CN110884489B - 一种新能源汽车用底盘四周障碍物探测预警装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新能源汽车用底盘四周障碍物探测预警装置，包括汽车主体、第一激光测距传感器、探测器和中控台，所述汽车主体的引擎盖上固定装设有第一激光测距传感器，所述汽车主体的前端底盘位置上镶嵌有探测器，所述汽车主体的驾驶室内固定装设有中控台。本发明通过设置第一激光测距传感器和第二激光测距传感器两个激光测距装置，设置第一激光测距传感器和第二激光测距传感器的交点为基准点，且正常行驶时基准点与水平路面相重叠，当汽车通过凹陷路面时，通过第一激光测距传感器和第二激光测距传感器的测距，并将信号传递给电路板，经过电路板的分析对比基准点，可以计算出凹陷处的宽度以及深度，便于通过显示屏提前发出预警。

Description

一种新能源汽车用底盘四周障碍物探测预警装置

技术领域

本发明涉及底盘障碍物探测设备技术领域，具体为一种新能源汽车用底盘四周障碍物探测预警装置。

背景技术

新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源，或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车，随着科技的高速发展，新能源汽车技术也发展越来越快速，相较于以常规动力汽车，新能源汽车由于研发技术新颖，具备许多常规动力汽车上所不具备的高新技术功能，新能源汽车在使用时，通常会在其底盘部位安装有障碍物探测装置，以便于在行车时自动检验汽车底盘四周的情况，防止在汽车行驶过程中遇到不能通过的障碍路面而不自知，导致车辆剐蹭损坏。

现有的新能源汽车底盘四周障碍物探测预警装置通常是采用探测摄像头安装在汽车底盘下方，对汽车行驶前方路面进行持续视频探测，然而由于探测角度单一，现有的探测装置只能检测前方路面上的凸起，并不能完善检测路面上凹坑的宽度以及凹坑的深度，对于路面凹陷不能做到很好的预警，且现有的探测摄像头由于突出安装在汽车底盘上，当车辆停车时，异物或者小动物穿过汽车底部，容易对探测摄像头造成损坏，因此，为解决上述问题，提出一种新能源汽车用底盘四周障碍物探测预警装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新能源汽车用底盘四周障碍物探测预警装置，以解决上述背景技术中提出的目前的新能源汽车底盘探测装置仅仅可以检测凸起障碍物，不能检测道路上的凹陷宽度以及深度，且探测摄像头安装在底盘下方，容易被损坏的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种新能源汽车用底盘四周障碍物探测预警装置，包括汽车主体、第一激光测距传感器、探测器和中控台，所述汽车主体的引擎盖上固定装设有第一激光测距传感器，所述汽车主体的前端底盘位置上镶嵌有探测器，所述汽车主体的驾驶室内固定装设有中控台。

优选的，所述探测器包括探测器壳体、驱动电机、螺杆、第一滑动体、第二滑动体、转动螺套、弹簧、滑块、弧形毛刷、转轴、齿轮、设备载体、探测摄像头、第二激光测距传感器、透明保护罩，所述探测器壳体的上方固定装设有驱动电机，且驱动电机的转动输出轴上焊接固定有螺杆，所述探测器壳体的内壁上插设有第一滑动体，且第一滑动体的内壁上插设有第二滑动体，并且第二滑动体的顶端中间位置插设有转动螺套，所述第二滑动体的底端焊接固定有弹簧，且弹簧的底端固定装设有滑块，所述第一滑动体的底部焊接固定有弧形毛刷，所述第一滑动体的下方中间位置插设有转轴，且转轴的外侧固定有齿轮，所述转轴的一端固定焊接有设备载体，所述设备载体的左侧固定安装有探测摄像头，所述设备载体的左侧固定装设有第二激光测距传感器，所述设备载体的左端套设有透明保护罩。

