一种汽车及其环境感知装置的制作方法

1.本文涉及汽车智能驾驶辅助技术，尤指一种汽车及其环境感知装置。


背景技术：

2.随着科技时代的快速发展，汽车智能驾驶辅助系统得到了广泛应用。汽车智能驾驶辅助系统在提高路安全和交通效率方面有很大的潜力，而对交通环境的精确感知是智能驾驶辅助系统进行规划、决策和控制的基础。
3.视觉传感器作为智能驾驶辅助系统最常用的传感器，它能够获取周围环境的详细形状和纹理信息。但是视觉传感器容易受到光线和天气条件的影响，会导致降低传感器的性能，容易计算失误甚至失效。固态激光雷达作为智能驾驶辅助系统最常用的传感器，探测范围广、分辨率高、信息量丰富、可全天候工作，而且成本较低，还有一个巨大的优势，适用于汽车电子元件的规格标准。
4.将这些传感器置于汽车外部且凸出于汽车外表面可以增大传感器的探测范围，但传感器并不需要每时每刻都工作，例如在关闭智能驾驶辅助系统时传感器停止工作，传感器凸出于汽车外表面则会增加风阻，导致油耗和风噪的增大。尤其在停车状态下，凸出于汽车外表面的传感器容易遭到破坏。


技术实现要素：

5.为解决上述技术问题，本技术提供了一种环境感知装置，其包括：
6.主机，包括壳体以及设置在所述壳体上的传感器组件；以及
7.升降机构，连接于所述主机，还用于连接汽车的车身；
8.其中，所述升降机构用于驱动所述主机伸出和缩回车身。
9.在一个示意性的实施例中，所述升降机构为平面连杆机构。
10.在一个示意性的实施例中，所述壳体包括铰接座；
11.升降机构包括：
12.动力箱，设置在所述主机的后侧，包括第一驱动轴、与所述第一驱动轴平行的第二驱动轴以及用于驱动所述第一驱动轴和所述第二驱动轴同步转动的电机；
13.第一连杆，一端连接于所述第一驱动轴，且垂直于所述第一驱动轴；
14.第二连杆，一端连接于所述第二驱动轴，且平行于所述第一连杆；
15.第三连杆，一端铰接于所述铰接座，且另一端铰接于所述第二连杆；以及
16.第四连杆，一端铰接于所述铰接座，且另一端铰接于所述第二连杆背离所述第二驱动轴的一端；
17.其中，所述第三连杆在所第二连杆上的铰接点位于所述第四连杆和所述第二连杆之间的铰接点与所述第二驱动轴和所述第二连杆之间的连接点之间，所述第一连杆背离动力箱的一端铰接于第三连杆，所述第一连杆在所述第三连杆上的铰接点位于所述第三连杆和所述铰接座之间的铰接点与所述第三连杆和所述第二连杆之间的铰接点之间。
18.在一个示意性的实施例中，所述第四连杆分别与所述铰接座和所述第二连杆之间的连接点之间具有第一距离a，所述第二连杆分别与所述第四连杆和所述第二驱动轴的连接点之间具有第二距离b，所述第三连杆分别与所述铰接座和所述第二连杆之间的连接点之间具有第三距离c，所述第一连杆分别与第一驱动轴和第三连杆之间的连接点之间具有第四距离d；
19.其中，第一距离a与第二距离b之比为1:2，第四距离d与第三距离c之比为1:1.5，第一距离a与第三距离c之比为1:1.25。
20.在一个示意性的实施例中，所述升降机构构造为齿轮齿条机构、液压缸、气缸或滚珠丝杠机构。
21.在一个示意性的实施例中，壳体采用玻璃纤维制成。
22.在一个示意性的实施例中，所述壳体上设置有透光的透光窗口。
23.在一个示意性的实施例中，所述壳体包括透光板，所述透光板覆盖在所述透光窗口，且密封所述透光窗口。
24.在一个示意性的实施例中，所述传感器组件包括视觉传感器、激光雷达、毫米波雷达和/或超声波雷达。
25.在一个示意性的实施例中，所述激光雷达为固体激光雷达。
26.本发明还提出了一种汽车，其包括如上所述的环境感知装置以及车身；
27.所述升降机构连接于所述车身。
28.在一个示意性的实施例中，所述车身包括顶棚，所述顶棚设置有安装开口；
29.所述壳体设置于所述安装开口。
30.在一个示意性的实施例中，所述安装开口设置在所述顶棚的前端。
31.在一个示意性的实施例中，在主机缩回车身时，所述壳体的顶面与所述顶棚的顶面平齐。
32.在一个示意性的实施例中，所述环境感知装置还包括密封件，所述密封件设置在所述安装开口的内壁与所述壳体之间，用于封堵所述壳体与安装开口的内壁之间的间隙。
