CN110550002A - 无人驾驶方程式赛车的安全控制系统及其安全控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无人驾驶领域，公开了无人驾驶方程式赛车的安全控制系统及其安全控制方法。无人驾驶方程式赛车的安全控制系统包括安装在无人驾驶方程式赛车上的安全控制装置以及遥控安全控制装置的遥控器。遥控器设置有用于持续产生第一信号的第一信号产生器、用于无线发送第一信号的第一无线信号发送器、以及控制第一信号产生器与第一无线信号发送器之间信号传输的第一信号开关。与传统人为触发性的紧急制动不同，与传统人为因素无法及时参于干扰，而无法在第一时间传达紧急制动的人为命令相比，本发明通过逆向设计还可以做到赛车的自发性的紧急制动，在脱离人为控制的前提下，依旧可以通过自我控制的方式保障无人驾驶方程式赛车的安全。

Description

无人驾驶方程式赛车的安全控制系统及其安全控制方法

技术领域

本发明涉及无人驾驶领域，尤其涉及无人驾驶方程式赛车的安全控制系统及其安全控制方法。

背景技术

中国大学生无人驾驶方程式大赛是由中国汽车工程学会主办，由各高校汽车相关专业的在校大学生组队参加的汽车设计与制造比赛，根据比赛规则要求，无人驾驶方程式赛车应分为有人驾驶模式和无人驾驶模式。

无人驾驶方程式赛车在比赛时，启动比赛开关，无人驾驶方程式赛车就按照内定的程序行使，直至无人驾驶方程式赛车检测到位于终点线上的终点标志带，才会停止下来，由此计算无人驾驶方程式赛车所耗费的行车时间，根据行车时间的长短决定比赛结果，行车时间最短者胜出。

无人驾驶方程式赛车由于是程序式自动运行的，因此一般没有安装紧急制动机构。当赛车以无人驾驶模式在规定的赛道上行驶时，由于驾驶舱内无赛车手实时进行操控，如果此时车辆失控或发生其他紧急情况，无法远程遥控赛车及时停下，容易导致赛车损坏。即便想安装紧急制动机构，普通的紧急制动机构因为都是人为触发性的，而在比赛中人为因素很少、非人为的突发状况相对却经常发生，因此普通的紧急制动机构不实用。

发明内容

为解决现阶段的无人驾驶方程式赛车，在以无人驾驶模式行驶发生危险情况时，无法及时远程遥控赛车停下的技术问题，或因非人为的突发状况，人为触发性的紧急制动无法及时发现并远程遥控赛车停下的技术问题，本发明提供一种无人驾驶方程式赛车的安全控制系统及其安全控制方法。

本发明采用以下技术方案实现：无人驾驶方程式赛车的安全控制系统，其包括安装在无人驾驶方程式赛车上的安全控制装置以及遥控所述安全控制装置的遥控器；

所述遥控器设置有用于持续产生第一信号的第一信号产生器、用于无线发送所述第一信号的第一无线信号发送器、以及控制所述第一信号产生器与所述第一无线信号发送器之间信号传输的第一信号开关；

所述安全控制装置包括接收所述第一信号的信号控制电路、受控于所述信号控制电路的紧急制动机构；

所述紧急制动机构包括高压气源总成、电磁阀总成、紧急制动踏板总成；紧急制动踏板总成包括制动踏板、气动控制单元；电磁阀总成控制高压气源总成是否对所述气动控制单元输出气源，所述气动控制单元根据所述气源驱动制动踏板对无人驾驶方程式赛车进行制动；

所述信号控制电路包括电源VCC1、电源VCC2、无线受控继电器K2、继电器、无线受控继电器K1；电源VCC1、无线受控继电器K2和继电器的线圈K3串联成电性回路，继电器的开关S4、电源VCC2、无线受控继电器K1、电磁阀总成串联成又一电性回路；

无人驾驶方程式赛车在比赛过程中，所述安全控制系统采用的安全控制方法包括以下步骤：

无人驾驶方程式赛车启动比赛程序后，在所述遥控器上闭合所述第一信号开关，使所述第一无线信号发送器传输来自所述第一信号产生器的第一信号；

无线受控继电器K1、无线受控继电器K2根据所述第一信号均得电而闭合，使电源VCC1对线圈K3供电，线圈K3得电使开关S4闭合，开关S4的闭合使电源VCC2对电磁阀总成供电，电磁阀总成得电后阻断高压气源总成对所述气动控制单元的气源输出；

当无人驾驶方程式赛车在比赛过程中需要进行紧急制动时，在所述遥控器上打开所述第一信号开关，使所述第一无线信号发送器23中断传输所述第一信号；

无线受控继电器K1与无线受控继电器K2因失去所述第一信号而均失电断开，无线受控继电器K1与无线受控继电器K2中任一者的断开均会导致电磁阀总成失电而断开，电磁阀总成失电后恢复高压气源总成对所述气动控制单元的气源输出；