优选的，所述探测器壳体的前后两侧内壁上开设有滑槽，且第一滑动体的前后两侧分别插设在探测器壳体内壁上开设的滑槽中，所述第一滑动体通过滑槽与探测器壳体设计为滑动结构。

优选的，所述转动螺套与第二滑动体设计为转动结构，所述转动螺套的中间位置开设有螺纹孔，所述螺杆插设在转动螺套内部开设的螺纹孔中，所述螺杆的外壁上开设有螺纹，所述螺杆通过螺纹与转动螺套设计为螺纹升降结构。

优选的，所述第一滑动体的侧壁上开设有滑槽，所述第二滑动体的前后两端分别插设在第一滑动体上开设的滑槽内，所述第二滑动体通过滑槽与第一滑动体设计为滑动结构，所述滑块插设在第一滑动体上开设的滑槽中，所述滑块通过滑槽与第一滑动体设计为滑动结构，所述滑块通过弹簧与第二滑动体设计为弹性伸缩结构。

优选的，所述设备载体通过转轴与第一滑动体设计为转动结构，所述滑块的下方焊接有齿条，且齿条上的齿牙与齿轮上的齿牙相适配，所述滑块上的齿条通过齿牙的啮合与齿轮设计为啮合转动结构，所述设备载体的左侧外壁上均匀开设有螺纹，所述透明保护罩的右端内壁上均匀开设有螺纹，所述透明保护罩通过螺纹的啮合与设备载体设计为螺纹连接结构。

优选的，所述中控台包括中控台外壳、电路板、显示屏和音频模块，所述中控台外壳的内部固定安装有电路板，所述中控台外壳的正面固定装设有显示屏，所述中控台外壳的正面固定安装有音频模块。

优选的，所述电路板的输入端通过导线与汽车主体内置电源的输出端设计为电连接，所述电路板的输出端通过导线与第一激光测距传感器、驱动电机、探测摄像头和第二激光测距传感器的输入端设计为电连接，所述第一激光测距传感器、探测摄像头和第二激光测距传感器的输出端通过导线与电路板的输入端设计为电性连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、通过设置第一激光测距传感器和第二激光测距传感器两个激光测距装置，设置第一激光测距传感器和第二激光测距传感器的交点为基准点，且正常行驶时基准点与水平路面相重叠，当汽车通过凹陷路面时，通过第一激光测距传感器和第二激光测距传感器的测距，并将信号传递给电路板，经过电路板的分析对比基准点，可以计算出凹陷处的宽度以及深度，便于通过显示屏提前发出预警。

2、通过设置探测摄像头进行前方路况探测，探测摄像头可以持续不断的将路面凸起画面传递给电路板，经过电路板的处理呈现在显示屏上，同时第一激光测距传感器和探测摄像头探测凸起位置的高度和距离，通过电路板进行对比分析，可以有效的测出凸起处的坡度，通过电路板分析车辆是否可以通过。

3、通过设置驱动电机带动螺杆进行转动，在螺纹的啮合作用下控制第一滑动体和第二滑动体向下伸出，通过设置弹簧支撑在第二滑动体和第一滑动体之间，同时设置滑块上的齿条与齿轮啮合，使得第一滑动体和第二滑动体在伸展完成后可，推动滑块可使得设备载体转动，通过转动使得透明保护罩与弧形毛刷滑动摩擦，使得弧形毛刷对透明保护罩进行刮刷，保障透明保护罩的洁净度，通过反向驱动驱动电机可使得设备载体收回探测器壳体内部，在不行驶是对探测摄像头和第二激光测距传感器进行防护，大大延长了该装置的防护性能以及使用寿命。