33.在需要使用到传感器组件时，只需要通过升降机构驱动主机伸出车身，使得传感器组件移动到车身外，传感器组件凸出于车身外，传感器组件的探测范围较大。在不需要使用到传感器组件时，只需要通过升降机构驱动主机缩回车身，使得传感器组件移动到车身内，传感器组件不会凸出于车身外，此时风阻和风噪会减小，传感器组件也不容易遭受破坏。
34.本技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术而了解。本技术的其他优点可通过在说明书以及附图中所描述的方案来实现和获得。
附图说明
35.附图用来提供对本技术技术方案的理解，并且构成说明书的一部分，与本技术的实施例一起用于解释本技术的技术方案，并不构成对本技术技术方案的限制。
36.图1为本技术实施例一中一种汽车顶部的局部示意图；
37.图2为本技术实施例一中环境感知装置的主机伸出车身的示意图；
38.图3为本技术实施例一中环境感知装置的主机伸出车身的示意图；
39.图4为本技术实施例一中环境感知装置的主机缩回车身的剖视示意图；
40.图5为本技术实施例一中环境感知装置的主机缩回车身的剖视示意图；
41.图6为本技术实施例一中主机缩回车身和伸出车身对比的示意图；
42.图7为本技术实施例一中密封件的剖视示意图；
43.图8为本技术实施例一中透光板的剖视示意图；
44.图9为图8中的透光板的局部示意图。
45.图10为本技术实施例二中一种汽车的前机舱的局部示意图；
46.图11为本技术实施例二中环境感知装置的主机伸出车身的示意图；
47.图12为本技术实施例二中环境感知装置的主机伸出车身的示意图；
48.图13为本技术实施例二中主机缩回车身和伸出车身对比的示意图。
具体实施方式
49.实施例一
50.如图1～3所示，图1～3显示了一种汽车的局部示意图。该汽车包括车身1以及环境感知装置2。环境感知装置2安装在车身1上。
51.车身1包括顶棚11。顶棚11为大致的板状结构。顶棚11优选为钣金结构。顶棚11位于车身1的顶部。顶棚11上设置有安装开口111。安装开口111贯穿顶棚11。该安装开口111可以是大致的矩形孔。
52.环境感知装置2可以是安装在车身1的顶棚11上。环境感知装置2包括主机21和升降机构22。主机21设置在安装开口111内。升降机构22用于驱动主机21伸出车身和缩回车身。
53.如图4、5所示，主机21包括壳体210和传感器组件。壳体210包括顶盖211、盒体212和铰接座214。盒体212包括侧板2121和底板2122。侧板2121可以构造为大致的筒状结构，底板2122设置在侧板2121的底部。顶盖211盖合在盒体212上。传感器组件设置在该盒体212和顶盖211围合出的空腔内。铰接座214设置在底板2122背离顶盖211的一侧。铰接座214与盒体212可以是一体成型的结构。
54.传感器组件用于采集汽车所处环境的环境信息。传感器组件可以是视觉传感器、激光雷达、毫米波雷达和/或超声波雷达。在本实施例中，传感器组件包括激光雷达，该激光雷达为固体激光雷达，该固体激光雷达可以是采用旋转多面体反射镜方案的固体激光雷达，也可以是采用双楔形棱镜型方案的固体激光雷达。
55.在本实施例中，升降机构22构造为平面连杆机构。升降机构22包括动力箱225，第一连杆221、第二连杆222、第三连杆223和第四连杆224。动力箱225设置在顶棚11的下表面上。动力箱225与顶棚11之间可以是螺钉连接、卡扣连接、铆接或焊接。动力箱225包括第一驱动轴2251、第二驱动轴2252和电机(图中未示出)。电机用于驱动第一驱动轴2251和第二驱动轴2252同步转动。第一驱动轴2251和第二驱动轴2252相互平行。第一连杆221的一端连接于第一驱动轴2251。第二连杆222的一端连接于第二驱动轴2252。第一连杆221和第二连杆222相互平行。第一连杆221和第二连杆222可以是处于一个垂直于第一驱动轴2251的平面上。动力箱225的电机能通过同步驱动第一驱动轴2251和第二驱动轴2252同步转动来带
动第一连杆221和第二连杆222同步摆动，第一连杆221和第二连杆222之间始终保持平行。在本实施例中，动力箱225位于主机21的后侧。第一连杆221位于第二连杆222靠近主机21的一侧，第一连杆221和第二连杆222均处于一个竖直平面内，且可以在前、后方向摆动。
56.第三连杆223和第四连杆224的一端均铰接壳体210的铰接座214。第三连杆223和第四连杆224均垂直于第一驱动轴2251。第三连杆223和第四连杆224在铰接座214上的铰接点相互分开。第三连杆223和第四连杆224可以是处于同一个平面上。第三连杆223设置在第四连杆224靠近动力箱225的一侧。第四连杆224背离铰接座214的一端铰接于第二连杆222背离动力箱225的一端。第三连杆223背离铰接座214的一端铰接于第二连杆222，第三连杆223在第二连杆222上的铰接点位于第四连杆224和第二连杆222之间的铰接点与第二驱动轴2252和第二连杆222之间的连接点之间。第一连杆221背离动力箱225的一端铰接于第三连杆223，第一连杆221在第三连杆223上的铰接点位于第三连杆223和铰接座214之间的铰接点与第三连杆223和第二连杆222之间的铰接点之间。
57.在本实施例中，第四连杆分别与铰接座214和第二连杆222之间的连接点之间具有第一距离a，第二连杆222分别与第四连杆224和第二驱动轴2252的连接点之间具有第二距离b，第三连杆223分别与铰接座214和第二连杆222之间的连接点之间具有第三距离c，第一连杆221分别与第一驱动轴2251和第三连杆223之间的连接点之间具有第四距离d。
58.第一距离a与第二距离b之比为1:2，第四距离d与第三距离c之比为1:1.5，第一距离a与第三距离c之比为1:1.25。
59.如图2、6所示，在需要使用到传感器组件时，只需通过升降机构22的动力箱225驱动第一连杆221和第二连杆222同步向靠近主机21的一侧摆动，第三连杆223和第四连杆224在第一连杆221和第二连杆222的共同带动下将主机21的高度抬升，使得主机21能部分或全部地伸出到顶棚11的上方，这样主机21伸出车身1，传感器组件跟随主机21伸出到车身1外，传感器组件的探测范围较大。如图4、6所示，在不需要使用到传感器组件时，只需通过升降机构22的动力箱225驱动第一连杆221和第二连杆222同步向背离主机21的一侧摆动，第三连杆223和第四连杆224在第一连杆221和第二连杆222的共同带动下将主机21的高度降低，使得主机21能部分或全部地下降到顶棚11的下方，这样主机21缩回车身1，传感器组件跟随主机21缩回到车身1内，此时汽车的风阻和风噪会减小，传感器组件也不容易遭受破坏。
60.将环境感知装置2安装在汽车的顶棚11上，环境感知装置2的位置较高，传感器组件的探测范围更大，更广，有效降低了探测盲区，提高了行车的安全性。
61.在一个示意性的实施例中，如图4所示，在主机21处于缩回状态，主机21的壳体210的顶面与顶棚11的顶面平齐。即，主机21处于缩回状态下，盖体的顶面与顶棚11的顶面平齐。
62.盖体的顶面与顶棚11的顶面平齐后，汽车的风阻较小，能提升nvh(noise、vibration、harshness，噪声、振动与声振粗糙度)的性能。
63.在一个示意性的实施例中，安装开口111设置在顶棚11的前端。即，安装开口111设置在顶棚11靠近前挡风玻璃12的一端。这样，环境感知装置2也位于顶棚11的前端，环境感知装置2可以对测量汽车前方较大范围的区域进行测量。
64.在一个示意性的实施例中，壳体210采用玻璃纤维制成。壳体210的导热性能较好，传感器组件所散发的热量能通过壳体210快速散发到周围的环境中，提升了整体的散热性
能。同时，采用玻璃纤维制造壳体210，成本较低。
65.在一个示意性的实施例中，顶盖211与盒体212之间为可拆卸连接。顶盖211与盒体212之间可以是螺钉连接或卡扣连接。
66.由于顶盖211与盒体212之间为可拆卸连接，在需要维修传感器组件时，顶盖211与盒体212能被拆分开，更方便检修。
