一种驾驶模拟装置的制作方法

1.本实用新型涉及自动驾驶技术领域，尤其涉及一种驾驶模拟装置。


背景技术：

2.自动驾驶汽车又称无人驾驶汽车、电脑驾驶汽车或轮式移动机器人，是一种通过电脑系统实现无人驾驶的智能汽车。自动驾驶汽车依靠人工智能、视觉计算、雷达、监控装置和全球定位系统协同合作，可以在没有任何人类主动的操作下，自动安全地操作机动车辆。
3.目前，随着智能驾驶技术的发展，驾驶模拟装置也受到越来越多的关注。现有驾驶模拟装置包括驾驶模拟运动平台和安装平台，在安装平台上沿横向设置有横向导轨，在安装平台上沿纵向设置有纵向导轨，横向导轨和纵向导轨相互垂直。通过直线电机驱动安装平台沿横向导轨和纵向导轨运动。采用这种方式存在以下缺陷：
4.首先，横向导轨和纵向导轨占地较大，安装复杂，生产成本较高；
5.其次，横向导轨与安装平台同时参与纵向运动，极大地增加了运动重量，降低了响应频率，影响灵敏度；
6.再次，安装平台只能沿横向和纵向移动，运动方向比较少，灵活度低。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的在于提供一种驾驶模拟装置，节省占地空间，运动自由度多，灵敏度高。
8.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
9.一种驾驶模拟装置，包括：
10.底盘和驾驶模拟平台；
11.第一驱动源，设置于所述底盘上，所述第一驱动源的输出端连接于所述驾驶模拟平台，所述第一驱动源能够驱动所述驾驶模拟平台分别沿x向、y向及z向移动和沿所述x向、所述y向及所述z向转动，其中，所述x向、所述y向及所述z向两两相互垂直；
12.麦克纳姆轮系，设置于所述底盘的底部，所述麦克纳姆轮系能够通过所述底盘带动所述驾驶模拟平台沿所述x向移动、沿所述y向移动及原地旋转。
13.作为优选，所述麦克纳姆轮系包括四个麦克纳姆轮，四个所述麦克纳姆轮分别相对于所述底盘沿长度方向的轴线对称设置于所述底盘的两侧。
14.作为优选，所述麦克纳姆轮包括：
15.内轮毂和外轮毂，所述内轮毂和所述外轮毂平行间隔设置；
16.多个辊轮，沿所述内轮毂的周向均匀设置，所述辊轮的一端转动连接于所述内轮毂，另一端转动连接于所述外轮毂，所述辊轮的轴线方向相对于所述内轮毂的轴线方向倾斜设置；
17.第二驱动源，设置于所述底盘的底部，所述第二驱动源的输出端连接于所述内轮
毂，所述第二驱动源能够驱动所述内轮毂转动。
18.作为优选，多个所述辊轮的外壁形成圆柱结构的包络面。
19.作为优选，位于所述底盘同侧的两个所述麦克纳姆轮的所述辊轮的轴线方向呈夹角设置。
20.作为优选，所述麦克纳姆轮还包括端盖，所述端盖设置于所述外轮毂远离所述内轮毂的一侧。
21.作为优选，所述麦克纳姆轮还包括安装座，所述安装座设置于所述底盘上，用于安装所述第二驱动源。
22.作为优选，在所述内轮毂远离所述外轮毂的一侧凸设有连接轴，所述连接轴连接于所述第二驱动源的输出端。
23.作为优选，所述麦克纳姆轮还包括联轴器，所述联轴器的一端连接于所述第二驱动源的输出端，另一端连接于所述连接轴。
24.作为优选，所述麦克纳姆轮还包括法兰，所述法兰套设于所述联轴器的外部并连接于所述内轮毂的侧面。
25.本实用新型的有益效果：
26.本实用新型提供的驾驶模拟装置，通过在底盘的底部设置有麦克纳姆轮系，麦克纳姆轮系能够通过底盘带动驾驶模拟平台沿x向移动、沿y向移动及原地旋转，利用麦克纳姆轮系实现较大范围的平动和转动。通过在底盘上设置有第一驱动源，第一驱动源能够驱动驾驶模拟平台分别沿x向、y向及z向移动和沿x向、y向及z向转动，实现驾驶模拟平台六自由度运动，从而可以进行小范围颠簸、俯仰、摆动及侧倾等运动，灵活性强。与现有技术需要设置x向导轨和y向导轨相比，通过麦克纳姆轮系和第一驱动源的相互配合，占地面积比较小，降低安装难度，减少生产成本，且驾驶模拟平台能够实现复杂的运动，运动方向丰富，灵敏度高。