附图说明

图1为本发明的结构侧视示意图；

图2为本发明探测器展开时的结构侧视剖面示意图；

图3为本发明探测器收缩时的结构侧视剖面示意图；

图4为本发明滑块、转轴、齿轮和设备载体的结构连接侧视示意图；

图5为本发明中控台的结构俯视示意图；

图6为本发明探测凹陷边缘位置的工作示意图；

图7为本发明探测凹陷深度以及通过宽度的工作示意图；

图8为本发明探测凸起高度以及坡度的工作示意图；

图9为本发明的电路控制流程示意图。

图中：1、汽车主体；2、第一激光测距传感器；3、探测器；301、探测器壳体；302、驱动电机；303、螺杆；304、第一滑动体；305、第二滑动体；306、转动螺套；307、弹簧；308、滑块；309、弧形毛刷；310、转轴；311、齿轮；312、设备载体；313、探测摄像头；314、第二激光测距传感器；315、透明保护罩；4、中控台；401、中控台外壳；402、电路板；403、显示屏；404、音频模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-9，本发明提供的一种实施例：

一种新能源汽车用底盘四周障碍物探测预警装置，包括汽车主体1、第一激光测距传感器2、探测器3和中控台4，汽车主体1的引擎盖上固定装设有第一激光测距传感器2，第一激光测距传感器2的型号为HG-C1020，第一激光测距传感器2工作时，先由其内部的激光二极管对准目标发射激光脉冲，经目标反射后激光向各方向散射，部分散射光返回到传感器接收器，被光学系统接收，进行障碍物距离检测，第一激光测距传感器2呈向下倾斜状安装，汽车主体1的前端底盘位置上镶嵌有探测器3，探测器3包括探测器壳体301、驱动电机302、螺杆303、第一滑动体304、第二滑动体305、转动螺套306、弹簧307、滑块308、弧形毛刷309、转轴310、齿轮311、设备载体312、探测摄像头313、第二激光测距传感器314、透明保护罩315，探测器壳体301的上方固定装设有驱动电机302，且驱动电机302的转动输出轴上焊接固定有螺杆303，探测器壳体301的内壁上插设有第一滑动体304，探测器壳体301的前后两侧内壁上开设有滑槽，且第一滑动体304的前后两侧分别插设在探测器壳体301内壁上开设的滑槽中，第一滑动体304通过滑槽与探测器壳体301设计为滑动结构，工作时，第一滑动体304在探测器壳体301内部上上下滑动，可以将设备载体312收回或者伸出汽车主体1的底盘，使得该装置在不使用时缩回汽车主体1底盘内部，防止被外物损坏，有效的延长了该装置的使用寿命。

第一滑动体304的内壁上插设有第二滑动体305，并且第二滑动体305的顶端中间位置插设有转动螺套306，转动螺套306与第二滑动体305设计为转动结构，转动螺套306的中间位置开设有螺纹孔，螺杆303插设在转动螺套306内部开设的螺纹孔中，螺杆303的外壁上开设有螺纹，螺杆303通过螺纹与转动螺套306设计为螺纹升降结构，通过驱动电机302带动螺杆303转动，在螺纹的啮合作用下控制转动螺套306上升或者下降，使用时只需控制驱动电机302的转动方向即可稳定控制转动螺套306的上升或者下降，达到伸缩升降的目的，由于螺纹具有自锁性能，使得该装置升降结构稳固，大大提高了该装置的工作稳固性。

第二滑动体305的底端焊接固定有弹簧307，且弹簧307的底端固定装设有滑块308，第一滑动体304的侧壁上开设有滑槽，第二滑动体305的前后两端分别插设在第一滑动体304上开设的滑槽内，第二滑动体305通过滑槽与第一滑动体304设计为滑动结构，滑块308插设在第一滑动体304上开设的滑槽中，滑块308通过滑槽与第一滑动体304设计为滑动结构，滑块308通过弹簧307与第二滑动体305设计为弹性伸缩结构，使得在弹簧307的弹性支撑下，第二滑动体305向下推动时，第一滑动体304优先与滑块308向下移动，当第一滑动体304移动到固定位置时，继续推动可以推动滑块308向下移动，形成联动，便于实现设备载体312的升降和转动通过第二滑动体305的推动来实现，大大提高了该装置的联动性。

第一滑动体304的底部焊接固定有弧形毛刷309，第一滑动体304的下方中间位置插设有转轴310，且转轴310的外侧固定有齿轮311，转轴310的一端固定焊接有设备载体312，设备载体312的左侧固定安装有探测摄像头313，探测摄像头313的型号为QR-USBFHD01M，探测摄像头313是一种视频输入设备，其通过与电路板402相互配合，将采集到的视频信号传递给电路板402，经过电路板402的处理分析将视频显示到显示屏403上，设备载体312的左侧固定装设有第二激光测距传感器314，第二激光测距传感器314的型号为HG-C1020，第二激光测距传感器314与第一激光测距传感器2的焦点设置为与水平路面重叠，设备载体312的左端套设有透明保护罩315，设备载体312通过转轴310与第一滑动体304设计为转动结构，滑块308的下方焊接有齿条，且齿条上的齿牙与齿轮311上的齿牙相适配，滑块308上的齿条通过齿牙的啮合与齿轮311设计为啮合转动结构，设备载体312的左侧外壁上均匀开设有螺纹，透明保护罩315的右端内壁上均匀开设有螺纹，透明保护罩315通过螺纹的啮合与设备载体312设计为螺纹连接结构，当滑块308向下移动时，带动齿条向下移动，在齿牙的啮合作用下，使得齿轮311带动设备载体312转动，通过设备载体312的转动使得设备载体312左端的透明保护罩315与弧形毛刷309进行摩擦刮刷，通过弧形毛刷309对透明保护罩315表面进行清理，保障透明保护罩315的洁净度，由于透明保护罩315与设备载体312通过螺纹进行连接，使得透明保护罩315可以通过转动取下，便于对设备载体312上的探测摄像头313和第二激光测距传感器314进行维修维护，操作便捷。

汽车主体1的驾驶室内固定装设有中控台4，中控台4包括中控台外壳401、电路板402、显示屏403和音频模块404，中控台外壳401的内部固定安装有电路板402，电路板402包括单片机、电机控单元和视频处理单元，其中单片机的型号为STC89C52，其可以接收第一激光测距传感器2、探测摄像头313和第二激光测距传感器314的信号进行处理分析，电机控制单元的型号为TKS-M8，电机控制单元通过改变输向驱动电机302的电流方向，改变驱动电机302的转向，从而实现探测器3的伸出和收缩，视频处理单元的型号为ESP32-CAM，经过视频处理单元的处理，将电路板402上接收处理的探测摄像头313上传递过来视频信号呈现在显示屏403上，此为本领域技术人员公知技术，在此不做阐述，中控台外壳401的正面固定装设有显示屏403，中控台外壳401的正面固定安装有音频模块404，音频模块404的型号为TPA3116D2，音频模块404接收电路板402发出的信号，在道路障碍不能通过的情况下发声提醒驾驶人员，电路板402的输入端通过导线与汽车主体1内置电源的输出端设计为电连接，电路板402的输出端通过导线与第一激光测距传感器2、驱动电机302、探测摄像头313和第二激光测距传感器314的输入端设计为电连接，第一激光测距传感器2、探测摄像头313和第二激光测距传感器314的输出端通过导线与电路板402的输入端设计为电性连接。