67.在一个示意性的实施例中，如图7所示，环境感知装置2还包括密封件3。密封件3为弹性件。密封件3可以由橡胶或硅胶制成。该密封件3构造为环形。密封件3固定在安装开口111的内壁上。密封件3的外缘与安装开口111的内壁相抵。密封件3的内缘与壳体210相抵。在主机21处于伸出状态时，密封件3的内缘与盒体212的侧板2121相抵；在主机21处于缩回状态时，密封件3的内缘与盖板的侧壁相抵。密封件3能封堵壳体210与安装开口111的内壁之间的间隙。
68.密封件3能防止流体从车身1外通过该间隙而进入到车身1内，例如防止雨水从该间隙进入到车身1内。
69.在一个示意性的实施例中，密封件3内设置有环形通道31，环形通道31沿密封件3的周向延伸。
70.这样，密封件3的形变范围更大，能封堵住较宽的间隙，无论主机21伸出或缩回，密封件3都能随着主机21与安装开口111的内壁之间的间隙宽度的变化而相应变化，始终封堵壳体210与安装开口111的内壁之间的间隙，密封件3的密封性能更佳。
71.在一个示意性的实施例中，盒体212上还设置有透光窗口2123。透光窗口2123设置在盒体212的侧板2121上。透光窗口2123能透光。透光窗口2123朝向前方。
72.传感器组件包括视觉传感器时视觉传感器能透过透光窗口2123采集汽车周围环境图像；传感器组件包括激光雷达时，固体激光雷达所发射的激光能穿过该透光窗口2123。透光窗口2123朝向前方，传感器组件能朝前探测。
73.在一个示意性的实施例中，透光窗口2123构造为条形窗口，透光窗口2123的相对两端分别延伸到盒体212的相对两侧。
74.这样，透光窗口2123的透光范围更大，固体激光雷达的扫描范围更大，视觉传感器的拍摄范围也能更大。
75.在一个示意性的实施例中，如图7、8所示，壳体210还包括透光板213。透光板213可以采用透明材料或半透明材料制成。透光板213覆盖在透光窗口2123上，且密封透光窗口2123。
76.透光板213能防止雨水灰尘从透光窗口2123进入到壳体210内而损坏传感器组件。
77.在一个示意性的实施例中，如图10、11所示，透光板213上还设置有导水槽2131。导水槽2131向盒体212内凹陷。导水槽2131构造为条槽，导水槽2131沿透光板213的边缘延伸。导水槽2131可以构造为环形，布满透光板213的边缘。
78.在下雨时，从盒体212流到透光板213上的水先落入到最上方的导水槽2131中，然后沿着导水槽2131流动到透光板213的底部，即这些水都被导水槽2131引导沿着透光板213的边缘流动，这样，这些水不会影响到传感器组件的探测，同时还能防止透光板213积水。
79.在一个示意性的实施例中，如图7所示，顶棚11的安装开口111边缘设置有加强筋板112。加强筋板112可以是顶棚11的翻边。加强筋板112从安装开口111的边缘向顶棚11的
内侧延伸。加强筋板112可以加强顶棚11在安装开口111附近的结构强度，使得环境感知装置2能得到更稳固的支撑。
80.在另一个示意性的实施例中，升降机构22还可以构造为齿轮齿条机构、液压缸、气缸或滚珠丝杠机构。
81.齿轮齿条机构、液压缸、气缸或滚珠丝杠机构也能驱动主机21伸出车身1和缩回车身1。
82.在另一个示意性的实施例中，安装开口111的内壁上涂布有防水涂层。防水涂层与壳体210相抵，防水涂层能封堵壳体210与安装开口111的内壁之间的间隙。
83.防水涂层能防止流体从车身1外通过该间隙而进入到车身1内，例如防止雨水从该间隙进入到车身1内。
84.实施例二
85.实施例二中的环境感知装置2a与实施例一中的环境感知装置2a区别主要在于两者的安装位置不同，为避免赘述，下面主要介绍环境感知装置2a的安装位置。
86.如图10～13所示，图10～13显示了一种汽车的局部示意图。该汽车包括车身1a以及环境感知装置2a。环境感知装置2a安装在车身1a上。
87.车身1a包括前机舱盖12a。前机舱盖12a为大致的板状结构。前机舱盖12a优选为钣金结构。前机舱盖12a位于车身1a的顶部。前机舱盖12a上设置有安装开口111a。安装开口111a贯穿前机舱盖12a。该安装开口111a可以是大致的梯形孔。
