CN111103151A - 智能驾驶测试行人目标 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种智能驾驶测试行人目标，设置在运动平台上，包括上躯干、大臂、小臂、大腿、小腿、摆臂装置、摆腿装置；摆臂装置包括设置在上躯干中的第一电机，第一电机驱动两大臂交叉摆动；摆腿装置包括基座、第二电机、曲柄摇杆机构和升降台；基座设置在上躯干上，第二电机设置在基座上；曲柄摇杆机构分设在基座的两侧，其曲柄与第二电机连接，其摇杆与大腿连接，曲柄摇杆机构驱动两大腿交叉摆动；升降台与基座的下部滑动连接并在基座上做靠近或远离第二电机的往复运动，升降台的下端还与运动平台连接。本发明解决了现有的人体模型无法模拟人运动时候的摆腿摆臂姿态以及身体在竖直方向的升降姿态的问题。

Description

智能驾驶测试行人目标

技术领域

本发明属于智能驾驶领域，特别是涉及一种智能驾驶测试行人目标。

背景技术

智能驾驶技术飞速发展，智能驾驶汽车越来越普及，以配备毫米波雷达和激光雷达为代表的智能驾驶车辆逐渐进入到生活。先进驾驶辅助系统(Advanced DriverAssistance System)，简称ADAS，在智能领域应用广泛，它是利用安装于车上的各式各样的传感器，在第一时间收集车内外的环境数据，进行静、动态物体的辨识、侦测与追踪等技术上的处理，从而能够让驾驶者在最快的时间察觉可能发生的危险，以引起注意和提高安全性的主动安全技术。ADAS采用的传感器主要有摄像头、雷达、激光和超声波等，可以探测光、热、压力或其它用于监测汽车状态的变量。

各汽车企业或研究机构在研究汽车ADAS功能时，需要对车辆进行行人的自动识别和避让测试。使用真人进行测试过于危险。目前存在的ADAS测试实验中，使用到的测试道具为纸箱、人型纸板、充气人、服装店的模特或者静态的不可动的人体模型，这些简易的道具仿真程度较低，无法模拟人运动时候的摆腿摆臂姿态以及身体在竖直方向的升降姿态。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术中汽车ABE测试用的人体模型仿真程度较低的问题，提出一种智能驾驶测试行人目标。

本发明提供一种智能驾驶测试行人目标，设置在运动平台上，包括上躯干、大臂、小臂、大腿、小腿、摆臂装置和摆腿装置；

所述摆臂装置包括设置在所述上躯干中的第一电机，所述第一电机驱动两所述大臂交叉摆动；

所述摆腿装置包括：

基座，设置在所述上躯干中；

第二电机，设置在所述基座上；

曲柄摇杆机构，分设在所述基座的两侧，其曲柄与所述第二电机连接，其摇杆与所述大腿连接，所述曲柄摇杆机构驱动两所述大腿交叉摆动；以及

升降台，与所述基座的下部滑动连接并在所述基座上做靠近或远离所述第二电机的往复运动，所述升降台的用于与所述运动平台连接。

优选地，所述摆腿装置还包括连接所述第二电机和所述升降台，以驱动所述升降台升降的曲柄滑块机构。

优选地，所述第二电机的主轴从其主体的两端伸出，所述曲柄摇杆机构设置有两套且分设在所述主轴的两端；

所述曲柄包括与所述主轴的一端连接的左侧曲柄、与所述主轴的另一端连接的右侧曲柄；

所述曲柄摇杆机构还包括分设在所述基座左右两侧并分别与所述基座铰接的左侧摇杆和右侧摇杆；

所述曲柄摇杆机构还包括连接所述左侧摇杆和所述左侧曲柄的第一连杆，连接所述右侧摇杆和所述右侧曲柄的第二连杆；所述第一连杆与所述左侧曲柄的铰接轴和所述第二连杆与所述右侧曲柄的铰接轴关于所述主轴对称设置。

优选地，所述曲柄滑块机构包括设置在所述基座下端且相互平行设置的两导杆以及与所述导杆适配的滑动轴承；

所述升降台与所述滑动轴承连接，所述曲柄滑块机构还包括连接所述左侧曲柄和所述升降板的第三连杆以及连接所述右侧曲柄和所述升降板的第四连杆，所述第三连杆和第四连杆平行设置且同步运转。

优选地，所述左侧摇杆和右侧摇杆上设置有沿其杆体延伸方向设置的多个铰接孔，所述左侧摇杆上的铰接孔用于与所述第一连杆铰接，所述右侧摇杆上的铰接孔用于与所述第二连杆铰接。