所述气动控制单元根据所述气源而启动。

本发明可通过遥控器远程遥控安装在无人驾驶方程式赛车上的安全控制装置，使电磁阀总成控制高压气源总成对气动控制单元输出气源，从气动控制单元根据气源驱动制动踏板对赛车进行制动，解决了现阶段的无人驾驶方程式赛车，在以无人驾驶模式行驶发生危险情况时，无法及时远程遥控赛车停下的技术问题，得到了可以通过远程遥控的方式远程遥控赛车进行紧急制动后停下的技术效果。最重要的是，当出现如遥控器电量不足、遥控器信号传输受干扰等非人为的突发状况时，信号控制电路因接收不到第一信号开关，而自发性的对无人驾驶方程式赛车进行非人为控制性的紧急制动，提高无人驾驶方程式赛车在比赛过程中的安全系数。因此，本发明能在脱离人为控制的前提下，依旧可以通过自我控制的方式保障无人驾驶方程式赛车的安全。

进一步地，所述气动控制单元为制动气缸，所述制动气缸的安装端与固定在无人驾驶方程式赛车前舱车架上的吊耳连接。

更进一步地，所述紧急制动踏板总成还包括制动底板和支撑杆，所述制动底板设置在无人驾驶方程式赛车的前舱底部车架上，所述支撑杆竖立且转动设置在所述制动底板的顶部，所述支撑杆的一侧与所述制动气缸的伸出轴活动连接；

更进一步地，紧急制动踏板总成还包括两个制动油缸、两个连接叉、平衡杆、连接杆、螺杆和U型接头，两个所述制动油缸相对设置在所述支撑杆与所述制动气缸之间的所述制动底板的顶部；两个所述连接叉杆部的底端分别固定在相应的所述制动油缸顶部的活塞上；所述平衡杆设置在两个所述连接叉之间的所述支撑杆上；所述连接杆的两端分别转动架设在两个所述连接叉的叉部上，且所述连接杆与所述平衡杆之间相对固定；所述螺杆的一端与所述连接杆螺纹插接，所述U型接头的U形开口端与所述螺杆的相对另一端活动连接，所述U型接头的相对另一端与所述制动气缸的伸出轴固定相连。

更进一步地，所述螺杆与所述U型接头之间设置有鱼眼轴承，所述鱼眼轴承的一端与所述螺杆螺纹插接，所述鱼眼轴承的相对另一端与所述U型接头的U形开口端转动连接；

其中，所述螺杆的两端与所述连接杆和所述鱼眼轴承之间还通过锁紧螺母锁紧固定。

进一步地，所述高压气源总成包括储气瓶、气瓶头阀和压力调节装置，所述气瓶头阀安装在所述储气瓶11的出气口上并与所述电磁阀总成连接；所述压力调节装置设置在所述气瓶头阀上，用于调整所述储气瓶的气体输出压力。

进一步地，所述遥控器还设置用于产生第二信号的第二信号产生器、用于无线发送所述第二信号的第二无线信号发送器、以及控制所述第二信号产生器与所述第二无线信号发送器之间信号传输的第二信号开关；所述第二信号用于驱动处于待驶状态的无人驾驶方程式赛车启动。

更进一步地，所述第一信号开关采用自锁型开关；所述第二信号开关采用点动型开关。

进一步地，所述电磁阀总成包括气动电磁阀以及安装在所述气动电磁阀上的气动接头，所述气动电磁阀通过气动接头与所述气动控制单元相连通。

本发明还提供一种无人驾驶方程式赛车的安全控制系统的安全控制方法，其应用于上述任意一种所述的无人驾驶方程式赛车的遥控紧急制动系统，所述安全控制方法包括如下步骤：

无人驾驶方程式赛车启动比赛程序后，在所述遥控器上闭合所述第一信号开关，使所述第一无线信号发送器传输来自所述第一信号产生器的第一信号；

无线受控继电器K1、无线受控继电器K2根据所述第一信号均得电而闭合，使电源VCC1对线圈K3供电，线圈K3得电使开关S4闭合，开关S4的闭合使电源VCC2对电磁阀总成供电，电磁阀总成得电后阻断高压气源总成对所述气动控制单元的气源输出；

当无人驾驶方程式赛车在比赛过程中需要进行紧急制动时，在所述遥控器上打开所述第一信号开关，使所述第一无线信号发送器中断传输所述第一信号；

无线受控继电器K1与无线受控继电器K2因失去所述第一信号而均失电断开，无线受控继电器K1与无线受控继电器K2中任一者的断开均会导致电磁阀总成失电而断开，电磁阀总成失电后恢复高压气源总成对所述气动控制单元的气源输出；