88.环境感知装置2a可以是安装在车身1a的前机舱盖12a上。环境感知装置2a包括主机21a和升降机构。主机21a设置在安装开口111a内。升降机构用于驱动主机21a伸出车身和缩回车身。实施例二中的升降机构与实施例一中的升降机构22的结构和作用相同，在此不再赘述。升降机构的动力箱固定在前机舱盖12a的内表面上，且位于安装开口111a的后方。
89.如图4、5所示，主机21a包括壳体210a和传感器组件。壳体210a设置在安装开口111a内。壳体210a包括顶盖211a和盒体212a。顶盖211a盖合在盒体212a上。传感器组件设置在该盒体212a和顶盖211a围合出的空腔内。传感器组件用于采集汽车所处环境的环境信息。传感器组件包括视觉传感器、激光雷达、毫米波雷达和/或超声波雷达。
90.在需要使用到传感器组件时，升降机构能将主机21a的高度抬升，使得主机21a能部分或全部地伸出到前机舱盖12a的上方，这样主机21a伸出车身1a，传感器组件跟随主机21a伸出到车身1a外，传感器组件的探测范围较大。
91.在不需要使用到传感器组件时，只需通过升降机构将主机21a的高度降低，使得主机21a能部分或全部地下降到前机舱盖12a的下方，这样主机21a缩回车身1a，传感器组件跟随主机21a缩回到车身1a内，此时汽车的风阻和风噪会减小，传感器组件也不容易遭受破坏。
92.将环境感知装置2a安装在汽车的前机舱盖12a上，环境感知装置2a的位置靠前，传感器组件的探测精度更高，探测范围更广，有效降低了探测盲区，提高了行车的安全性。
93.在一个示意性的实施例中，在主机21a处于缩回状态，主机21a的壳体210a的顶面与前机舱盖12a的顶面平齐。即，主机21a处于缩回状态下，盖体的顶面与前机舱盖12a的顶面平齐。
94.盖体的顶面与前机舱盖12a的顶面平齐后，汽车的风阻较小，能提升nvh(noise、
vibration、harshness，噪声、振动与声振粗糙度)的性能。
95.在一个示意性的实施例中，安装开口111a设置在前机舱盖12a的后侧。即，安装开口111a设置在前机舱盖12a靠近前挡风玻璃13a的一端。前机舱盖12a的后侧的高度通常高于前机舱盖12a的前侧的高度。
96.这样，环境感知装置2a也位于前机舱盖12a的后侧，环境感知装置2a的高度较高，环境感知装置2a探测范围更大。
97.本技术描述了多个实施例，但是该描述是示例性的，而不是限制性的，并且对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，在本技术所描述的实施例包含的范围内可以有更多的实施例和实现方案。尽管在附图中示出了许多可能的特征组合，并在具体实施方式中进行了讨论，但是所公开的特征的许多其它组合方式也是可能的。除非特意加以限制的情况以外，任何实施例的任何特征或元件可以与任何其它实施例中的任何其他特征或元件结合使用，或可以替代任何其它实施例中的任何其他特征或元件。
98.本技术包括并设想了与本领域普通技术人员已知的特征和元件的组合。本技术已经公开的实施例、特征和元件也可以与任何常规特征或元件组合，以形成由权利要求限定的独特的发明方案。任何实施例的任何特征或元件也可以与来自其它发明方案的特征或元件组合，以形成另一个由权利要求限定的独特的发明方案。因此，应当理解，在本技术中示出和/或讨论的任何特征可以单独地或以任何适当的组合来实现。因此，除了根据所附权利要求及其等同替换所做的限制以外，实施例不受其它限制。此外，可以在所附权利要求的保护范围内进行各种修改和改变。
99.此外，在描述具有代表性的实施例时，说明书可能已经将方法和/或过程呈现为特定的步骤序列。然而，在该方法或过程不依赖于本文所述步骤的特定顺序的程度上，该方法或过程不应限于所述的特定顺序的步骤。如本领域普通技术人员将理解的，其它的步骤顺序也是可能的。因此，说明书中阐述的步骤的特定顺序不应被解释为对权利要求的限制。此外，针对该方法和/或过程的权利要求不应限于按照所写顺序执行它们的步骤，本领域技术人员可以容易地理解，这些顺序可以变化，并且仍然保持在本技术实施例的精神和范围内。