优选地，所述大腿和小腿铰接设置，所述大腿和小腿的铰接轴的一侧还设置有多个限位轴，所述限位轴用于调整所述大腿和小腿之间的夹角，所述大腿和小腿的铰接轴以及所述限位轴为磁性轴。

优选地，所述第一电机和所述大臂之间设置有肩关节，所述肩关节包括设置在所述大臂上的第一关节部、与所述第一电机的转动轴连接的第二关节部以及连接所述第一关节部和第二关节部的第一磁性连接件。

优选地，所述大臂和小臂之间设置有肘关节，所述肘关节包括设置在所述大臂上的第三关节部、设置在所述小臂上的第四关节部、设置在所述第三关节部上的分度孔、设置在所述第四关节部上的分度销以及连接所述第三关节部和第四关节部的弹性件或第二磁性连接件。

优选地，所述第一电机包括两背向设置的驱动电机，两所述驱动电机的转动轴向所述上躯干的两侧伸出。

优选地，所述上躯干包括可拆卸连接的头胸部和腹臀部，所述摆腿装置设置在所述腹臀部，所述摇杆与所述大腿连接，所述升降台的下端与所述运动平台可拆卸连接。

本发明中行人目标的腿和手臂，能够根据不同的行进速度而进行不同速度不同角度的摆动，可以满足道路行人测试中的行人的行走、快走、跑步的多种测试需求。此外行人目标包含两个驱动电机，分别用于驱动其手臂和大腿。行人目标还可以模拟真人在奔跑过程中的身体距离地面的高度上的上下起伏。

附图说明

图1为智能驾驶测试行人目标的一实施例的结构示意图；

图2为图1实施例中摆腿装置的结构示意图；

图3为图1实施例中左侧曲柄和右侧曲柄的结构示意图；

图4为图2的右视图；

图5为图1实施例中摆腿装置的摆角范围的示意图；

图6为图1实施例中膝关节的结构示意图；

图7为智能驾驶测试行人目标的肩关节的一实施例中的结构示意图；

图8为中智能驾驶测试行人目标的肩关节的另一实施例中的结构示意图；

图9为中智能驾驶测试行人目标的肘关节的一实施例中的结构示意图。

具体实施方式

本发明提出一种智能驾驶测试行人目标，参照图1至图4，该智能驾驶测试行人目标包括上躯干、大臂21、小臂22、大腿31、小腿32、摆臂装置40、摆腿装置50和运动平台60。上躯干包括头部、颈部、胸部、腹部和臀部；其中，头部、颈部、胸部构成一体的头胸部11，腹部和臀部构成一体的腹臀部12，头胸部11和腹臀部12可拆卸连接，具体可采用磁吸连接。使得行人目标在受到撞击时在该连接部位可以断开，有效的避免了行人目标的损坏。根据实际使用时汽车的撞击方向为侧面撞击，磁铁的吸引力的分布为侧向较弱，前后方向的吸引力更强，来适应行人目标行进加速时产生的惯性力。行人目标胸部与腹部的连接也采用同样的方式进行。

此外，头胸部11和腹臀部12的外部还包裹轻质柔软多孔的非金属材料。所述的上臂、前臂、大腿31和小腿32则各自独立设置，由骨骼与骨骼外包覆的轻质柔软多孔稀疏的非金属材料构成。骨骼采用铝合金等金属材料如制成，骨骼也可由纤维增强塑料、玻璃纤维钢等复合材料制成。

摆臂装置40包括设置在所述上躯干中的第一电机41，所述第一电机41驱动两所述大臂21交叉摆动。在本实施例中所述第一电机41包括两背向设置的驱动电机，两所述驱动电机的转动轴向所述上躯干的两侧伸出，大臂21则与两驱动电机的转动轴连接，两驱动电机可选相互翻转的步进电机或伺服电机实现交叉摆动，且摆动角度可控。

摆腿装置50包括基座51、第二电机52、曲柄摇杆机构53和升降台54；其中，基座51设置在腹臀部12中，第二电机52设置在基座51上；曲柄摇杆机构53设置有两套且分设在所述基座51的两侧，其曲柄与所述第二电机52连接，其摇杆与所述大腿31连接，所述曲柄摇杆机构53驱动两所述大腿31交叉摆动。

具体的，第二电机52的主轴从其主体的两端伸出，所述曲柄摇杆机构53设置有两套且分设在所述主轴的两端；曲柄包括与所述主轴的一端连接的左侧曲柄53a、与所述主轴的另一端连接的右侧曲柄53e；所述曲柄摇杆机构53还包括分设在所述基座51左右两侧并分别与所述基座51铰接的左侧摇杆53b和右侧摇杆53f，以及连接所述左侧摇杆53b和所述左侧曲柄53a的第一连杆53c，连接所述右侧摇杆53f和所述右侧曲柄53e的第二连杆53g。所述第一连杆53c与所述左侧曲柄53a的铰接轴和所述第二连杆53g与所述右侧曲柄53e的铰接轴关于第二电机的主轴中心对称设置，以实现左侧摇杆53b和右侧摇杆53f的交错摆动。

升降台54与所述基座51的下部滑动连接并在所述基座51上做靠近或远离所述第二电机52的往复运动，所述升降台54的下端还与所述运动平台60连接。在本实施例中，升降台54可通过外部的直线电机驱动，实现往复运动以模拟人体在运动过程中在竖直方向的起伏。

此外，也可设置曲柄滑块机构54连接升降台54和第二电机52的主轴，有第二电机52驱动升降台54升降。具体的，所述曲柄滑块机构54包括设置在所述基座51下端且相互平行设置的两导杆54a以及与所述导杆54a适配的滑动轴承54b，升降台54与所述滑动轴承54b连接，所述曲柄滑块机构54与曲柄摇杆机构53共用曲柄，所述曲柄滑块机构54还包括连接所述左侧曲柄53a和所述升降板的第三连杆54c以及连接所述右侧曲柄53e和所述升降板的第四连杆54d，所述第三连杆54c和第四连杆54d平行设置且同步运转。

运动平台60包括运动部和设置在运动部上的安装部，安装部包括安装杆，该安装杆与升降台54之间通过磁性连接，运动部可选AGV小车等自动运动装置，可按照既定轨迹运动且运动速度实时可控。

为更加真实地的模拟行人的对电磁波的反射吸收特性，需要对行人目标内部的具有极强的毫米波反射特性的金属零件采取屏蔽措施。在本发明的一种实施例中，设定行人目标中只有表面覆盖的衣物对毫米波具有反射作用，在表面的衣物下，在含有金属零件的部位，包覆有具有毫米波吸收特性的材料。这样，避免了金属零件对行人目标对毫米波的反射性能(特别是RCS值)的影响。

行人目标外部覆盖的衣物为具有特殊涂层的纺织物。该纺织物能够被毫米波雷达检测识别，使得行人目标具有同真人相同的RCS值。覆盖的纺织物在不同的部位模仿真人的对应的部位的颜色，头顶的部位模拟人的头发，可以是黑色、黄色、棕色、金色或者秃顶的皮肤色，在对应真人的上衣与下裤和鞋子的部位，纺织物的颜色可以是黑色红色白色等任意颜色，在对应于真人的皮肤裸露的部位，纺织物的颜色可以是黑白黄三种颜色。在本发明的另一种实施例中，将特殊的涂层涂覆在行人目标的柔软材质上，同样使其具有类人的RCS值。在本发明的进一步实施例中，行人目标的覆盖衣物或行人目标外部包裹的轻质柔软多孔的非金属材料中还加入了可以发热的元件，模拟真人的体温与温度分布，使行人目标可以被搭载有红外检测识别设备的车辆探测到，该功能特别适用于夜晚的道路试验。

在本发明的一种实施例中，行人目标内部除骨骼元件外的其他材料为轻质柔软多孔稀疏的非金属材料，特别是EPE泡沫或者EVA泡沫，使得在测试中，在与车辆发生碰撞的情况下，其不会对测试的车辆造成损坏。轻质柔软多孔稀疏的非金属材料的另一个优点是，毫米波可以将它穿透，或者换句话说，它不会反射毫米波，不会对行人目标的雷达反射参数RCS值造成影响。

在本发明中的行人目标中，为伺服电机提供能量的电池为可充电的蓄电池，蓄电池被包裹在前面所述的行人目标身体的柔软材质(如EPE泡沫)中。在本发明的一项实施例中，行人目标的两处伺服电机共用一个电源组，在受到汽车碰撞时，电源连接线会随着行人目标的胸部与腹部的断开而断开。本发明中的行人目标，包含具有控制电机转动、可无线发送和接受关于行人目标行进相关信息的电信息的电子元器件。

在本发明一实施例中，参照图1至图5，所述左侧摇杆53b和右侧摇杆53f上设置有沿其杆体延伸方向设置的多个铰接孔，所述左侧摇杆53b上的铰接孔用于与所述第一连杆53c铰接，所述右侧摇杆53f上的铰接孔用于与所述第二连杆53g铰接。通过改变第一连杆53c和第二连杆53g与摇杆的铰接点的位置来调整行人目标的大腿31的摆动角度。

如图5，C点安装位置的更改即LDC的变化会引起摇杆摆动角度θ的变化，且存在以下关系：

为了更加真实地模拟行人在运动中身体重心不断地上下变化的这一运动特征，在本发明中的进一步实施例中，行人目标距离地面的身体高度随大腿31的摆动周期性的变化，为上下移动提供动力的伺服电机与驱动大腿31摆动的电机为同一电机。

进一步的，参照图1至图6，所述大腿31和小腿32铰接设置，所述大腿31和小腿32的铰接轴的一侧还设置有多个限位轴34，所述限位轴34用于调整所述大腿31和小腿32之间的夹角，所述大腿31和小腿32的铰接轴为膝部铰接轴33，膝部铰接轴以及所述限位轴34为磁性轴。根据行人目标的不同的行进速度，其膝关节可以相应的设置在不同的角度。人在散步时，膝关节的角度最大，而在进行类似于百米冲刺的快跑时，小腿32向后弯曲，膝关节的角度可以减小到90度左右。基于这一事实，固定的将膝关节的角度设置为至少三个。

进一步的，参照图1至图8，第一电机41和所述大臂21之间设置有肩关节42，所述肩关节42包括设置在所述大臂21上的第一关节部42b、与所述第一电机41的转动轴连接的第二关节部42a以及连接所述第一关节部42b和第二关节部42a的第一磁性连接件。在本实施例中，如图7所示，第一磁性连接件包括设置在第一关节部42b中的第一磁铁42d和设置在第二关节部42a中的第二磁铁42e，两磁铁相互吸引使两关节部贴合在一起，此外在第一关节部42b和第二关节部42a之间设置有连接二者的销体42c。

在另一实施例中，如图8所示，第一磁性连接件包括设置在第一关节部42b中的两个第一磁铁42d和设置在第二关节部42a中的两个第二磁铁42e，两个第一磁铁42d和两个第二磁铁42e相互吸引使两关节部贴合在一起，省去了使用销体，结构更加简单。

在本发明中，参照图1至图9，所述大臂21和小臂22之间设置有肘关节23，所述肘关节23包括设置在所述大臂21上的第三关节部23a、设置在所述小臂22上的第四关节部23b、设置在所述第三关节部23a上的分度孔、设置在所述第四关节部23b上的分度销23d以及连接所述第三关节部23a和第四关节部23b的弹性件23c或第二磁性连接件。如图9，第三关节部23a的中间设置有通孔，第四关节部23b与第三关节部23a贴合的一面设置有与该通孔套接的凸起。分度销23d和分度孔的设置可用于调整大臂21和小臂22之间的夹角。弹性件23c优选设置在通孔中的拉簧，拉簧的一端与大臂21连接，另一端与小臂22连接以提供使第三关节与第四关节贴合的拉力。使用的弹簧的使得行人目标的柔性得到提升，在被测试车辆撞击时可以很好地释放能量从而避免了手臂肘关节23结构的损坏。此外也可设置相互吸引的磁铁提供贴合力。

进一步的，摆臂装置40除了设置两背向设置的驱动电机这一驱动方案外，也可采用摆腿装置50中单轴双端电机配合曲柄摇杆机构的方案来实现摆臂动作，在此不赘述。

本发明中的行人目标能够在多种层面上模拟真人的物理特性。其表面覆盖的衣物或自身材料使其具有同真人的毫米波雷达的反射特性(特别是RCS值，雷达散射截面(RadarCross section,缩写RCS))。其三维尺寸与真人的相同，可被激光雷达检测。其外观能够模拟真人的皮肤头发衣物，使其能够被搭载有摄像头的车辆识别。其内部的发热元件能够使其温度数值与分布同真人一样，使其能够被红外感应设备探测到。其存在的可动的关节部位能够模仿真人的行进与跑步，其有同真人的多普勒特性。其结构使其在被汽车撞击时，能够散成多个部分，既避免了对汽车的损伤，也能够使本发明中的行人目标能够多次使用(延长使用次数)。本发明中的行人目标的腿和手臂，能够根据不同的行进速度而进行不同速度不同角度的摆动，可以满足道路行人测试中的行人的行走、快走、跑步的多种测试需求。本发明中的行人目标包含两个驱动电机，分别用于驱动其手臂和大腿。本发明中的行人目标还可以模拟真人在奔跑过程中的身体距离地面的高度上的上下起伏。

在以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种智能驾驶测试行人目标，设置在运动平台上，其特征在于，包括上躯干、大臂、小臂、大腿、小腿、摆臂装置和摆腿装置；

所述摆臂装置包括设置在所述上躯干中的第一电机，所述第一电机驱动两所述大臂交叉摆动；

所述摆腿装置包括：

基座，设置在所述上躯干中；

第二电机，设置在所述基座上；

曲柄摇杆机构，分设在所述基座的两侧，其曲柄与所述第二电机连接，其摇杆与所述大腿连接，所述曲柄摇杆机构驱动两所述大腿交叉摆动；以及

升降台，与所述基座的下部滑动连接并在所述基座上做靠近或远离所述第二电机的往复运动，所述升降台用于与所述运动平台连接。

2.根据权利要求1所述的智能驾驶测试行人目标，其特征在于，所述摆腿装置还包括连接所述第二电机和所述升降台，以驱动所述升降台升降的曲柄滑块机构。

3.根据权利要求2所述的智能驾驶测试行人目标，其特征在于，所述第二电机的主轴从其主体的两端伸出，所述曲柄摇杆机构设置有两套且分设在所述主轴的两端；

所述曲柄包括与所述主轴的一端连接的左侧曲柄、与所述主轴的另一端连接的右侧曲柄；

所述曲柄摇杆机构还包括分设在所述基座左右两侧并分别与所述基座铰接的左侧摇杆和右侧摇杆；

所述曲柄摇杆机构还包括连接所述左侧摇杆和所述左侧曲柄的第一连杆，连接所述右侧摇杆和所述右侧曲柄的第二连杆；所述第一连杆与所述左侧曲柄的铰接轴和所述第二连杆与所述右侧曲柄的铰接轴关于所述主轴对称设置。

4.根据权利要求3所述的智能驾驶测试行人目标，其特征在于，所述曲柄滑块机构包括设置在所述基座下端且相互平行设置的两导杆以及与所述导杆适配的滑动轴承；

所述升降台与所述滑动轴承连接，所述曲柄滑块机构还包括连接所述左侧曲柄和所述升降板的第三连杆以及连接所述右侧曲柄和所述升降板的第四连杆，所述第三连杆和第四连杆平行设置且同步运转。

5.根据权利要求4所述的智能驾驶测试行人目标，其特征在于，所述左侧摇杆和右侧摇杆沿其杆体延伸方向设置的多个铰接孔，所述左侧摇杆上的铰接孔用于与所述第一连杆铰接，所述右侧摇杆上的铰接孔用于与所述第二连杆铰接。

6.根据权利要求1所述的智能驾驶测试行人目标，其特征在于，所述大腿和小腿铰接设置，所述大腿和小腿的铰接轴的一侧还设置有多个限位轴，所述限位轴用于调整所述大腿和小腿之间的夹角，所述大腿和小腿的铰接轴和限位轴为磁性轴。

7.根据权利要求1所述的智能驾驶测试行人目标，其特征在于，所述第一电机和所述大臂之间设置有肩关节，所述肩关节包括设置在所述大臂上的第一关节部、与所述第一电机的转动轴连接的第二关节部以及连接所述第一关节部和第二关节部的第一磁性连接件。

8.根据权利要求1所述的智能驾驶测试行人目标，其特征在于，所述大臂和小臂之间设置有肘关节，所述肘关节包括设置在所述大臂上的第三关节部、设置在所述小臂上的第四关节部、设置在所述第三关节部上的分度孔、设置在所述第四关节部上的分度销以及连接所述第三关节部和第四关节部的弹性件或第二磁性连接件。

9.根据权利要求1所述的智能驾驶测试行人目标，其特征在于，所述第一电机包括两背向设置的驱动电机，两所述驱动电机的转动轴向所述上躯干的两侧伸出设置。

10.根据权利要求1所述的智能驾驶测试行人目标，其特征在于，所述上躯干包括由头部、颈部和胸部一体设置构成的头胸部，以及由腹部和臀部一体设置构成的腹臀部，所述头胸部和腹臀部可拆卸连接的，所述摆腿装置设置在所述腹臀部，所述摇杆与所述大腿连接，所述升降台的下端与所述运动平台可拆卸连接。

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