CN110155163A - 一种无人驾驶转向系统及车辆 - Google Patents
一种无人驾驶转向系统及车辆 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110155163A CN110155163A CN201910485433.3A CN201910485433A CN110155163A CN 110155163 A CN110155163 A CN 110155163A CN 201910485433 A CN201910485433 A CN 201910485433A CN 110155163 A CN110155163 A CN 110155163A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- steering
- vehicle
- angle
- unmanned
- vcu
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 29
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 10
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000004927 fusion Effects 0.000 claims abstract description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 17
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 7
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 4
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000004040 coloring Methods 0.000 claims description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 2
- 230000008447 perception Effects 0.000 claims description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 238000011897 real-time detection Methods 0.000 description 4
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N ferric oxide Chemical compound O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- TVEXGJYMHHTVKP-UHFFFAOYSA-N 6-oxabicyclo[3.2.1]oct-3-en-7-one Chemical compound C1C2C(=O)OC1C=CC2 TVEXGJYMHHTVKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000007630 basic procedure Methods 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000035800 maturation Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000001953 sensory effect Effects 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D3/00—Steering gears
- B62D3/02—Steering gears mechanical
- B62D3/12—Steering gears mechanical of rack-and-pinion type
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
- B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
- B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
- B62D5/046—Controlling the motor
Abstract
本发明涉及无人车技术领域，具体涉及无人驾驶转向系统及车辆。一种无人驾驶转向系统，包括由激光雷达、摄像头、惯性导航系统组成的感知层、方向盘转角传感器、中央处理器以及转向执行机构；依靠激光雷达、摄像头、惯性导航系统获取的周围环境信息，再结合机器视觉算法、信息融合算法、路径规划算法、路径追踪算法在中央处理器中运算处理后，实时输出目标方向盘转角和目标车速，最终中央处理器将这些信息以CAN通讯方式发送给VCU(整车控制器)，最终实现车辆的转向、加减速、刹车、倒车等动作的执行。
