控转向控制输入，继续执行人工控制转向，若当前转向模式为线控转向模式，则执行s4；
20.s4、接受线控转向控制输入并通过线控转向控制输入控制转向执行。
21.作为本发明进一步的方案：所述s4包括以下步骤：
22.s4.1、车辆进入线控转向模式，动力输入机构获取控制信息，动力输入机构接通与线控转向器连通的线控转向器管路，同时关闭人工转向器连通的人工转向管路；
23.s4.2、驾驶控制器获取转向控制信息：转向轮的目标转向角度为θ1；
24.s4.3、驱动器按照目标转向角度，开始转向，转向方向为第一方向，转向轮开始转动；
25.s4.4、转角传感器获取当前转向角度并将当前转向角度传输的驾驶控制器，驾驶控制器根据转角传感器传输的角度信号计算当前转向轮转角θ2，如θ1＝θ2，执行s4.6；如θ1 ＞θ2，执行s4.3；如θ1＜θ2，执行s4.5；
26.s4.5、驱动器安装第二转向方向转动，第二转向方向与s4.3中第一转向方式相反，并执行s4.4；
27.s4.6、驱动器停止转动。
28.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明在不改变原有的人工转向系统的基础上，使自动驾驶线控转向与人工转向相对独立，自动驾驶线控转向时，人工转向机构处于静止状态；人工驾驶转向时，传感器会触发信号传递给驾驶控制器，使智能驾驶控制系统准确区分当前是否为人工转向，而且在车辆自动驾驶模式下，人工可以直接进行干预，提升了自动驾驶车辆的安全性，转向系统安全性高。
附图说明
29.图1是本实施例的结构示意图；
30.图2是本实施例人工转向模式结构示意图；
31.图3是本实施例自动转向模式结构示意图；
32.图4是本实施例转向执行控制机构示意图；
33.图5是图2的局部放大图；
34.图6是图3的局部放大图；
35.图7是图4的局部放大图。
36.图中：
37.1-人工转向机构、11-方向盘、12-转向管柱、121-转向轴、122-传感器、123-固定装置、13-转向器；
38.2-线控转向机构、21-驱动器、22-转向器、23-联接结构、231-联接轴、232-安装结构；
39.3-转向执行控制机构、31-动力输入机构、32-转向执行机构、321-液压油缸、322-轮边多连杆、33-转角反馈机构、331-转动销轴、332-联接拨叉、333-齿条、334-齿轮、335
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安装支架、336-转角传感器。
具体实施方式
40.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。
41.请参阅图1-7，本发明实施例中，一种自动驾驶车辆人机共驾转向装置，包括人工转向机构1、线控转向机构2、转向执行控制机构3。
42.人工转向机构包括方向盘11以及与方向盘11连接的转向管柱12，转向管柱12连接有人工转向器13，转向管柱12包括与方向盘11同轴连接的转向轴121，转向轴121与人工转向器13动力连接，转向轴121上设置有传感器122，转向管柱12、人工转向器13通过固定转轴123与车架连接。
43.线控转向机构2包括驱动器以及与驱动器21动力连接的线控转向器22，线控转向机构2包括联接结构23、安装结构232，联接结构23包括联接轴231，驱动器21通过联接轴231与线控转向器22动力连接，驱动器21、线控转向器22通过安装结构232与车架固定连接。
44.转向执行控制机构3包括动力输入机构31、转向执行机构32，动力输入机构31分别通过人工转向器13、线控转向器22与转向执行机构32连通，动力输入机构31与人工转向器13之间设有人工转向管路，动力输入机构31与线控转向器22之间设有线控转向管路，人工转向器13、线控转向器22与转向执行机构32之间均设有转向管路，转向执行机构32包括液压油缸321，液压油缸321为双向液压油缸，液压油缸321两端活塞通过轮边多连杆322与转向轮动力连接。