所述气动控制单元根据所述气源而启动。

本发明的有益效果为：

1.本发明的无人驾驶方程式赛车的安全控制系统，当赛车行驶过程中出现失控或发生其他紧急情况，通过遥控器远程遥控安装在无人驾驶方程式赛车上的安全控制装置，使电磁阀总成控制高压气源总成对气动控制单元输出气源，从气动控制单元根据气源驱动制动踏板对无人驾驶方程式赛车进行制动，以使赛车停下，而避免赛车损坏。

2.本发明的无人驾驶方程式赛车的安全控制系统，信号控制电路采用反常规设计，即无人驾驶方程式赛车中的无线受控继电器K1和无线受控继电器K2采用常开型无线继电器，如果此时车辆失控或发生其他紧急情况，只要无线受控继电器K1和无线受控继电器K2两者中任一者接收不到来自遥控器的第一信号，就会断开无人驾驶方程式赛车的驱动电机的供电电源，以使赛车停下，有效保障了赛车无人驾驶行驶时的安全性。这是本发明的一个逆向思维，与传统人为触发性的紧急制动不同，本发明通过逆向设计还可以做到无人驾驶方程式赛车的自发性的紧急制动，在脱离人为控制的前提下，依旧可以通过自我控制的方式保障无人驾驶方程式赛车的安全。当出现如遥控器电量不足、遥控器信号传输受干扰(如接收不到)等非人为的突发状况时，信号控制电路因接收不到第一信号开关，而自发性的对无人驾驶方程式赛车进行非人为控制性的紧急制动。与传统的人为因素无法及时参于干扰，而无法在第一时间传达紧急制动的人为命令相比，本发明的无人驾驶方程式赛车在比赛过程中的安全系数更高。

3.本发明的无人驾驶方程式赛车的安全控制系统，当无人驾驶方程式赛车处于车辆无人驾驶状态行驶时，一旦遥控器发生意外断电，安全控制装置内的无线受控继电器K1和无线受控继电器K2因接收不到来自遥控器的第一信号，赛车将自动触发紧急制动而停下，防止了由于遥控器断电，导致紧急制动踏板总成在出现危险情况时失效的问题。

4.本发明的无人驾驶方程式赛车的安全控制系统，当无人驾驶方程式赛车在行驶过程中，发生由于距离或干扰而导致遥控器发射的第一信号出现传输异常的情况，相当于安全控制装置内的无线受控继电器K1和无线受控继电器K2接收不到来自遥控器的第一信号，赛车将自动触发紧急制动而停下。

5.本发明的遥控器的电量较低时，安装在遥控器上的电量显示器可以及时提醒操作人员更换电池。

6.本发明的紧急制动踏板总成中，通过螺杆的两端与连接杆与鱼眼轴承之间相应的距离调节，实现了制动踏板与制动气缸之间的长度调节，从而满足不同身高的赛车手对制动踏板前后距离的不同要求。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的无人驾驶方程式赛车的安全控制系统的功能模块图；

图2为图1中遥控器的平面结构示意图；

图3为图1中安全控制装置内的紧急制动机构的立体结构示意图；

图4为图3中的紧急制动踏板总成的立体结构示意图；

图5为图1中的安全控制装置内的信号控制电路的电路示意图；

图6为本发明实施例2提供的无人驾驶方程式赛车的安全控制系统的安全控制方法的流程示意图。

主要符号说明：

1、高压气源总成；11、储气瓶；12、气瓶头阀；13、压力调节装置；2、遥控器；21、第一信号产生器；22、第一信号开关；23、第一无线信号发送器；24、第二无线信号发送器；25、电量显示屏；26、第二信号开关；27、第二信号产生器；3、气管；4、紧急制动踏板总成；41、制动底板；42、支撑杆；43、制动油缸；44、连接叉；45、制动踏板；46、平衡杆；47、连接杆；48、锁紧螺母；49、螺杆；410、鱼眼轴承；411、U型接头；412、制动气缸；413、气管接头；5、电磁阀总成；51、气动电磁阀；52、气动接头；6、手动阀。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

请结合图1，无人驾驶方程式赛车的安全控制系统包括安装在无人驾驶方程式赛车上的安全控制装置以及遥控安全控制装置的遥控器2。无人驾驶方程式赛车的安全控制系统应用于无人驾驶方程式赛车在比赛过程中的安全控制。

请结合图2，遥控器2整体呈矩形且内部中空的壳体，在其他实施例中遥控器2还可以是整体呈圆柱形且内部中空的壳体，只要不影响人们的使用，还可以是其他结构。

遥控器2设置有用于持续产生第一信号的第一信号产生器21、用于无线发送第一信号的第一无线信号发送器23、以及控制第一信号产生器21与第一无线信号发送器23之间信号传输的第一信号开关22。