Description
技术领域
本发明涉及无人车技术领域，具体涉及无人驾驶转向系统及车辆。
背景技术
智能驾驶技术凭借其广阔的应用前景，已经成为航空、航天、汽车、军事等行业的研究热点。在汽车领域，囯内外已经陆续出现各种各样的无人智能驾驶车辆，虽然这些无人驾驶车辆大部分还都处于原理样机阶段，尤其是针对纯电动智能车辆的线控底盘技术仍不够成熟，但是已经显现出了智能网联技术汽车的巨大优势。一些笨重、精确度低的机械系统将被精确、敏感的电子传感器和执行机构元件所代替，汽车传统的操纵机构、操纵方式和执行机构也将发生根本性的变革。
发明内容
本发明的第一个目的是公开一种无人驾驶转向系统。该系统具有结构简单成本低，系统可控性及稳定性好，响应速度快且执行精度高，在现有技术的基础上更显著地提高无人驾驶行车安全性等优点。
本发明解决上述问题的技术方案如下：
一种无人驾驶转向系统，包括由激光雷达、摄像头、惯性导航系统组成的感知层、方向盘转角传感器、中央处理器以及转向执行机构；激光雷达用于识别周围障碍物与当前车辆的距离信息和外型特征信息，摄像头用于判断周围障碍物的颜色信息；感知层采集的数据信息在中央处理器内做控制算法处理，运动规划也在中央处理器中完成；
激光雷达与摄像头采集来的信息反馈至中央处理器经数据融合处理以后，精准地判断距离车前方某一位置是否有障碍物，以及障碍物的形状、大小、颜色特征；
惯性导航系统用于实时定位出该时刻下车辆在世界坐标系中的X、Y、Z坐标，通过该坐标知晓当前车辆的位置信息，以便后续路径规划和路径实时跟踪；
所述运动规划由路径规划和轨迹规划组成，连接起点位置和终点位置的序列点或曲线称之为路径，构成路径的策略称之为路径规划；
依靠激光雷达、摄像头、惯性导航系统获取的周围环境信息，再结合机器视觉算法、信息融合算法、路径规划算法、路径追踪算法在中央处理器中运算处理后，实时输出目标方向盘转角和目标车速，最终中央处理器将这些信息以CAN通讯方式发送给VCU(整车控制器)，最终实现车辆的转向、加减速、刹车、倒车等动作的执行；
VCU(整车控制器)接收到中央处理器发来的目标转角信息后，将目标转角通过数据转化成电机旋转的脉冲指令，然后通过CAN通讯方式发送给电机控制器来控制转向电机向左或者向右转动，转动角度需要通过标定数据而定。
作为上述技术方案的优选，当感知层将“车辆目标转角α1”通过CAN通讯发送给VCU(整车控制器)后，VCU对该目标转角的大小进行分析，看是否处于方向盘极限位置[-A,A]范围内，如果不符合这个条件，则将该信号反馈给VCU，并将该信号判断为无效值，直到路径规划层重新发送合理的目标转角后，才能将该转角信号进一步处理；当“车辆目标转角α1”处于[-A,A]范围时，结合方向盘转角传感器实时检测到的当前方向盘转角传感器信号α2，计算出目标值与当前值的差值α3=α1-α2，并将该差值α3输入至PID算法中进行调参处理，并输出方向盘需要转动的角度α，此时VCU需要根据角度α的大小来判断出电机的三种状态：
状态1：角度α处于[-B,B]范围时，VCU发送方向盘保持信号给转向MCU（电机控制器），转向电机不转动，方向盘保持在中间位置；
状态2：角度α处于[B,A] 范围时，VCU发送方向盘左转信号给转向MCU（电机控制器），转向电机正转，方向盘向左转动；
状态3：角度α处于[-B,-A] 范围时，VCU发送方向盘右转信号给转向MCU（电机控制器），转向电机反转，方向盘向右转动；
直到方向盘转角传感器检测到当前方向盘转角信号α2与需求转角α的值相同时，方向盘停止转动，即方向盘已经转到路径规划层给的目标值了，紧接着可以执行下一个目标转角任务。
作为上述技术方案的优选，所述无人驾驶转向执行机构包括转向电机、减速器、减速器安装座、齿轮和转向推杆；所述转向电机的输出轴与所述减速器的输入轴连接，所述减速器的输出轴穿过所述减速器安装座与所述齿轮固连，用以驱动齿轮的旋转；所述齿轮与所述转向推杆上的第一齿部啮合。
本发明的另一个目的是提供一种车辆，该车辆包括上述的无人驾驶转向系统，还包括转向件、转向车轮及车架；所述转向推杆两端设有连接部，并通过该连接部与所述转向件一端联接，所述转向件另一端与所述转向车轮上的转向件连接部铰接。
作为上述技术方案的优选，当无人驾驶模式关闭时，即进入有人驾驶模式，此时转向电机不工作，故转向电机不干涉有人驾驶时的转向控制；所述车辆还包括有人驾驶转向执行机构；
所述有人驾驶转向执行机构包括转向机、转向传动装置和方向盘；
所述转向机包括安装座A、安装座B和第二齿轮，第二齿轮包括齿端和轴端；
所述转向推杆还包括第二齿部；
所述第二齿轮通过轴端转动安装在所述安装座A的轴孔内，并通过所述的齿端与转向推杆的第二齿部啮合；
所述轴端还伸出所述安装座A的轴孔与所述的转向传动装置铰接；转向传动装置与方向盘联接。
作为上述技术方案的优选，所述转向传动装置包括第一传动部、第二传动部和第三传动部，所述第二传动部的两端分别与所述第一传动部和所述第三传动部直接铰接或通过万向节联接；所述第一传动部与所述方向盘固连，所述第三传动部与所述轴端固连。