45.转向执行控制机构3包括转向角反馈机构33，转向角反馈机构33包括与车架固定连接的转角传感器336，转角传感器336通过传动机构与轮边多连杆322动力连接，传动机构包括转动销轴331、联动拨叉332，液压油缸321的活塞、轮边多连杆322、联动拨叉 332通过转动销轴331转动连接，两侧联动拨叉332之间连接有齿条333，齿条333外侧啮合连接有齿轮334，齿轮334通过安装支架335与车架转动连接，转角传感器336与齿轮334同轴连接。
46.人工驾驶制动模式下，如图1、图2、图4、图5所示，人工转动方向盘11带动传感器122转动，传感器122将转动信号传输到驾驶控制器，驾驶控制器发信号给动力输入机构31，
动力输入机构31接通人工转向机构1的液压管路通道，关闭线控转向机构2的液压管路通道；同时方向盘11带动人工转向器13转动，将动力输入机构31输送过来的液压油输入多连杆转向执行机构32，车辆开始转向。而方向盘11顺、逆时针转动可以控制车辆转动方向，方向盘11转动角度可以控制车辆转动角度。
47.车辆自动驾驶模式下，如图1、图3、图4、图6、图7所示，车辆需要转向时，驾驶控制器收到车轮目标转向角度，并发信号给动力输入机构31，动力输入机构31接通线控转向机构2的液压管路通道，关闭人工转向机构1的液压管路通道；同时驾驶控制器发信号给驱动器21，驱动器21开始转动，带动线控转向器22转动将动力输入机构31输送过来的液压油输入多连杆转向执行机构32，车辆开始转向。同时液压油缸321通过齿条333、齿轮334带动转角传感器336转动，转角传感器336将角度信号传输到驾驶控制器，通过一套算法，驾驶控制器将该角度信号映射为车轮实际转向角度，驾驶控制器按照下述控制方法执行转向控制，确保车辆自动转向动作完成。
48.当在车辆自动驾驶模式时，也可以进行人工干预，驾驶员直接转动方向盘11，带动传感器122转动，传感器122将转动信号传输到驾驶控制器，驾驶控制器发信号给动力输入机构31，动力输入机构31接通人工转向机构1的液压管路通道，关闭线控转向机构2的液压管路通道，之后车辆按驾驶员操作执行转向动作。
49.在本实施中，人工转向优先控制方法，无论车辆处于人工转向模式还是线控转向模式，人工转动方向盘11，车辆立即按人工操作执行转向动作。
50.一种自动驾驶车辆人机共驾转向装置的控制方法，包括以下步骤：
51.s1、检测当前转向控制输入，若当前转向控制输入为人工控制转向输入，则执行s2，若当前转向控制输入为线控转向控制输入，则执行s3；
52.s2、动力输入机构31接通人工转向器13连通的人工转向管路同时关闭与线控转向器 22连通的线控转向器管路，并转动方向盘11，通过方向盘11向人工转向器13输入转向控制信息并控制转向；
53.s3、检测当前转向控制模式，若当前转向控制模式为人工转向模式，则忽略当前线控转向控制输入，继续执行人工控制转向，若当前转向模式为线控转向模式，则执行s4；
54.s4、接受线控转向控制输入并通过线控转向控制输入控制转向执行；
55.s4.1、车辆进入线控转向模式，动力输入机构31获取控制信息，动力输入机构31接通与线控转向器22连通的线控转向器管路，同时关闭人工转向器13连通的人工转向管路；
56.s4.2、驾驶控制器获取转向控制信息：转向轮的目标转向角度为θ1；
57.s4.3、驱动器21按照目标转向角度，开始转向，转向方向为第一方向，转向轮开始转动；
58.s4.4、转角传感器336获取当前转向角度并将当前转向角度传输的驾驶控制器，驾驶控制器根据转角传感器336传输的角度信号计算当前转向轮转角θ2，如θ1＝θ2，执行s4.6；如θ1＞θ2，执行s4.3；如θ1＜θ2，执行s4.5；
59.s4.5、驱动器21安装第二转向方向转动，第二转向方向与s4.3中第一转向方式相反，并执行s4.4；
60.s4.6、驱动器21停止转动。
61.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在
不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
62.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。