工作原理：使用时，该装置通过导线与汽车主体1的内置电源相连接，使得汽车主体1的内置电源为本装置提供电力支持，随后，当汽车启动时，该装置通电启动；

使用时，新能源汽车被发动行驶，致使该装置通电启动，电路板402通电后控制驱动电机302通电启动，进行正转，驱动电机302带动螺杆303转动，在螺纹的啮合作用下，使得转动螺套306在螺杆303上向下移动，随后，转动螺套306带动第二滑动体305向下移动，由于弹簧307的弹性支撑起，使得第一滑动体304优先于滑块308先被第二滑动体305推动，使得设备载体312被推出汽车主体1的底盘，随后第二滑动体305继续推动下，使得滑块308在弹簧307的支撑下向下移动，通过滑块308下端固定的齿条与齿轮311相啮合，在齿牙的啮合作用下，使得设备载体312转动到设定好的角度，同时，在转动过程中透明保护罩315与弧形毛刷309相互摩擦，使得弧形毛刷309将透明保护罩315表面刷干净，同理，汽车主体1停止行驶时，电路板402控制驱动电机302反向转动，将设备载体312收回探测器壳体301的内部，致使探测器3整体处于汽车主体1底盘内部；

当汽车行驶时，探测摄像头313持续检测拍摄前方广角路况，将拍摄到的信号传递给电路板402，经过电路板402处理后传递给显示屏403显示出来，行驶时，第一激光测距传感器2和第二激光测距传感器314持续向前方发出激光进行测距，其角度均为倾斜设计，第一激光测距传感器2与第二激光测距传感器314的激光交点与水平路面保持重叠状态；

当前方路面凸起时，由于第一激光测距传感器2处于高处，其发出的激光可以测出凸起处上方与第一激光测距传感器2的距离，通过电路板402的分析处理，得到凸起处的高度以及其距离第一激光测距传感器2的距离，第二激光测距传感器314测量出凸起处底部到第二激光测距传感器314的距离，经过电路板402的分析对比第一激光测距传感器2和第二激光测距传感器314发出的激光交点，可以得出凸起处的高度以及其坡度，若该凸起处不能通过时，则电路板402控制音频模块404发出危险警告；

当前方道路凹陷时，第一激光测距传感器2和第二激光测距传感器314发出的激光持续探测前方路面路况，当第一激光测距传感器2与第二激光测距传感器314的激光交点刚刚脱离凹陷处的边缘位置时，由于路面凹陷，激光距离向远处延伸，第一激光测距传感器2和第二激光测距传感器314将信号传递给电路板402，电路板402记录该点位置，车辆继续向前行驶，使得第一激光测距传感器2和第二激光测距传感器314的激光交点向前移动，当车辆带动激光交点前移的距离超过汽车主体1本身对沟壑的越过极限距离时，此时激光交点仍不与水平地面重叠，则电路板402分析处理数据，第一激光测距传感器2和第二激光测距传感器314发出的激光照射在凹陷处的内部，将数据传递给电路板402分析，通过与激光交点做对比，得出凹陷处的深度，若凹陷深度大于车辆通行高度时，且凹陷宽度大于车辆轮胎通行宽度，则电路板402控制音频模块404发出警告，若凹陷深度大于车辆通行高度，且凹陷宽度小于车辆轮胎通行宽度时，则车辆正常通过，若凹陷深度小于车辆通行高度，则车辆正常通过。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (7)

1.一种新能源汽车用底盘四周障碍物探测预警装置，包括汽车主体（1）、第一激光测距传感器（2）、探测器（3）和中控台（4），其特征在于：所述汽车主体（1）的引擎盖上固定装设有第一激光测距传感器（2），所述汽车主体（1）的前端底盘位置上镶嵌有探测器（3），所述汽车主体（1）的驾驶室内固定装设有中控台（4）；

所述探测器（3）包括探测器壳体（301）、驱动电机（302）、螺杆（303）、第一滑动体（304）、第二滑动体（305）、转动螺套（306）、弹簧（307）、滑块（308）、弧形毛刷（309）、转轴（310）、齿轮（311）、设备载体（312）、探测摄像头（313）、第二激光测距传感器（314）、透明保护罩（315），所述探测器壳体（301）的上方固定装设有驱动电机（302），且驱动电机（302）的转动输出轴上焊接固定有螺杆（303），所述探测器壳体（301）的内壁上插设有第一滑动体（304），且第一滑动体（304）的内壁上插设有第二滑动体（305），并且第二滑动体（305）的顶端中间位置插设有转动螺套（306），所述第二滑动体（305）的底端焊接固定有弹簧（307），且弹簧（307）的底端固定装设有滑块（308），所述第一滑动体（304）的底部焊接固定有弧形毛刷（309），所述第一滑动体（304）的下方中间位置插设有转轴（310），且转轴（310）的外侧固定有齿轮（311），所述转轴（310）的一端固定焊接有设备载体（312），所述设备载体（312）的左侧固定安装有探测摄像头（313），所述设备载体（312）的左侧固定装设有第二激光测距传感器（314），所述设备载体（312）的左端套设有透明保护罩（315）。

2.根据权利要求1所述的一种新能源汽车用底盘四周障碍物探测预警装置，其特征在于：所述探测器壳体（301）的前后两侧内壁上开设有滑槽，且第一滑动体（304）的前后两侧分别插设在探测器壳体（301）内壁上开设的滑槽中，所述第一滑动体（304）通过滑槽与探测器壳体（301）设计为滑动结构。

3.根据权利要求1所述的一种新能源汽车用底盘四周障碍物探测预警装置，其特征在于：所述转动螺套（306）与第二滑动体（305）设计为转动结构，所述转动螺套（306）的中间位置开设有螺纹孔，所述螺杆（303）插设在转动螺套（306）内部开设的螺纹孔中，所述螺杆（303）的外壁上开设有螺纹，所述螺杆（303）通过螺纹与转动螺套（306）设计为螺纹升降结构。

4.根据权利要求1所述的一种新能源汽车用底盘四周障碍物探测预警装置，其特征在于：所述第一滑动体（304）的侧壁上开设有滑槽，所述第二滑动体（305）的前后两端分别插设在第一滑动体（304）上开设的滑槽内，所述第二滑动体（305）通过滑槽与第一滑动体（304）设计为滑动结构，所述滑块（308）插设在第一滑动体（304）上开设的滑槽中，所述滑块（308）通过滑槽与第一滑动体（304）设计为滑动结构，所述滑块（308）通过弹簧（307）与第二滑动体（305）设计为弹性伸缩结构。

5.根据权利要求1所述的一种新能源汽车用底盘四周障碍物探测预警装置，其特征在于：所述设备载体（312）通过转轴（310）与第一滑动体（304）设计为转动结构，所述滑块（308）的下方焊接有齿条，且齿条上的齿牙与齿轮（311）上的齿牙相适配，所述滑块（308）上的齿条通过齿牙的啮合与齿轮（311）设计为啮合转动结构，所述设备载体（312）的左侧外壁上均匀开设有螺纹，所述透明保护罩（315）的右端内壁上均匀开设有螺纹，所述透明保护罩（315）通过螺纹的啮合与设备载体（312）设计为螺纹连接结构。

6.根据权利要求1所述的一种新能源汽车用底盘四周障碍物探测预警装置，其特征在于：所述中控台（4）包括中控台外壳（401）、电路板（402）、显示屏（403）和音频模块（404），所述中控台外壳（401）的内部固定安装有电路板（402），所述中控台外壳（401）的正面固定装设有显示屏（403），所述中控台外壳（401）的正面固定安装有音频模块（404）。

7.根据权利要求6所述的一种新能源汽车用底盘四周障碍物探测预警装置，其特征在于：所述电路板（402）的输入端通过导线与汽车主体（1）内置电源的输出端设计为电连接，所述电路板（402）的输出端通过导线与第一激光测距传感器（2）、驱动电机（302）、探测摄像头（313）和第二激光测距传感器（314）的输入端设计为电连接，所述第一激光测距传感器（2）、探测摄像头（313）和第二激光测距传感器（314）的输出端通过导线与电路板（402）的输入端设计为电性连接。

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