作为上述技术方案的优选，转向电机可选择直流伺服电机、工业舵机等。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、本发明转向电机输出的力矩是按照减速器的减速比增大，经过减速器的力矩放大后，由于减速器输出轴的齿轮与转向推杆上的第一齿部啮合，所以齿轮的转动带动转向推杆横向运动，由于转向推杆与转向件铰接，转向件与车轮铰接，因此转向推杆推拉转向件，使转向车轮绕车轮轴线向左，右转动，进而实现无人驾驶转向功能；
2、车轮通过叉臂固定在车架上，以保证有良好的安全性和稳定性；
3、VCU（整车控制器）接收到中央处理器如工控机发来的目标转角信息后，将目标转角通过数据转化成电机旋转的脉冲指令，然后通过CAN通讯方式发送给电机控制器来控制转向电机向左或者向右转动，转动角度需要通过标定数据而定，因为VCU接收到的目标转角是车辆前轮的目标转角，在控制过程中，需要将该目标转角线性转化为电机的脉冲数，最终VCU（整车控制器）将该脉冲数发送给电机控制器来控制电机转动到相应的转角和圈数，才能使车轮达到目标转角；当无人驾驶模式关闭时，即进入有人驾驶模式，此时转向电机不工作，故转向电机不干涉有人驾驶时的转向控制。此时驾驶员只有通过转动方向盘，通过转向传动装置，使齿轮转动，由于第二齿部与第二齿轮啮合，因此第二齿轮的转动会带动转向推杆的横向运动，进而推拉转向件，使转向车轮绕车轮轴线向左，右转动，进而实现车辆的有人驾驶转向功能。故在有人驾驶模式下，驾驶员只需转动方向盘，就可轻易地实现车辆的转向，具有结构简单，成本低，且传动效率高，操纵稳定性好等优点。
附图说明
图1是本发明车辆的结构示意图；
图2是本发明转向执行机构的结构示意图；
图3是本发明无人驾驶转向执行机构示意图；
图4是图3的具体安装图；
图5是无人驾驶转向执行机构的俯视图；
图6是无人驾驶系统原理图；
图7是无人驾驶转向系统电气控制原理图；
图8是无人驾驶转向自检策略图；
图9是无人驾驶自主转向策略图；
图10是无人驾驶方向盘转角示意图。
图中，1-转向电机，2-减速器，3-减速器安装座，4-齿轮，5-转向机，6-转向推杆，7-转向件，8-转向车轮，9-转向传动装置，10-方向盘；
51-安装座A，52-安装座B，53-第二齿轮，531-齿端，532-轴端；
61-第一齿部，62-第二齿部；
91-第一传动部，92-第二传动部，93-第三传动部。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行进一步的说明。
本具体实施方式仅仅是对本发明的解释，并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读了本发明的说明书之后所做的任何改变，只要在权利要求书的范围内，都将受到专利法的保护。
如图6-10所示，一种无人驾驶转向系统，包括由激光雷达、摄像头、惯性导航系统组成的感知层、方向盘转角传感器、中央处理器以及转向执行机构；激光雷达用于识别周围障碍物与当前车辆的距离信息和外型特征信息，摄像头用于判断周围障碍物的颜色信息；感知层采集的数据信息在中央处理器内做控制算法处理，运动规划也在中央处理器中完成。
激光雷达与摄像头采集来的信息反馈至中央处理器经数据融合处理以后，精准地判断距离车前方某一位置是否有障碍物，以及障碍物的形状、大小、颜色特征；
惯性导航系统用于实时定位出该时刻下车辆在世界坐标系中的X、Y、Z坐标，通过该坐标知晓当前车辆的位置信息，以便后续路径规划和路径实时跟踪；
所述运动规划由路径规划和轨迹规划组成，连接起点位置和终点位置的序列点或曲线称之为路径，构成路径的策略称之为路径规划；
依靠激光雷达、摄像头、惯性导航系统获取的周围环境信息，再结合机器视觉算法、信息融合算法、路径规划算法、路径追踪算法在中央处理器中运算处理后，实时输出目标方向盘转角和目标车速，最终中央处理器将这些信息以CAN通讯方式发送给VCU，最终实现车辆的转向、加减速、刹车、倒车等动作的执行。
VCU接收到中央处理器发来的目标转角信息后，将目标转角通过数据转化成电机旋转的脉冲指令，然后通过CAN通讯方式发送给电机控制器来控制转向电机向左或者向右转动，转动角度需要通过标定数据而定。
当感知层将“车辆目标转角α1”通过CAN通讯发送给VCU后，VCU对该目标转角的大小进行分析，看是否处于方向盘极限位置[-A,A]范围内，如果不符合这个条件，则将该信号反馈给VCU，并将该信号判断为无效值，直到路径规划层重新发送合理的目标转角后，才能将该转角信号进一步处理；当“车辆目标转角α1”处于[-A,A]范围时，结合方向盘转角传感器实时检测到的当前方向盘转角传感器信号α2，计算出目标值与当前值的差值α3=α1-α2，并将该差值α3输入至PID算法中进行调参处理，并输出方向盘需要转动的角度α，此时VCU需要根据角度α的大小来判断出电机的三种状态：
状态1：角度α处于[-B,B]范围时，VCU发送方向盘保持信号给转向MCU（电机控制器），转向电机不转动，方向盘保持在中间位置；
状态2：角度α处于[B,A] 范围时，VCU发送方向盘左转信号给转向MCU（电机控制器），转向电机正转，方向盘向左转动；
状态3：角度α处于[-B,-A] 范围时，VCU发送方向盘右转信号给转向MCU（电机控制器），转向电机反转，方向盘向右转动；