本实施例中第一信号产生器21可以为电路板，且第一信号产生器21通过螺钉固定在遥控器2内，方便维护人员对第一信号产生器21的安装及拆卸。

第一无线信号发送器23可以为天线，并用于无线发送第一信号产生器21产生的第一信号。第一信号开关22在本实施例中可以是自锁型开关，并且初始状态为开关打开且自动锁定。第一无线信号发送器23通过第一信号产生器21与第一信号开关22连接。

遥控器2还设置用于产生第二信号的第二信号产生器27、用于无线发送第二信号的第二无线信号发送器24、以及控制第二信号产生器27与第二无线信号发送器24之间信号传输的第二信号开关26；

本实施例中第二信号产生器27为电路板，且第二信号产生器27通过螺钉固定在遥控器2内，方便维护人员对第二信号产生器27的安装及拆卸。

第二无线信号发送器24可以为天线，并用于无线发送第二信号产生器27产生的第二信号，第二信号用于驱动处于待驶状态的无人驾驶方程式赛车内相应的驱动部件启动，使无人驾驶方程式赛车在赛道上行驶，即无人驾驶方程式赛车的驱动电池箱绝缘继电器图未示接收到第二信号得电闭合，为无人驾驶方程式赛车的驱动电机提供电源，从而使得无人驾驶方程式赛车在赛道上行驶。

第二信号开关26在本实施例中可以是点动型开关。第二无线信号发送器24通过第二信号产生器27与第二信号开关26连接。

本实施例中，为了防止第一无线信号发送器23发出的第一信号与第二无线信号发送器24发出的第二信号发生相互干涉，第一信号产生器21内置2240芯片，晶振频率为315Hz，第二信号产生器27内置2260芯片，晶振频率为433Hz。本实施例将第二信号开关26和第一信号开关22整合在同一个壳体上，方便赛车行驶安全负责人对赛车进行操控。

遥控器2上还设置电量显示屏25，电量显示屏25可以实时显示安装于遥控器2内的电池电量，方便使用者观察以及时更换遥控器2的电池。

安全控制装置包括接收第一信号的信号控制电路、受控于信号控制电路的紧急制动机构。

请结合图3，紧急制动机构包括高压气源总成1、紧急制动踏板总成4、电磁阀总成5。

请结合图3，高压气源总成1包括储气瓶11、气瓶头阀12和压力调节装置13。

储气瓶11是整体呈圆柱形的罐体，在其他实施例中储气瓶11还可以是整体呈矩形的罐体，只要不影响储气瓶11在无人驾驶方程式赛车上安装，还可以是其他罐体结构。储气瓶11采用碳纤维材料制成，碳纤维材料可以提高储气瓶11的刚性，并且降低储气瓶11的重量，有利于赛车轻量化。本实施例中储气瓶11内储存有高压气体。储气瓶11上具有进气口图未示和出气口图未示。

气瓶头阀12为普通的手动阀门，气瓶头阀12安装在储气瓶11的出气口上并与电磁阀总成5连接。本实施例中气瓶头阀12与储气瓶11的出气口之间通过旋拧的方式固定，并且在气瓶头阀12与储气瓶11的出气口的之间加塞有密封硅脂，以提高气瓶头阀12与储气瓶11的出气口之间的气密性。

压力调节装置13设置在气瓶头阀12上，用于调整气体的输出压力。本实施例中压力调节装置13可以为压力调节阀，可以调整储气瓶11的气体输出压力。

请结合图3和图4，紧急制动踏板总成4包括制动底板41、支撑杆42、制动油缸43、两个连接叉44、制动踏板45、平衡杆46、连接杆47、锁紧螺母48、螺杆49、鱼眼轴承410、U型接头411、气动控制单元。

制动底板41是整体呈矩形的板体，在其他实施例中制动底板41还可以是整体呈圆形的板体，只要不影响制动底板41在无人驾驶方程式赛车上的安装，还可以是其他板体结构。

制动底板41设置在无人驾驶方程式赛车的前舱底部车架上。本实施例中制动底板41通过螺栓与前舱底部车架连接，方便维护人员的安装及拆卸。

支撑杆42是整体扁平且表面多处镂空的弯曲板体。支撑杆42竖立且转动设置在制动底板41的顶部，本实施例中支撑杆42的底端与制动底板41的顶部之间通过铰链连接，使得支撑杆42的底端可以围绕其与制动底板41的铰接处转动。

两个制动油缸43均为普通的液压油缸，每个制动油缸43的内部收容有油液。两个制动油缸43相对设置在支撑杆42与制动气缸412之间的制动底板41的顶部，本实施例中制动油缸43通过螺钉固定在制动底板41上端焊接的接头图未示上，方便维护人员对每个制动油缸43的安装及拆卸。

本实施例中每个制动油缸43对应一个制动卡钳图未示和一个制动盘图未示。本实施例中制动卡钳与制动盘相配套，当制动油缸43的液压油传递压力作用于制动卡钳，制动卡钳进一步压迫制动盘产生制动力，以干涉无人驾驶方程式赛车驱动轮图未示的转动，失去动力的赛车在制动力的持续作用下平稳停下，以达到制动效果。

两个连接叉44均是一端为分叉状且另一端为杆状。本实施例中两个连接叉44分别对应位于两个制动油缸43的顶部。两个连接叉44杆部的底端分别设置在对应的制动油缸43的顶部活塞上。本实施例中每个连接叉44的杆部与对应的制动油缸43的顶部活塞之间通过焊接固定，在其他实施例中每个连接叉44的杆部与对应的制动油缸43的顶部活塞之间还可以通过螺钉连接，只要不影响连接叉44与制动油缸43的活塞之间的运动同步性，还可以是其他连接方式。

制动踏板45是整体呈矩形且两侧具有折边的板体。制动踏板45固定在支撑杆42相对另一侧的顶部，本实施例中制动踏板45上具有踏触面。本实施例中制动踏板45与支撑杆42之间通过螺栓连接，在其他实施例中制动踏板45与支撑杆42之间还可以通过焊接固定，只要不影响制动踏板45与支撑杆42之间的连接稳定性，还可以是其他连接方式。

平衡杆46是整体呈半圆柱形且一侧具有U形开槽未标示的杆体，在其他实施例中平衡杆46还可以是整体呈矩形且一侧具有U形开槽的杆体，只要不影响平衡杆46的结构稳定性，还可以是其他杆体结构。当赛车紧急制动时，平衡杆46用于平衡施加于两个制动油缸43活塞上的压力。平衡杆46设置在两个连接叉44之间的支撑杆42上，本实施例中平衡杆46竖立设置且其与支撑杆42之间通过螺钉连接。

连接杆47包括柱形部未标示和杆部未标示，柱形部固定在杆部中间，本实施例中柱形部与杆部之间可以通过间隙配合连接，柱形部与杆部之间可以相对转动。连接杆47的两端分别转动架设在两个连接叉44的叉部上，即连接杆47杆部的两端分别与两个连接叉44的叉部转动搭接。本实施例中连接杆47的柱形部上开设螺纹孔一图未示。

连接杆47与平衡杆46之间相对固定。本实施例中柱形部位于平衡杆46的U形开槽内，并且通过铰链连接，则连接杆47可以在平衡杆46的U型开槽内转动。

锁紧螺母48可以是常见的六角螺母，也可以是常见的五角螺母，设计人员可以根据需要进行选择。本实施例中的锁紧螺母48数量设置为两个。

螺杆49是两头具有外螺纹的长轴状的杆体。螺杆49的一端与连接杆47螺纹插接，即螺杆49的一端可以螺旋插入连接杆47的螺纹孔一内，以实现螺杆49与连接杆47之间的相对固定，同时螺杆49可以跟随连接杆47保持同步运动。

鱼眼轴承410是常见的汽车轴承。本实施例中鱼眼轴承410的一端具有螺纹孔二图未示，螺杆49的相对另一端可以螺旋插入鱼眼轴承410的螺纹孔二内，从而实现螺杆49与鱼眼轴承410之间的相对固定，同时鱼眼轴承410与螺杆49保持同步运动。

本实施例中，螺杆49的两端与连接杆47和鱼眼轴承410之间还通过锁紧螺母48锁紧固定。由此，通过螺杆49的两端与连接杆47与鱼眼轴承410之间相应的距离调节，实现了制动踏板45与气动控制单元之间的长度调节，从而可以满足不同身高的赛车手对制动踏板45前后距离的不同要求。

在本实施例的，当无人驾驶方程式赛车采用有人驾驶模式，且准备更换赛车手时，由于赛车手的身高差异，则制动踏板45需要沿车架前后移动调节。此时只需要松动锁紧螺母48，调整螺杆49接入到连接杆47和鱼眼轴承410内的长度，即可调节制动踏板45的位置以适应身高不同的赛车手。当制动踏板45位置调整好后，只需重新拧紧锁紧螺母48，支撑杆42和气动控制单元即可再次稳定连接。

U型接头411是整体呈U形的块体。螺杆49与U型接头411之间设置有鱼眼轴承410，鱼眼轴承410的相对另一端与U型接头411的U形开口端转动连接，本实施例中U型接头411的U形开口端的两端侧壁上均开设销孔图未示，通过销轴依次穿过销孔和鱼眼轴承410相对另一端上预留的轴孔图未示，就可以实现鱼眼轴承410在U型接头411的U形开口端上安装，且鱼眼轴承410可以在U型接头411的U形开口端上相对转动。

气动控制单元可以为制动气缸412，制动气缸412为普通的气缸。制动气缸412的安装端与固定在无人驾驶方程式赛车前舱车架上的吊耳连接，使得制动气缸412被固定在无人驾驶方程式赛车前舱车架上，则制动气缸412的伸出轴的方向被限定。

当赛车手踩制动踏板45时，制动气缸412的伸出轴可以在一定范围内于制动气缸412缸体内部的滑道内滑动，这样设计的目的是防止赛车在紧急制动系统关闭时的有人驾驶模式下，制动踏板45运动时与制动气缸412干涉，从而造成制动气缸412的损坏。

本实施例中支撑杆42的一侧与制动气缸412的伸出轴活动连接，即U型接头411的相对另一端与制动气缸412的伸出轴固定相连。本实施例中制动气缸412的伸出轴与U型接头411之间通过螺钉连接，在其他实施例中制动气缸412的伸出轴与U型接头411之间还可以通过焊接固定，只要不影响制动气缸412的伸出轴与U型接头411之间的运动同步性，还可以是其他连接方式。

气动控制单元根据气源驱动制动踏板45对无人驾驶方程式赛车进行制动，即当制动气缸412内充入高压气体时，制动气缸412的伸出轴伸出并带动U型接头411同步运动，U型接头411带动鱼眼轴承410、螺杆49运动，使鱼眼轴承410在U型接头411上转动以拉动螺杆49、连接杆47向下倾斜转动，平衡杆46带动制动踏板45向下运动，使得连接叉44整体向下运动并压迫制动油缸43上的活塞。

请结合图3，电磁阀总成5控制高压气源总成1是否对气动控制单元输出气源。电磁阀总成5包括气动电磁阀51以及安装在气动电磁阀51上的气动接头52。气动电磁阀51通过气动接头52与气动控制单元相连通。

气动电磁阀51为两位五通电磁阀，气动接头52在本实施例中的数量为两个，两个气动接头52通过两根气管3分别与制动气缸412进气口和出气口上的两个气管接头413连通。气动电磁阀51接入并受控于信号控制电路。

本实施例中气瓶头阀12通过气管3与气动电磁阀51的进气口相连通。在气瓶头阀12与气动电磁阀51之间的气管3上还安装有手动阀6，手动阀6为两位三通阀。当赛车紧急制动动作发生后，为了方便快速地解除紧急制动状态，可以拨动手动阀6，释放气动回路以及制动气缸412中的压力气体，使得制动踏板45在制动油缸43的回复力作用下逐渐恢复不制动状态。

请结合图5，信号控制电路包括电源VCC1、电源VCC2、无线受控继电器K2、继电器、无线受控继电器K1。无线受控继电器K1、无线受控继电器K2均为常开型继电器。继电器包括继电器的线圈K3和继电器的开关S4。

电源VCC1、无线受控继电器K2和继电器的线圈K3串联成电性回路，并且在无线受控继电器K2与继电器的线圈K3之间还串联有驱动系统开关S3。驱动系统开关S3为手动开关。

本实施例中将电源VCC1、无线受控继电器K2和继电器的线圈K3串联成电性回路称为安全回路，安全回路直接承载无人驾驶方程式赛车上的驱动电池箱绝缘继电器的电流，一旦安全回路断开，电池箱绝缘继电器会立即中断动力电池的电力输出，无人驾驶方程式赛车的驱动电机失去供电电源，赛车将在短时间内停下。

继电器的开关S4、电源VCC2、无线受控继电器K1、电磁阀总成5串联成又一电性回路，并且在电源VCC2与无线受控继电器K1之间的电路中还依次串联有低压系统开关S1和无人系统开关S2。本实施例中低压系统开关S1和无人系统开关S2均为手动型开关。电源VCC2为低压电源。

实施例2

请结合图6，本实施例2与实施例1的区别在于，实施例2提供了一种无人驾驶方程式赛车的安全控制系统的安全控制方法，其应用于无人驾驶方程式赛车的遥控紧急制动系统。安全控制方法包括如下步骤：

无人驾驶方程式赛车启动比赛程序后，在遥控器2上闭合第一信号开关22，使第一无线信号发送器23传输来自第一信号产生器21的第一信号；

无线受控继电器K1、无线受控继电器K2根据第一信号均得电而闭合，使电源VCC1对线圈K3供电，线圈K3得电使开关S4闭合，开关S4的闭合使电源VCC2对电磁阀总成5供电，电磁阀总成5得电后阻断高压气源总成1对气动控制单元的气源输出；

当无人驾驶方程式赛车在比赛过程中需要进行紧急制动时，在遥控器2上打开第一信号开关22，使第一无线信号发送器23中断传输第一信号；

无线受控继电器K1与无线受控继电器K2因失去第一信号而均失电断开，无线受控继电器K1与无线受控继电器K2中任一者的断开均会导致电磁阀总成5失电而断开，电磁阀总成5失电后恢复高压气源总成1对气动控制单元的气源输出；