附图说明
27.图1是本实用新型驾驶模拟装置的结构示意图；
28.图2是本实用新型驾驶模拟装置中麦克纳姆轮一个视角的结构示意图；
29.图3是本实用新型驾驶模拟装置中麦克纳姆轮另一个视角的结构示意图。
30.图中：
31.1、底盘；2、驾驶模拟平台；3、第一驱动源；4、麦克纳姆轮系；
32.41、内轮毂；411、连接轴；42、外轮毂；43、辊轮；44、第二驱动源；45、端盖；46、安装座；47、联轴器；48、法兰。
具体实施方式
33.为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
34.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
35.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
36.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
37.本实施例提供了一种驾驶模拟装置，如图1所示，该驾驶模拟装置包括底盘1和驾驶模拟平台2，底盘1用于承载驾驶模拟平台2，底盘1起到整体支撑的作用。驾驶模拟平台2也可以称为驾驶模拟器，驾驶模拟平台2的工作原理为：驾驶员操纵操作部件，使得与操作部件直接相连的传感器发生变化，从而引起电信号的变化。信号采集及处理系统按照一定时间间隔定期采集传感器上的电信号，并进行滤波等处理，处理后的信号输入车辆动力学模型系统，在经过车辆动力学模型模拟运算后，计算出车辆的当前状态，例如发动机转速、发动机输出扭矩、车速及车辆当前的位置等信息。车辆动力学模型计算出的结果送入显示系统进行图形显示，或送入音响系统进行声音模拟以及送入仪表系统进行仪表显示。
38.现有的底盘和驾驶模拟平台为固定式结构，在x向导轨和y向导轨的导向作用下，能够分别沿x向和y向移动，但是横向导轨和纵向导轨占地较大，安装复杂，生产成本较高。为了解决这个问题，如图1所示，该驾驶模拟装置还包括第一驱动源3和麦克纳姆轮系4，第一驱动源3设置于底盘1上，第一驱动源3具体为电动伺服作动器，第一驱动源3的输出端连接于驾驶模拟平台2，第一驱动源3能够驱动驾驶模拟平台2分别沿x向、y向及z向移动和沿x向、y向及z向转动，其中，x向、y向及z向两两相互垂直。麦克纳姆轮系4设置于底盘1的底部，麦克纳姆轮系4能够通过底盘1带动驾驶模拟平台2沿x向移动、沿y向移动及原地旋转。
39.本实施例提供的驾驶模拟装置，通过在底盘1的底部设置有麦克纳姆轮系4，麦克纳姆轮系4能够通过底盘1带动驾驶模拟平台2沿x向移动、沿y向移动及原地旋转，利用麦克纳姆轮系4实现较大范围的平动和转动。通过在底盘1上设置有第一驱动源3，第一驱动源3能够驱动驾驶模拟平台2分别沿x向、y向及z向移动和沿x向、y向及z向转动，实现驾驶模拟平台2六自由度运动，从而可以进行小范围颠簸、俯仰、摆动及侧倾等运动，灵活性强。与现有技术需要设置x向导轨和y向导轨相比，通过麦克纳姆轮系4和第一驱动源3的相互配合，占地面积比较小，降低安装难度，减少生产成本，且驾驶模拟平台2能够实现复杂的运动，运动方向丰富，灵敏度高。
40.下面对麦克纳姆轮系4进行详细介绍。
41.如图1所示，麦克纳姆轮系4包括四个麦克纳姆轮，利用麦克纳姆轮代替现有驾驶模拟器上使用的万向机构，结构更加紧凑，能够适应更加复杂的运动模式，更加精确地模拟车辆运动。麦克纳姆轮具有结构紧凑，灵活性好的优点，基于麦克纳姆轮，使驾驶模拟平台2