直到方向盘转角传感器检测到当前方向盘转角信号α2与需求转角α的值相同时，方向盘停止转动，即方向盘已经转到路径规划层给的目标值了，紧接着可以执行下一个目标转角任务。
如图3-5所示，无人驾驶转向执行机构包括转向电机1、减速器2、减速器安装座3、齿轮4和转向推杆6；所述转向电机1的输出轴与所述减速器2的输入轴连接，所述减速器2的输出轴穿过所述减速器安装座3与所述齿轮4固连，用以驱动齿轮4的旋转；所述齿轮4与所述转向推杆6上的第一齿部61啮合。
如图1-3所示，一种无人驾驶的车辆，它包括如上所述的无人驾驶转向系统；还包括转向件7、转向车轮8及车架12；所述转向推杆6两端设有连接部63，并通过该连接部63与所述转向件7一端联接，所述转向件7另一端与所述转向车轮8上的转向件连接部铰接。
当无人驾驶模式关闭时，即进入有人驾驶模式，此时转向电机1不工作，故转向电机1不干涉有人驾驶时的转向控制。
所述车辆还包括有人驾驶转向执行机构；所述有人驾驶转向执行机构包括转向机5、转向传动装置9和方向盘10；
所述转向机5包括安装座A 51、安装座B 52和第二齿轮53，第二齿轮53包括齿端531和轴端532；
所述转向推杆6还包括第二齿部62；
所述第二齿轮53通过轴端532转动安装在所述安装座A 51的轴孔内，并通过所述的齿端531与转向推杆6的第二齿部62啮合；
所述轴端532还伸出所述安装座A 51的轴孔与所述的转向传动装置9铰接；转向传动装置9与方向盘10联接。
所述转向传动装置9包括第一传动部91、第二传动部92和第三传动部93，所述第二传动部92的两端分别与所述第一传动部91和所述第三传动部93直接铰接或通过万向节联接；所述第一传动部91与所述方向盘10固连，所述第三传动部93与所述轴端532固连。
无人驾驶转向系统电气控制流程
无人驾驶车辆转向的实现依靠的是供电系统和控制回路的协同作用，过程中，视觉的物理信息转换成电信号后，再由电信号控制执行机构完成车辆转向。
如图6所示，其主要的工作原理是转向盘的转角信号通过无人驾驶系统的传感器采集后被传输到整车控制器VCU中，VCU对感知到的环境信息做分析处理后由CAN总线传送到无人驾驶的转向电机控制器MCU中，驱动电机输出合适的脉冲数，用以控制无人驾驶转向电机转到相应的转角驱动转向机械结构的齿轮带动齿条运动，进而由转向横拉杆传递到轮边以实现车轮的转向。为了提高整体系统的稳定性和可靠性，本发明在转向系统中加装方向盘转角传感器，当车轮执行转向指令偏转后，角度传感器实时检测车轮实际转角信息反馈给VCU，VCU经过偏差计算后借助偏差信号调整转向系统中转向电机需求的脉冲输出情况，以构成对车轮转角的闭环控制。
无人驾驶转向自检策略
为了提高无人驾驶车辆的控制安全性和稳定性，在启动无人驾驶模式之前，需要排除潜在的转向失控、制动失效等意外故障，需要对无人驾驶车辆进行转向及制动性能的测试。无人驾驶转向系统自检任务基本流程及原理图如下：
自检开始前，无人驾驶自检开关从“OFF”状态切换至“ON”状态时，VCU（整车控制器）接收到该自检开关开启的信号后，将“自检信号”实时发送给转向MCU（转向电机控制器），进而驱动转向电机正转，（本文将电机逆时针旋转定义为正转，顺时针旋转为反转），电机转动后将旋转力矩传递至转向横拉杆，使得转向车轮向左执行自检动作。
在整个转向自检过程中，VCU（整车控制器）实时采集方向盘转角传感器传来的方向盘转角数据，来判断此时前轮转角大小,当方向盘转角小于设定的阈值A时，电机持续正转。一旦方向盘转角超过设定的阈值A时，就意味着车轮已经左转到极限位置，如果再向左打方向盘，则会导致转向电机堵转而损坏。同时，在自检过程中，方向盘转角传感器实时采集方向盘转角信号并反馈给VCU，如果发生转向意外停滞，则方向盘传感器的数据传输会出现中断，此时VCU对这种情况判断为“转向故障”，故发送停止紧急制动信号让电机立即停止工作，用以保护电机。
因此达到阈值A时，VCU会发送反转信号给电机控制器，驱动电机反转，进而使得方向盘开始向右转动，直到VCU监测到方向盘转角达到阈值为-A时，证明此时转向轮已经转到右极限位置了。此时VCU发出“复位”指令，控制转向电机正转，执行方向盘对中复位的动作。
直到方向盘转角转至[-B,B]的度数区间内，VCU发送“Stop”信号，控制电机停止旋转，所述角度区间[-B,B]为方向盘摆正的位置，这样设置的第一点原因是由于方向盘转角传感器采集的数据是一个随着时间浮动的数值，因此当方向盘处于中间位置时，方向盘转角传感器采集的数据不会保持在数值0，而是在0上下浮动±2%。第二点原因是由于方向盘有一段是空行程，在这段空行程中，虽然方向盘有一定的角度，但是转向车轮依旧保持中间位置。鉴于以上两点原因，故将转角处于区间[-B,B]内时，VCU就能够判断方向盘已经复位到中间位置，此时应该让电机停止转动，并且在车载屏幕上显示出“无人驾驶转向自检完成，等待发车”字样。无人驾驶自主转向策略
横向控制系统是控制车辆的转向盘角度或者前轮偏转角，实际无人驾驶中，车辆将通过上层感知系统自主识别判断周围环境信息后，在保证能够避开道路障碍的前提下，规划出一条“理想”的目标路径，并生成一系列离散目标路径点，每个路径点包含了不同时刻下的“车辆目标转角”和“目标车速”，然后通过横向底层控制算法控制车辆转向盘快速并且稳定的达到该目标转角值。在转向系统中，车辆目标转角越大，意味着方向盘转动的角度越大，转向电机需要转动的圈数越多，直到当前转角达到目标转角时，电机停止转动，接着执行下一个目标转角任务，以达到实时转向及实时修正方向盘的目的，避开路边障碍物。