气动控制单元根据气源而启动。

综上所述，本发明具有以下优点：

1.本发明的无人驾驶方程式赛车的安全控制系统，当赛车行驶过程中出现失控或发生其他紧急情况，通过遥控器远程遥控安装在无人驾驶方程式赛车上的安全控制装置，使电磁阀总成控制高压气源总成对气动控制单元输出气源，从气动控制单元根据气源驱动制动踏板对无人驾驶方程式赛车进行制动，以使赛车停下，而避免赛车损坏。

2.本发明的无人驾驶方程式赛车的安全控制系统，信号控制电路采用反常规设计，即无人驾驶方程式赛车中的无线受控继电器K1和无线受控继电器K2采用常开型无线继电器，如果此时车辆失控或发生其他紧急情况，只要无线受控继电器K1和无线受控继电器K2两者中任一者接收不到来自遥控器的第一信号，就会断开无人驾驶方程式赛车的驱动电机的供电电源，以使赛车停下，有效保障了赛车无人驾驶行驶时的安全性。

3.本发明的无人驾驶方程式赛车的安全控制系统，当无人驾驶方程式赛车处于车辆无人驾驶状态行驶时，一旦遥控器发生意外断电，安全控制装置内的无线受控继电器K1和无线受控继电器K2因接收不到来自遥控器的第一信号，赛车将自动触发紧急制动而停下，防止了由于遥控器断电，导致紧急制动踏板总成在出现危险情况时失效的问题。

4.本发明的无人驾驶方程式赛车的安全控制系统，当无人驾驶方程式赛车在行驶过程中，发生由于距离或干扰而导致遥控器发射的第一信号出现传输异常的情况，相当于安全控制装置内的无线受控继电器K1和无线受控继电器K2接收不到来自遥控器的第一信号，赛车将自动触发紧急制动而停下。

5.本发明的遥控器的电量较低时，安装在遥控器上的电量显示器可以及时提醒操作人员更换电池。

6.本发明的紧急制动踏板总成中，通过螺杆的两端与连接杆与鱼眼轴承之间相应的距离调节，实现了制动踏板与制动气缸之间的长度调节，从而满足不同身高的赛车手对制动踏板前后距离的不同要求。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.无人驾驶方程式赛车的安全控制系统，其特征在于，其包括安装在无人驾驶方程式赛车上的安全控制装置以及遥控所述安全控制装置的遥控器(2)；

所述遥控器(2)设置有用于持续产生第一信号的第一信号产生器(21)、用于无线发送所述第一信号的第一无线信号发送器(23)、以及控制所述第一信号产生器(21)与所述第一无线信号发送器(23)之间信号传输的第一信号开关(22)；

所述安全控制装置包括接收所述第一信号的信号控制电路、受控于所述信号控制电路的紧急制动机构；

所述紧急制动机构包括高压气源总成(1)、电磁阀总成(5)、紧急制动踏板总成(4)；紧急制动踏板总成(4)包括制动踏板(45)、气动控制单元；电磁阀总成(5)控制高压气源总成(1)是否对所述气动控制单元输出气源，所述气动控制单元根据所述气源驱动制动踏板(45)对无人驾驶方程式赛车进行制动；

所述信号控制电路包括电源VCC1、电源VCC2、无线受控继电器K2、继电器、无线受控继电器K1；电源VCC1、无线受控继电器K2和继电器的线圈K3串联成电性回路，继电器的开关S4、电源VCC2、无线受控继电器K1、电磁阀总成(5)串联成又一电性回路；

无人驾驶方程式赛车在比赛过程中，所述安全控制系统采用的安全控制方法包括以下步骤：

无人驾驶方程式赛车启动比赛程序后，在所述遥控器(2)上闭合所述第一信号开关(22)，使所述第一无线信号发送器(23)传输来自所述第一信号产生器(21)的第一信号；

无线受控继电器K1、无线受控继电器K2根据所述第一信号均得电而闭合，使电源VCC1对线圈K3供电，线圈K3得电使开关S4闭合，开关S4的闭合使电源VCC2对电磁阀总成(5)供电，电磁阀总成(5)得电后阻断高压气源总成(1)对所述气动控制单元的气源输出；

当无人驾驶方程式赛车在比赛过程中需要进行人为紧急制动时，在所述遥控器(2)上打开所述第一信号开关22，使所述第一无线信号发送器23中断传输所述第一信号；

无线受控继电器K1与无线受控继电器K2因失去所述第一信号而均失电断开，无线受控继电器K1与无线受控继电器K2中任一者的断开均会导致电磁阀总成(5)失电而断开，电磁阀总成(5)失电后恢复高压气源总成(1)对所述气动控制单元的气源输出；

所述气动控制单元根据所述气源而启动。

2.如权利要求1所述的无人驾驶方程式赛车的安全控制系统，其特征在于，所述气动控制单元为制动气缸(412)，所述制动气缸(412)的安装端与固定在无人驾驶方程式赛车前舱车架上的吊耳连接。