可以更加灵活方便地实现全方位的运动，提供更加逼真的模拟驾驶体验。
42.四个麦克纳姆轮分别相对于底盘1沿长度方向的轴线对称设置于底盘1的两侧，即麦克纳姆轮的安装沿底盘1轴线对称。采用这种结构，可以保证底盘1在移动过程中的稳定性，平衡性好。其中，位于底盘1同侧的两个麦克纳姆轮的辊轮43的轴线方向呈夹角设置，即同侧的两个麦克纳姆轮安装方向相反，能够保证较强的抓地力。
43.具体地，如图2-图3所示，每个麦克纳姆轮包括内轮毂41、外轮毂42、第二驱动源44及多个辊轮43，内轮毂41和外轮毂42平行间隔设置，多个辊轮43沿内轮毂41的周向均匀设置，辊轮43的一端转动连接于内轮毂41，另一端转动连接于外轮毂42，辊轮43的轴线方向相对于内轮毂41的轴线方向倾斜设置。第二驱动源44设置于底盘1的底部，第二驱动源44为功率比较大的电机，第二驱动源44的输出端连接于内轮毂41，第二驱动源44能够驱动内轮毂41转动。
44.内轮毂41相当于中心轮结构，在内轮毂41的周边设置有多个辊轮43，辊轮43的轴线方向相对于内轮毂41的轴线方向倾斜设置，这些呈角度设置的辊轮43能够把一部分的内轮毂41的转向力转化到内轮毂41法向力上。依靠内轮毂41的方向和速度，这些力最终合成在任何要求的方向上，产生一个合力矢量，从而保证驾驶模拟平台2在所需要的方向上自由移动，而不改变内轮毂41自身的方向。
45.优选地，多个辊轮43的外壁形成圆柱结构的包络面，当内轮毂41绕着自身轴线转动时，多个辊轮43的包络面为圆柱面，使辊轮43能够连续地向前滚动，也可以横向滑移，其中该横向滑移具体指沿x向的移动，或y向的移动。
46.当驾驶模拟平台2需要向前运动时，麦克纳姆轮向前转动，沿内轮毂41轴向方向的摩擦力会两两抵消，四个麦克纳姆轮的摩擦力均指向前方，从而产生向前的摩擦力，驱动驾驶模拟平台2向前运动。
47.当驾驶模拟平台2需要原地旋转时，其中一侧的麦克纳姆轮向前转动，另一侧的麦克纳姆轮向后转动，四个麦克纳姆轮产生的摩擦力沿圆周分布，从而实现驾驶模拟平台2的整体原地转动。
48.进一步地，如图2所示，麦克纳姆轮还包括安装座46，安装座46设置于底盘1上，用于安装第二驱动源44。安装座46为固定框架结构，通过设置安装座46，实现第二驱动源44的固定，以保证第二驱动源44的固定效果。
49.优选地，在内轮毂41远离外轮毂42的一侧设有连接轴411，连接轴411连接于第二驱动源44的输出端，连接轴411起到了第二驱动源44和内轮毂41之间中间连接的作用，以将第二驱动源44的旋转作用力通过连接轴411传递给内轮毂41，从而实现内轮毂41的转动。
50.为了进一步提高连接的可靠性，麦克纳姆轮还包括联轴器47，联轴器47的一端连接于第二驱动源44的输出端，另一端连接于连接轴411。通过设置联轴器47，实现不同尺寸轴之间的连接，连接可靠性好。
51.优选地，麦克纳姆轮还包括法兰48，法兰48套设于联轴器47的外部并连接于内轮毂41的侧面。优选地，法兰48和内轮毂41侧面之间通过螺栓连接，法兰48增加了联轴器47和内轮毂41之间的接触面积，以保证在连接位置处的稳定效果。
52.进一步地，麦克纳姆轮还包括端盖45，端盖45设置于外轮毂42远离内轮毂41的一侧，端盖45起到了对外轮毂42的保护作用，避免杂质、灰尘等进入外轮毂42内。
53.于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
54.在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
55.此外，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。