当感知规划层将“车辆目标转角α1”通过CAN通讯发送给VCU后，VCU对该目标转角的大小进行分析，看是否处于方向盘极限位置[-A,A]范围内，如果不符合这个条件，则将该信号反馈给VCU，并将该信号判断为无效值，直到路径规划层重新发送合理的目标转角后，才能将该转角信号进一步处理，这样做的原因是为了不让目标转角超过方向盘转角的极限值。当“车辆目标转角α1”处于[-A,A]范围时，结合方向盘转角传感器实时检测到的当前方向盘转角传感器信号α2，计算出目标值与当前值的差值α3=α1-α2，并将该差值α3输入至PID算法中进行调参处理，并输出方向盘需要转动的角度α，此时VCU需要根据角度α的大小来判断出电机的三种状态：
1：角度α处于[-B,B]范围时，VCU发送方向盘保持信号给转向MCU（电机控制器），转向电机不转动，方向盘保持在中间位置。
2：角度α处于[B,A] 范围时，VCU发送方向盘左转信号给转向MCU（电机控制器），转向电机正转，方向盘向左转动。
3：角度α处于[-B,-A] 范围时，VCU发送方向盘右转信号给转向MCU（电机控制器），转向电机反转，方向盘向右转动。
直到方向盘转角传感器检测到当前方向盘转角信号α2与需求转角α的值相同时，方向盘停止转动，即方向盘已经转到路径规划层给的目标值了，紧接着可以执行下一个目标转角任务。
在此过程中，采用PID自主循迹跟踪算法控制，简单易用，而且不依靠复杂的数学模型，就能够精确控制车辆转向系统转至目标转角值，使车辆准确地避开障碍物。
Claims (6)
1.一种无人驾驶转向系统，其特征在于：包括由激光雷达、摄像头、惯性导航系统组成的感知层、方向盘转角传感器、中央处理器以及转向执行机构；激光雷达用于识别周围障碍物与当前车辆的距离信息和外型特征信息，摄像头用于判断周围障碍物的颜色信息；感知层采集的数据信息在中央处理器内做控制算法处理，运动规划也在中央处理器中完成；
激光雷达与摄像头采集来的信息反馈至中央处理器经数据融合处理以后，精准地判断距离车前方某一位置是否有障碍物，以及障碍物的形状、大小、颜色特征；
惯性导航系统用于实时定位出该时刻下车辆在世界坐标系中的X、Y、Z坐标，通过该坐标知晓当前车辆的位置信息，以便后续路径规划和路径实时跟踪；
所述运动规划由路径规划和轨迹规划组成，连接起点位置和终点位置的序列点或曲线称之为路径，构成路径的策略称之为路径规划；
依靠激光雷达、摄像头、惯性导航系统获取的周围环境信息，再结合机器视觉算法、信息融合算法、路径规划算法、路径追踪算法在中央处理器中运算处理后，实时输出目标方向盘转角和目标车速，最终中央处理器将这些信息以CAN通讯方式发送给VCU，最终实现车辆的转向、加减速、刹车、倒车等动作的执行；
VCU接收到中央处理器发来的目标转角信息后，将目标转角通过数据转化成电机旋转的脉冲指令，然后通过CAN通讯方式发送给电机控制器来控制转向电机向左或者向右转动，转动角度需要通过标定数据而定。
2.根据权利要求1所述的一种无人驾驶转向系统，其特征在于：
当感知层将“车辆目标转角α1”通过CAN通讯发送给VCU后，VCU对该目标转角的大小进行分析，看是否处于方向盘极限位置[-A,A]范围内，如果不符合这个条件，则将该信号反馈给VCU，并将该信号判断为无效值，直到路径规划层重新发送合理的目标转角后，才能将该转角信号进一步处理；当“车辆目标转角α1”处于[-A,A]范围时，结合方向盘转角传感器实时检测到的当前方向盘转角传感器信号α2，计算出目标值与当前值的差值α3=α1-α2，并将该差值α3输入至PID算法中进行调参处理，并输出方向盘需要转动的角度α，此时VCU需要根据角度α的大小来判断出电机的三种状态：
状态1：角度α处于[-B,B]范围时，VCU发送方向盘保持信号给转向MCU（电机控制器），转向电机不转动，方向盘保持在中间位置；
状态2：角度α处于[B,A] 范围时，VCU发送方向盘左转信号给转向MCU（电机控制器），转向电机正转，方向盘向左转动；
状态3：角度α处于[-B,-A] 范围时，VCU发送方向盘右转信号给转向MCU（电机控制器），转向电机反转，方向盘向右转动；
直到方向盘转角传感器检测到当前方向盘转角信号α2与需求转角α的值相同时，方向盘停止转动，即方向盘已经转到路径规划层给的目标值了，紧接着可以执行下一个目标转角任务。
3.根据权利要求1所述的一种无人驾驶转向系统，其特征在于：所述无人驾驶转向执行机构包括转向电机（1）、减速器（2）、减速器安装座（3）、齿轮（4）和转向推杆（6）；所述转向电机（1）的输出轴与所述减速器（2）的输入轴连接，所述减速器（2）的输出轴穿过所述减速器安装座（3）与所述齿轮（4）固连，用以驱动齿轮（4）的旋转；所述齿轮（4）与所述转向推杆（6）上的第一齿部（61）啮合。
4.一种无人驾驶的车辆，其特征在于：包括权利要求3所述的无人驾驶转向系统，还包括转向件（7）、转向车轮（8）及车架（12）；所述转向推杆（6）两端设有连接部（63），并通过该连接部（63）与所述转向件（7）一端联接，所述转向件（7）另一端与所述转向车轮（8）上的转向件连接部铰接。