3.如权利要求2所述的无人驾驶方程式赛车的安全控制系统，其特征在于，所述紧急制动踏板总成(4)还包括制动底板(41)和支撑杆(42)，所述制动底板(41)设置在无人驾驶方程式赛车的前舱底部车架上，所述支撑杆(42)竖立且转动设置在所述制动底板(41)的顶部，所述支撑杆(42)的一侧与所述制动气缸(412)的伸出轴活动连接。

4.如权利要求3所述的无人驾驶方程式赛车的安全控制系统，其特征在于，紧急制动踏板总成(4)还包括两个制动油缸(43)、两个连接叉(44)、平衡杆(46)、连接杆(47)、螺杆(49)和U型接头(411)，两个所述制动油缸(43)相对设置在所述支撑杆(42)与所述制动气缸(412)之间的所述制动底板(41)的顶部；两个所述连接叉(44)杆部的底端分别固定在相应的所述制动油缸(43)顶部的活塞上；所述平衡杆(46)设置在两个所述连接叉(44)之间的所述支撑杆(42)上；所述连接杆(47)的两端分别转动架设在两个所述连接叉(44)的叉部上，且所述连接杆(47)与所述平衡杆(46)之间相对固定；所述螺杆(49)的一端与所述连接杆(47)螺纹插接，所述U型接头(411)的U形开口端与所述螺杆(49)的相对另一端活动连接，所述U型接头(411)的相对另一端与所述制动气缸(412)的伸出轴固定相连。

5.如权利要求4所述的无人驾驶方程式赛车的安全控制系统，其特征在于，所述螺杆(49)与所述U型接头(411)之间设置有鱼眼轴承(410)，所述鱼眼轴承(410)的一端与所述螺杆(49)螺纹插接，所述鱼眼轴承(410)的相对另一端与所述U型接头(411)的U形开口端转动连接；

其中，所述螺杆(49)的两端与所述连接杆(47)和所述鱼眼轴承(410)之间还通过锁紧螺母(48)锁紧固定。

6.如权利要求1所述的无人驾驶方程式赛车的安全控制系统，其特征在于，所述高压气源总成(1)包括储气瓶(11)、气瓶头阀(12)和压力调节装置(13)，所述气瓶头阀(12)安装在所述储气瓶11的出气口上并与所述电磁阀总成(5)连接；所述压力调节装置(13)设置在所述气瓶头阀(12)上，用于调整所述储气瓶(11)的气体输出压力。

7.如权利要求1所述的无人驾驶方程式赛车的安全控制系统，其特征在于，所述遥控器(2)还设置用于产生第二信号的第二信号产生器(27)、用于无线发送所述第二信号的第二无线信号发送器(24)、以及控制所述第二信号产生器(27)与所述第二无线信号发送器(24)之间信号传输的第二信号开关(26)；所述第二信号用于驱动处于待驶状态的无人驾驶方程式赛车启动。

8.如权利要求7所述的无人驾驶方程式赛车的安全控制系统，其特征在于，所述第一信号开关(22)采用自锁型开关；所述第二信号开关(26)采用点动型开关。

9.如权利要求1所述的无人驾驶方程式赛车的安全控制系统，其特征在于，所述电磁阀总成(5)包括气动电磁阀(51)以及安装在所述气动电磁阀(51)上的气动接头(52)，所述气动电磁阀(51)通过气动接头(52)与所述气动控制单元相连通。

10.一种无人驾驶方程式赛车的安全控制系统的安全控制方法，其应用于权利要求1至9任意一项所述的无人驾驶方程式赛车的安全控制系统，其特征在于，所述安全控制方法包括如下步骤：

无人驾驶方程式赛车启动比赛程序后，在所述遥控器(2)上闭合所述第一信号开关(22)，使所述第一无线信号发送器(23)传输来自所述第一信号产生器(21)的第一信号；

无线受控继电器K1、无线受控继电器K2根据所述第一信号均得电而闭合，使电源VCC1对线圈K3供电，线圈K3得电使开关S4闭合，开关S4的闭合使电源VCC2对电磁阀总成(5)供电，电磁阀总成(5)得电后阻断高压气源总成(1)对所述气动控制单元的气源输出；

当无人驾驶方程式赛车在比赛过程中需要进行人为紧急制动时，在所述遥控器(2)上打开所述第一信号开关(22)，使所述第一无线信号发送器(23)中断传输所述第一信号；

无线受控继电器K1与无线受控继电器K2因失去所述第一信号而均失电断开，无线受控继电器K1与无线受控继电器K2中任一者的断开均会导致电磁阀总成(5)失电而断开，电磁阀总成(5)失电后恢复高压气源总成(1)对所述气动控制单元的气源输出；

所述气动控制单元根据所述气源而启动。