CN110803009A - 一种可自动驾驶的双向行驶电动卡车 - Google Patents

一种可自动驾驶的双向行驶电动卡车 Download PDF

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周锐
赵峰
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Abstract

本发明涉及电动卡车技术领域，具体涉及一种可自动驾驶的双向行驶电动卡车。包括固定在电动卡车底盘上的自动驾驶控制器、第一驱动电机、第二驱动电机、第一电驱桥和第二电驱桥，第一驱动电机通过驱动轴与第一电驱桥传动连接，第二驱动电机通过驱动轴与第二电驱桥传动连接，第一电驱桥和第二电驱桥分别设置在电动卡车的底盘两端，自动驾驶控制器的第一纵向信号输出端与第一驱动电机电连接，自动驾驶控制器的第二纵向信号输出端与第二驱动电机电连接。采用自动驾驶控制器自主控制驱动电机驱动电驱桥行驶的方式，可取消驾驶室，从而大大提高运货量。

Description

一种可自动驾驶的双向行驶电动卡车
技术领域
本发明涉及电动卡车技术领域，具体涉及一种可自动驾驶的双向行驶电动卡车。
背景技术
现有电动卡车通常采用驾驶室和货箱组合行驶的架构，在货物运输时，需要驾驶员驾驶车辆。该类型的电动卡车由于驾驶室占用了较大的空间，导致货箱的尺寸大大减小，每辆卡车的运货量有限。同时，由于其无法实现自动驾驶，浪费人力。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种运货量大，无需掉头的可自动驾驶的双向行驶电动卡车。
本发明技术方案为：一种可自动驾驶的双向行驶电动卡车，包括固定在电动卡车底盘上的自动驾驶控制器、第一驱动电机、第二驱动电机、第一电驱桥和第二电驱桥，所述第一驱动电机通过驱动轴与第一电驱桥传动连接，所述第二驱动电机通过驱动轴与第二电驱桥传动连接，所述第一电驱桥和第二电驱桥分别设置在电动卡车的底盘两端，所述自动驾驶控制器的第一纵向信号输出端与第一驱动电机电连接，所述自动驾驶控制器的第二纵向信号输出端与第二驱动电机电连接；
所述电动卡车前进时，自动驾驶控制器控制第一驱动电机正向旋转；
所述电动卡车后退时，自动驾驶控制器控制第二驱动电机反向旋转。
较为优选的，还包括第一电控液压转向机和第二电控液压转向机，所述第一电控液压转向机和第二电控液压转向机分别与电动卡车的前转向轴和后转向轴连接，所述第一电控液压转向机和第二电控液压转向机分别固定在底盘两端，所述自动驾驶控制器的横向控制信号输出端分别与第一电控液压转向机和第二电控液压转向机的横向控制信号接收端电连接。
较为优选的，当道路弯道曲率小于设定曲率时
若第一电控液压转向机对应的车轮为驱动轮，自动驾驶控制器控制第一电控液压转向机转向；
若第二电控液压转电机对应的车轮为驱动轮，自动驾驶控制器控制第二电控液压转向机转向；
当道路弯道曲率不小于设定曲率时，自动驾驶控制器同时控制第一电控液压转向机和第二电控液压转电机转向，且所述第一电控液压转向机和第二电控液压转电机转向角度相同，转向方向相反。
较为优选的，还包括感知单元和感知融合控制器，所述感知单元的数据输出端与感知融合控制器的数据输入端电连接，所述感知融合控制器的数据输出端与自动驾驶控制器的数据输入端电连接；
所述感知单元用于感知外界环境信息；
所述感知融合控制器用于对接收到的各种环境信息进行融合处理。
较为优选的，所述感知单元包括
激光雷达，用于SLAM定位和障碍物检测；
超声波雷达，用于行进路面上会对车辆底盘造成刮擦损伤的障碍物进行检测；
前视相机，用于视觉目标识别；
侧视相机，用于识别标识线、障碍物；
高精度定位惯导，用于获取路径规划信息和车辆精准定位信息。
较为优选的，所述激光雷达为16线激光雷达，所述16线激光雷达为4个，且分别固定在电动卡车的四角。
较为优选的，所述视觉相机为2个，分别设置在电动卡车的前后。
较为优选的，所述侧视相机为4个，分别设置在电动卡车的前后和左右侧面，且镜头方向朝下。
较为优选的，所述超声波雷达为24个，均匀设置在电动卡车四周。
较为优选的，还包括人机交互与监控子系统，所述人机交互与监控子系统包括
T-BOX，用于接收高精度地图路径规划信息并转发给自动驾驶控制器；
云平台，用于接收操作面板输出的车辆调度信息，并根据所述车辆调度信息进行高精度地图路径规划，以及将高精度地图路径规划信息发送至T-BOX；
操作面板，用于供用于输入车辆调度信息；
监控摄像头，用于在车辆行驶过程中将拍摄到的画面信息实时传输到云平台。
本发明的有益效果为：
1、采用自动驾驶控制器自主控制驱动电机驱动电驱桥行驶的方式，可取消驾驶室，从而大大提高运货量。
2、设置双驱动电机和双电驱桥，采用自动驾驶控制器分别正向、反向控制两个驱动电机，无需掉头既能实现车辆双向行驶。
3、设置两个电控液压转向机，并在曲率小时控制一个电控液压动力转向机转向，曲率大时同时控制两个电控液压转向机转向，且转向角度相同，转向方向相反。在保证车辆转向平稳性的前提下，大大提高了车辆在大弯道处的通过率，降低了转向难度。
4、设置由多种雷达和相机组成的感知单元，保障车辆的安全行驶。
附图说明
图1为本发明一种可自动驾驶的双向行驶电动卡车底盘示意图；
图2为本发明一种可自动驾驶的双向行驶电动卡车模块连接示意图；
图3为本发明人机交互与监控子系统功能示意图。
图中：1-电气舱，2-第一驱动电机，3-第二驱动电机，4-第一电驱桥，5-第二电驱桥，6-第一电控液压动力转向机，7-第二电控液压动力转向机，8-动力电池，9-储气筒与水冷机组。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
如图1所示，本发明区别于传统的自动驾驶卡车，采用无驾驶室设计，在现有车架基础上，直接落上货箱，代替原有驾驶室空间，增大载货量，减少传统驾驶室带来的制造成本以及人工成本。
本发明一种可自动驾驶的双向行驶电动卡车包括固定在电动卡车底盘上的电气舱1、第一驱动电机2、第二驱动电机3、第一电驱桥4、第二电驱桥5、第一电控液压动力转向机6、第二电控液压动力转向机7、动力电池8和储气筒与水冷机组9。电气舱1内设置有自动驾驶控制器、中央网关。动力电池8为对称分布在底盘两侧的两个，用于输出电能给第一驱动电机2、第二驱动电机3实现电机的运转，驱动电机通过驱动轴带动电驱桥的转动，实现车轮的运动，从而使车辆前进；通过储气筒与水冷机组9中的储气筒和EBS实现车辆的制动；水冷机组用来冷却动力电池8，解决动力电池8长时间使用后发热的问题。
第一驱动电机2通过驱动轴与第一电驱桥4传动连接，第二驱动电机3通过驱动轴与第二电驱桥5传动连接。第一电驱桥4和第一电控液压动力转向机6设置在底盘的一端，第二电驱桥5和第二电控液压动力转向机7设置在电动卡车的底盘的另一端。
自动驾驶控制器的第一纵向信号输出端与第一驱动电机2电连接，自动驾驶控制器的第二纵向信号输出端与第二驱动电机3电连接；电动卡车前进时，自动驾驶控制器控制第一驱动电机2正向旋转；电动卡车后退时，自动驾驶控制器控制第二驱动电机3反向旋转。第一电控液压转向机6和第二电控液压转向机7分别与电动卡车的前转向轴和后转向轴连接。第一电控液压转向机6和第二电控液压转向机7分别固定在底盘两端，自动驾驶控制器的横向控制信号输出端分别与第一电控液压转向机6和第二电控液压转向机7的横向控制信号接收端电连接。
当道路弯道曲率小于设定曲率时
若第一电控液压转向机6对应的车轮为驱动轮，自动驾驶控制器控制第一电控液压转向机6转向；
若第二电控液压转电机7对应的车轮为驱动轮，自动驾驶控制器控制第二电控液压转向机7转向；
当道路弯道曲率不小于设定曲率时，自动驾驶控制器同时控制第一电控液压转向机6和第二电控液压转电机7转向，且所述第一电控液压转向机6和第二电控液压转电机7转向角度相同，转向方向相反。
如图2所示，本发明包括感知子系统、决策控制子系统、人机交互与监控子系统、车辆灯光控制子系统和执行控制子系统。
其中，感知子系统包括感知单元和感知融合控制器，所述感知单元的数据输出端与感知融合控制器的数据输入端电连接，所述感知融合控制器的数据输出端与自动驾驶控制器的数据输入端电连接。感知单元用于感知外界环境信息；感知融合控制器用于对接收到的各种环境信息进行融合处理。感知单元包括激光雷达，用于SLAM定位和障碍物检测；超声波雷达，用于行进路面上会对车辆底盘造成刮擦损伤的障碍物进行检测；前视相机，用于视觉目标识别；侧视相机，用于识别标识线、障碍物；高精度定位惯导，用于获取路径规划信息和车辆精准定位信息。侧视相机为4个，分别设置在电动卡车的前后和左右侧面，且镜头方向朝下。超声波雷达为24个，均匀设置在电动卡车四周。决策控制子系统为布置在电气舱1内的自动驾驶控制器。车辆灯光控制子系统包括近光灯、远光灯、危险警示灯、制动灯和昼间行车灯。执行控制子系统包括两个电控液压转向电机、两个驱动电机、两个电驱桥、EPB和EBS。当GPS信号弱时，需要借助16线激光雷达做SLAM定位，隧道中需要视觉辅助定位。决策控制系统根据感知系统的输入，对障碍物信息做分析，对于当前行进方向的障碍物做停车让行处理。同时，根据预存的行进轨迹信息做横向(即转向)和纵向(即前进或后退)控制，最终实现车辆按照指定路线的自动驾驶。
如图3所示，人机交互与监控子系统包括T-BOX，用于接收高精度地图路径规划信息并转发给自动驾驶控制器；云平台，用于接收操作面板输出的车辆调度信息，并根据所述车辆调度信息进行高精度地图路径规划，以及将高精度地图路径规划信息发送至T-BOX；操作面板，用于供用于输入车辆调度信息；监控摄像头，用于在车辆行驶过程中将拍摄到的画面信息实时传输到云平台。车载OBU用以实现车辆与车辆、基础设施的远程通讯，主要包括前方的道路状态、视野盲区的车辆状态、红绿灯状态等信息的通讯。其中，监控摄像头拍摄到的车辆周围状态信息以及车辆自身的电量、故障、位置等信息通过车载T-BOX传输到车辆云平台，车辆操作面板通过云平台读取当前车辆的实时状态以及监控摄像头拍摄的画面信息。
本方的工作过程如下：
1、货物装载完成后，工厂调度人员操作面板输入车辆调度信息，调度信息输出给云平台，云平台根据高精地图自动计算出最优的行驶路径，调度指令和车辆行驶路径信息通过5G通讯基站传输给车辆的T-BOX，T-BOX将这些信息直接传输到自动驾驶控制器，自动驾驶控制器接收到调度信息后开启自动驾驶功能；
2、自动驾驶控制器接收到调度信息后输出车辆的横向、纵向控制信号给车辆的电控液压转向机、EPB、EBS、驱动电机、电驱桥等执行机构控制车辆行驶，电控液压转向机实现车辆的左、右转弯，EPB实现车辆的驻车功能，EBS实现车辆的制动、刹车功能，驱动电机实现车辆的加速等动力功能；
3、激光雷达输出周围障碍物和道路的点云数据信息，超声波雷达输出周围障碍物的点云信息，前视相机输出周围障碍物、车道线等视觉信息，侧视相机输出车辆停车位画线的视觉信息，高精度定位惯导输出车辆的当前位置信息，这些信息全部输入到感知融合控制器，经过感知融合控制器的感知融合、定位容恶化处理后输出车辆当前位置信息以及车辆周边环境信息到自动驾驶控制器；
4、自动驾驶控制器接收到车辆当前位置信息、车辆周边环境信息后输出车辆的横向、纵向控制信号给车辆的电控液压转向机、EPB、EBS、驱动电机、电驱桥等执行机构控制车辆进行加速、制动、避障；
5、自动驾驶控制器根据横向、纵向控制信息，输出灯光控制信号点亮转向灯、制动灯、危险警示灯，根据T-BOX输入的时间信息，输出灯光控制信号点亮近光灯或昼间行车灯；
6、根据车辆的路径规划、轨迹规划，完成抵达目的地，顺利完成运输任务；
7、各传感器、执行器的故障信息反馈给自动驾驶控制器，自动驾驶控制器根据故障信息进行车辆状态判断车辆需要停止运行，发送纵向控制信息给EBS和驱动电机进行减速制动，同时发送车辆的故障状态信息给人机交互与监控子系统。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种可自动驾驶的双向行驶电动卡车，其特征在于：包括固定在电动卡车底盘上的自动驾驶控制器、第一驱动电机(2)、第二驱动电机(3)、第一电驱桥(4)和第二电驱桥(5)，所述第一驱动电(2)机通过驱动轴与第一电驱桥(4)传动连接，所述第二驱动电机(3)通过驱动轴与第二电驱桥(5)传动连接，所述第一电驱桥(4)和第二电驱桥(5)分别设置在电动卡车的底盘两端，所述自动驾驶控制器的第一纵向信号输出端与第一驱动电机(2)电连接，所述自动驾驶控制器的第二纵向信号输出端与第二驱动电机(3)电连接；
所述电动卡车前进时，自动驾驶控制器控制第一驱动电机(2)正向旋转；
所述电动卡车后退时，自动驾驶控制器控制第二驱动电机(3)反向旋转。
2.根据权利要求1所述的可自动驾驶的双向行驶电动卡车，其特征在于：还包括第一电控液压转向机(6)和第二电控液压转向机(7)，所述第一电控液压转向机(6)和第二电控液压转向机(7)分别与电动卡车的前转向轴和后转向轴连接，所述第一电控液压转向机(6)和第二电控液压转向机(7)分别固定在底盘两端，所述自动驾驶控制器的横向控制信号输出端分别与第一电控液压转向机(6)和第二电控液压转向机(7)的横向控制信号接收端电连接。
3.根据权利要求2所述的可自动驾驶的双向行驶电动卡车，其特征在于：
当道路弯道曲率小于设定曲率时
若第一电控液压转向机(6)对应的车轮为驱动轮，自动驾驶控制器控制第一电控液压转向机(6)转向；
若第二电控液压转电机(7)对应的车轮为驱动轮，自动驾驶控制器控制第二电控液压转向机(7)转向；
当道路弯道曲率不小于设定曲率时，自动驾驶控制器同时控制第一电控液压转向机(6)和第二电控液压转电机(7)转向，且所述第一电控液压转向机(6)和第二电控液压转电机(7)转向角度相同，转向方向相反。
4.根据权利要求1所述的可自动驾驶的双向行驶电动卡车，其特征在于：还包括感知单元和感知融合控制器，所述感知单元的数据输出端与感知融合控制器的数据输入端电连接，所述感知融合控制器的数据输出端与自动驾驶控制器的数据输入端电连接；
所述感知单元用于感知外界环境信息；
所述感知融合控制器用于对接收到的各种环境信息进行融合处理。
5.根据权利要求4所述的可自动驾驶的双向行驶电动卡车，其特征在于：所述感知单元包括
激光雷达，用于SLAM定位和障碍物检测；
超声波雷达，用于行进路面上会对车辆底盘造成刮擦损伤的障碍物进行检测；
前视相机，用于视觉目标识别；
侧视相机，用于识别标识线、障碍物；
高精度定位惯导，用于获取路径规划信息和车辆精准定位信息。
6.根据权利要求5所述的可自动驾驶的双向行驶电动卡车，其特征在于：所述激光雷达为16线激光雷达，所述16线激光雷达为4个，且分别固定在电动卡车的四角。
7.根据权利要求5所述的可自动驾驶的双向行驶电动卡车，其特征在于：所述视觉相机为2个，分别设置在电动卡车的前后。
8.根据权利要求5所述的可自动驾驶的双向行驶电动卡车，其特征在于：所述侧视相机为4个，分别设置在电动卡车的前后和左右侧面，且镜头方向朝下。
9.根据权利要求5所述的可自动驾驶的双向行驶电动卡车，其特征在于：所述超声波雷达为24个，均匀设置在电动卡车四周。
10.根据权利要求1所述的可自动驾驶的双向行驶电动卡车，其特征在于：还包括人机交互与监控子系统，所述人机交互与监控子系统包括
T-BOX，用于接收高精度地图路径规划信息并转发给自动驾驶控制器；
云平台，用于接收操作面板输出的车辆调度信息，并根据所述车辆调度信息进行高精度地图路径规划，以及将高精度地图路径规划信息发送至T-BOX；
操作面板，用于供用于输入车辆调度信息；
监控摄像头，用于在车辆行驶过程中将拍摄到的画面信息实时传输到云平台。
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