5.根据权利要求4所述的一种无人驾驶的车辆，其特征在于：当无人驾驶模式关闭时，即进入有人驾驶模式，此时转向电机（1）不工作，故转向电机（1）不干涉有人驾驶时的转向控制；所述车辆还包括有人驾驶转向执行机构；
所述有人驾驶转向执行机构包括转向机（5）、转向传动装置（9）和方向盘（10）；
所述转向机（5）包括安装座A（51）、安装座B（52）和第二齿轮（53），第二齿轮（53）包括齿端（531）和轴端（532）；
所述转向推杆（6）还包括第二齿部（62）；
所述第二齿轮（53）通过轴端（532）转动安装在所述安装座A（51）的轴孔内，并通过所述的齿端（531）与转向推杆（6）的第二齿部（62）啮合；
所述轴端（532）还伸出所述安装座A（51）的轴孔与所述的转向传动装置（9）铰接；转向传动装置（9）与方向盘（10）联接。
6.根据权利要求5所述的一种无人驾驶的车辆，其特征在于：所述转向传动装置（9）包括第一传动部（91）、第二传动部（92）和第三传动部（93），所述第二传动部（92）的两端分别与所述第一传动部（91）和所述第三传动部（93）直接铰接或通过万向节联接；所述第一传动部（91）与所述方向盘（10）固连，所述第三传动部（93）与所述轴端（532）固连。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910485433.3A CN110155163A (zh) | 2019-06-05 | 2019-06-05 | 一种无人驾驶转向系统及车辆 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910485433.3A CN110155163A (zh) | 2019-06-05 | 2019-06-05 | 一种无人驾驶转向系统及车辆 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110155163A true CN110155163A (zh) | 2019-08-23 |
Family
ID=67627758
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910485433.3A Pending CN110155163A (zh) | 2019-06-05 | 2019-06-05 | 一种无人驾驶转向系统及车辆 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110155163A (zh) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111537013A (zh) * | 2020-05-28 | 2020-08-14 | 新石器慧通（北京）科技有限公司 | 自动驾驶车辆离线检测装置及检测方法 |
| CN112389538A (zh) * | 2020-12-08 | 2021-02-23 | 航天科技控股集团股份有限公司 | 一种映射对应方式转向控制系统及方法 |
| CN112407047A (zh) * | 2020-10-27 | 2021-02-26 | 天津大学 | 无人驾驶液压转向系统对中失准的观测校准方法 |
| CN113184048A (zh) * | 2020-12-25 | 2021-07-30 | 雄狮汽车科技(南京)有限公司 | 车辆方向盘的转角控制方法、装置及具有其的车辆 |
| CN113291378A (zh) * | 2021-03-16 | 2021-08-24 | 浙江金乙昌科技股份有限公司 | 一种车辆远程驾控平台及其驾控系统 |
| CN115056849A (zh) * | 2022-07-25 | 2022-09-16 | 珠海骏驰科技有限公司 | 一种基于视觉检测的汽车智能驾驶方法、装置及存储介质 |
| CN115092244A (zh) * | 2022-06-20 | 2022-09-23 | 成都中科微信息技术研究院有限公司 | 一种有人无人双模并联线控底盘系统 |
| CN115188250A (zh) * | 2022-08-25 | 2022-10-14 | 天津市硕恒科技发展有限公司 | 一种安全自检线控底盘教学系统和方法 |
| CN116176690A (zh) * | 2023-04-15 | 2023-05-30 | 济南科亚电子科技有限公司 | 一种位置自动记忆的无人驾驶方向盘舵机控制系统 |
| CN116839570A (zh) * | 2023-07-13 | 2023-10-03 | 安徽农业大学 | 一种基于传感器融合目标检测的作物行间作业导航方法 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002160650A (ja) * | 2000-11-28 | 2002-06-04 | Komatsu Ltd | 無人車両の自動操舵制御装置 |
| CN1803514A (zh) * | 2005-12-08 | 2006-07-19 | 上海交通大学 | 无人驾驶车辆的方向控制机构 |
| CN103760904A (zh) * | 2014-02-13 | 2014-04-30 | 北京工业大学 | 一种语音播报式智能车辆路径规划装置与实施方法 |
| CN106950953A (zh) * | 2017-03-13 | 2017-07-14 | 江苏大学 | 一种自动泊车路径跟踪及车辆控制系统和方法 |
| CN207607340U (zh) * | 2017-12-18 | 2018-07-13 | 北京北汽摩有限公司 | 自动驾驶用全地形车底盘平台 |
| CN108297933A (zh) * | 2018-04-04 | 2018-07-20 | 辽宁工业大学 | 一种无人驾驶电动赛车线控化转向系统及其控制方法 |
| CN108528273A (zh) * | 2018-04-01 | 2018-09-14 | 冯秉健 | 新能源汽车安全驾驶装置 |
| CN109017975A (zh) * | 2018-07-02 | 2018-12-18 | 南京航空航天大学 | 一种智能转向系统的控制方法及其控制系统 |
| CN109090087A (zh) * | 2018-10-26 | 2018-12-28 | 济南钰成霖信息科技有限公司 | 一种用于果园作业的自主导航喷药机器人及其工作方法 |
| CN210011793U (zh) * | 2019-06-05 | 2020-02-04 | 福州大学 | 一种转向系统的执行机构及车辆 |
-
2019
- 2019-06-05 CN CN201910485433.3A patent/CN110155163A/zh active Pending
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002160650A (ja) * | 2000-11-28 | 2002-06-04 | Komatsu Ltd | 無人車両の自動操舵制御装置 |
| CN1803514A (zh) * | 2005-12-08 | 2006-07-19 | 上海交通大学 | 无人驾驶车辆的方向控制机构 |
| CN103760904A (zh) * | 2014-02-13 | 2014-04-30 | 北京工业大学 | 一种语音播报式智能车辆路径规划装置与实施方法 |
| CN106950953A (zh) * | 2017-03-13 | 2017-07-14 | 江苏大学 | 一种自动泊车路径跟踪及车辆控制系统和方法 |
| CN207607340U (zh) * | 2017-12-18 | 2018-07-13 | 北京北汽摩有限公司 | 自动驾驶用全地形车底盘平台 |
| CN108528273A (zh) * | 2018-04-01 | 2018-09-14 | 冯秉健 | 新能源汽车安全驾驶装置 |
| CN108297933A (zh) * | 2018-04-04 | 2018-07-20 | 辽宁工业大学 | 一种无人驾驶电动赛车线控化转向系统及其控制方法 |
| CN109017975A (zh) * | 2018-07-02 | 2018-12-18 | 南京航空航天大学 | 一种智能转向系统的控制方法及其控制系统 |
| CN109090087A (zh) * | 2018-10-26 | 2018-12-28 | 济南钰成霖信息科技有限公司 | 一种用于果园作业的自主导航喷药机器人及其工作方法 |
| CN210011793U (zh) * | 2019-06-05 | 2020-02-04 | 福州大学 | 一种转向系统的执行机构及车辆 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| KELLENBERGER, B;MARCOS, D ;TUIA, D, pages: 139 - 153 * |
| KELLENBERGER, B;MARCOS, D ;TUIA, D: "《无人驾驶汽车概论》", 31 July 2014, pages: 139 - 153 * |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111537013A (zh) * | 2020-05-28 | 2020-08-14 | 新石器慧通（北京）科技有限公司 | 自动驾驶车辆离线检测装置及检测方法 |
| CN112407047A (zh) * | 2020-10-27 | 2021-02-26 | 天津大学 | 无人驾驶液压转向系统对中失准的观测校准方法 |
| CN112389538A (zh) * | 2020-12-08 | 2021-02-23 | 航天科技控股集团股份有限公司 | 一种映射对应方式转向控制系统及方法 |
| CN113184048A (zh) * | 2020-12-25 | 2021-07-30 | 雄狮汽车科技(南京)有限公司 | 车辆方向盘的转角控制方法、装置及具有其的车辆 |
| WO2022135408A1 (zh) * | 2020-12-25 | 2022-06-30 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 车辆方向盘的转角控制方法、装置及车辆 |
| CN113291378A (zh) * | 2021-03-16 | 2021-08-24 | 浙江金乙昌科技股份有限公司 | 一种车辆远程驾控平台及其驾控系统 |
| CN115092244A (zh) * | 2022-06-20 | 2022-09-23 | 成都中科微信息技术研究院有限公司 | 一种有人无人双模并联线控底盘系统 |
| CN115056849A (zh) * | 2022-07-25 | 2022-09-16 | 珠海骏驰科技有限公司 | 一种基于视觉检测的汽车智能驾驶方法、装置及存储介质 |
| CN115056849B (zh) * | 2022-07-25 | 2023-03-14 | 珠海骏驰智联科技有限公司 | 一种基于视觉检测的汽车智能驾驶方法、装置及存储介质 |
| CN115188250A (zh) * | 2022-08-25 | 2022-10-14 | 天津市硕恒科技发展有限公司 | 一种安全自检线控底盘教学系统和方法 |
| CN116176690A (zh) * | 2023-04-15 | 2023-05-30 | 济南科亚电子科技有限公司 | 一种位置自动记忆的无人驾驶方向盘舵机控制系统 |
| CN116176690B (zh) * | 2023-04-15 | 2023-07-04 | 济南科亚电子科技有限公司 | 一种位置自动记忆的无人驾驶方向盘舵机控制系统 |
| CN116839570A (zh) * | 2023-07-13 | 2023-10-03 | 安徽农业大学 | 一种基于传感器融合目标检测的作物行间作业导航方法 |
| CN116839570B (zh) * | 2023-07-13 | 2023-12-01 | 安徽农业大学 | 一种基于传感器融合目标检测的作物行间作业导航方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110155163A (zh) | 一种无人驾驶转向系统及车辆 | |
| CN109291991B (zh) | 一种双电机线控复合转向系统及其控制方法 | |
| CN108482370A (zh) | 一种商用车车道保持系统及其控制策略设计 | |
| US20210213935A1 (en) | Safety and Stability Control Method against Vehicle Tire Burst | |
| CN108058706B (zh) | 一种车道保持系统及方法 | |
| CN104401388A (zh) | 一种智能电液转向系统 | |
| CN107719356A (zh) | 纯电动专用车用无人驾驶系统及方法 | |
| CN107139917A (zh) | 一种基于混杂理论的无人驾驶汽车横向控制系统和方法 | |
| CN106347449A (zh) | 一种人机共驾型电动助力转向系统及模式切换方法 | |
| CN104991580A (zh) | 无人驾驶车辆的控制系统及其控制方法 | |
| CN109017974A (zh) | 具有主动转向功能的辅助转向系统及其控制方法 | |
| CN106143135A (zh) | 基于直觉驾驶理念的四轮独立转向独立驱动车辆控制系统 | |
| CN109733468A (zh) | 一种转向系统及方法和车辆 | |
| CN207328431U (zh) | 一种纯电动专用车用无人驾驶系统 | |
| CN209852413U (zh) | 一种具备冗余功能的线控转向装置 | |
| WO2022183808A1 (zh) | 一种智能交通环境下的线控底盘信息物理系统及控制方法 | |
| CN203186409U (zh) | 多轮转向车辆 | |
| CN109850009A (zh) | 一种融合视觉识别技术的汽车线控转向系统及其控制方法 | |
| CN105083375A (zh) | 基于线控技术的汽车电控转向路感控制方法 | |
| CN103569197B (zh) | 四轮转向系统及其控制方法 | |
| CN114454950B (zh) | 一种双电机线控转向系统及其容错控制方法 | |
| CN210852627U (zh) | 一种可自动控制行驶的车辆 | |
| CN111605611A (zh) | 一种电动智能线性伺服横拉杆车辆转向方法和系统 | |
| Hafez et al. | Platform modifications towards an autonomous multi-passenger golf cart | |
| CN206067875U (zh) | 一种人机共驾型电动助力转向系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |