CN111537235B - 一种油门踏板机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种油门踏板机器人，包括油门踏板夹紧装置、执行机构和动力机构，所述的执行机构包括伸缩杆和中空连接器，所述的中空连接器内活动安装有伸缩杆，该中空连接器一端螺纹连接有胀紧套组件，所述的伸缩杆一端穿过胀紧套组件与油门踏板夹紧装置相连，所述的中空连接器另一端套有导向连接器，该导向连接器一端连接有铁质的连接头，所述的中空连接器另一端的端部安装有磁铁，所述的导向连接器一端转动连接有摇臂，所述的摇臂与动力机构相连。本发明性价比较高，环境适应能力强，安全可靠，适用范围广泛。

Description

一种油门踏板机器人

技术领域

本发明涉及汽车试验设备技术领域，特别是涉及一种油门踏板机器人。

背景技术

自1980年以来，国外许多科研院校与公司相继开始研发驾驶机器人，德国STAHLE、英国ABD、日本HORIBA等已有成熟产品量产，但是存在价格贵、供货周期长与售后服务差等劣势。

国内驾驶机器人起步较晚，21世纪初才开始相关研究工作，像东南大学、北航、中国汽研等，目前还未有成熟产品，在其功能、性能、可靠稳定性、体积、控制系统等还有较大差距。

同时，驾驶机器人存在执行机构优化、快速适应不同车型或同一车型的能力、车辆控制精度与模拟人类驾驶员之间的平衡和各执行器之间的协调控制等研究难点，以及研制可用于ADAS测试的室外汽车驾驶机器人、在实现控制精度的前提下考虑不同驾驶风格对车辆测试的影响和运用各种先进控制方法提高驾驶机器人的性能等发展趋势。

通过市场调研分析，目前市面上还没有一款面向能耗和环境测试的室内转毂试验的自动驾驶机器人产品，且在自动挡汽车占据主流的今天，换挡机械手已成鸡肋；耗费巨资200万元采购ABD、STAHLE等全功能驾驶机器人进行转毂试验，大材小用，性价比低；新能源汽车和智能网联汽车飞速发展的今天，能耗和环境测试甚至ADAS和自动驾驶测试需求态势旺盛；目前市面上的腿式驾驶机器人，需占据主驾座位，无法适用乘员舱空调舒适性假人等。

所以，突破国外驾驶机器人的垄断和“卡脖子”技术以及产品实现国产化，势在必行。其中油门踏板机器人是其中较为重要的一个。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种油门踏板机器人，性价比较高，环境适应能力强，安全可靠，适用范围广泛。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种油门踏板机器人，包括油门踏板夹紧装置、执行机构和动力机构，所述的执行机构包括伸缩杆和中空连接器，所述的中空连接器内活动安装有伸缩杆，该中空连接器一端螺纹连接有胀紧套组件，所述的伸缩杆一端穿过胀紧套组件与油门踏板夹紧装置相连，所述的中空连接器另一端套有导向连接器，该导向连接器一端连接有铁质的连接头，所述的中空连接器另一端的端部安装有磁铁，所述的导向连接器一端转动连接有摇臂，所述的摇臂与动力机构相连。

作为对本发明所述的技术方案的一种补充，所述的中空连接器另一端的端部开有内凹槽，所述的磁铁嵌入到内凹槽并与内凹槽内壁粘接在一起。

作为对本发明所述的技术方案的一种补充，所述的中空连接器中部布置有一圈限位凸起。

作为对本发明所述的技术方案的一种补充，所述的油门踏板夹紧装置包括支架以及两个调节块，所述的支架上并排布置有若干个安装通孔组，选择其中两个安装通孔组通过连接螺钉与两个调节块对应连接，每个调节块的外侧均安装有一个夹爪，两个夹爪呈对称布置。

作为对本发明所述的技术方案的一种补充，每个调节块的外侧中部均开有限位凹槽，所述的夹爪一端卡入到限位凹槽内并通过固定螺钉固定。

作为对本发明所述的技术方案的一种补充，其中一个调节块连接有两个导向螺钉，另一个调节块可沿着导向螺钉滑动。

作为对本发明所述的技术方案的一种补充，所述的支架呈L型板状结构，该支架由竖直板和水平板组成，所述的竖直板一端与水平板组固定，该竖直板另一端的一侧设置有连接通孔，所述的水平板上并排布置有若干个安装通孔组。

作为对本发明所述的技术方案的一种补充，所述的摇臂与动力机构之间通过电磁离合器装置相连，所述的电磁离合器装置包括离合器壳体和驱动轴，所述的离合器壳体内部安装有电磁线圈主体，该电磁线圈主体内活动安装有驱动轴，所述的驱动轴外套有主动摩擦片和从动摩擦片，该驱动轴上设置有平键，所述的主动摩擦片上设置有与平键适配的键槽，所述的离合器壳体的两侧均设置有一个散热风机，该离合器壳体内部还安装有加热片，所述的电磁线圈主体上设置有温度传感器，所述的从动摩擦片一侧连接有摇臂，所述的动力机构与驱动轴相连。

作为对本发明所述的技术方案的一种补充，所述的离合器壳体顶部开有穿孔，该离合器壳体顶部位于穿孔一侧设置有固定座，所述的电磁线圈主体上设置有连接架，该连接架一端穿过穿孔通过紧固件与固定座相连。

作为对本发明所述的技术方案的一种补充，所述的离合器壳体与散热风机之间通过通风软管相连。

作为对本发明所述的技术方案的一种补充，所述的离合器壳体一侧与动力机构相连，该离合器壳体另一侧安装有基座，所述的摇臂的侧壁位于驱动轴的两侧对称布置有两个导向弧形槽，所述的基座的侧壁分别设置有短弧形槽和长弧形槽，所述的短弧形槽和长弧形槽均安装有一个导向连接件，两个导向连接件分别插入到对应的导向弧形槽内。

作为对本发明所述的技术方案的一种补充，所述的导向连接件包括依次相连的第一导向端、限位板、第二导向端和螺杆，所述的第一导向端伸入到导向弧形槽内，所述的第二导向端安装在短弧形槽或者长弧形槽内，所述的螺杆上连接有螺母，该螺母和限位板位于基座的两侧并夹紧基座。

作为对本发明所述的技术方案的一种补充，所述的驱动轴通过轴承与基座相连。

有益效果：本发明涉及一种油门踏板机器人，具有以下几个优点：

1、油门踏板夹紧装置可以夹紧不同型号大小的油门踏板，通用性较强；

2、电磁线圈主体上的温度传感器可以实时监控离合器壳体内部的温度，当温度过高时，两个散热风机启动不断向离合器壳体内部吹风，实现快速散热，当温度过低时，加热片工作使得离合器壳体内部的温度升高，设置这样一个稳定的温控机构，能够大大增强电磁离合器的环境适应能力；

3、调节两个导向连接件的位置，可以限定油门踏板的最大开度位置，从而满足车辆油门踏板行程要求；

4、旋松胀紧套组件，伸缩杆可以沿着中空连接器的内壁进行伸缩，调节伸缩杆和中空连接器的整体长度后，锁紧胀紧套组件，便可保证伸缩杆和中空连接器之间的相对位置不变，调节方便，适用范围广泛；

5、杆端球面联结器与摇臂之间通过快拆式球头锁紧销相连，拆装方便；

6、当车辆需要减速，松油门，油门踏板机器人会快速退回，为了防止退回过程中拉扯损坏油门踏板，退回时的拉力大于磁铁吸力时，磁铁与连接头断开连接，在导向连接器的约束下，中空连接器不会发生脱离，待均退回到初始位置，磁铁与连接头吸合，重新实现之间的无间隙硬连接，起到很好的油门保护措施。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明所述的执行机构的结构示意图；

图3是本发明所述的执行机构的内部结构示意图；

图4是本发明所述的中空连接器的结构示意图；

图5是本发明所述的油门踏板夹紧装置的结构示意图；

图6是本发明所述的油门踏板夹紧装置的结构示意图；

图7是本发明所述的调节块的结构示意图；

图8是本发明所述的电磁离合器装置的结构示意图；

图9是本发明所述的电磁离合器装置的内部结构示意图；

图10是本发明的结构示意图；

图11是本发明所述的基座的结构示意图；

图12是本发明所述的摇臂的结构示意图；

图13是本发明所述的导向连接件的结构示意图。

图示：1、摇臂，2、杆端球面联结器，3、快拆式球头锁紧销，4、导向连接器，5、胀紧套组件，6、伸缩杆，7、球面接头，8、螺杆，9、中空连接器，10、限位凸起，11、连接头，12、磁铁，13、油门踏板夹紧装置，14、执行机构，15、电磁离合器装置，16、动力机构，17、支架，18、调节块，19、夹爪，20、固定螺钉，21、导向螺钉，22、连接通孔，23、安装通孔组，24、连接螺钉，25、限位凹槽，26、离合器壳体，27、通风软管，28、散热风机，29、穿孔，30、固定座，31、紧固件，32、驱动轴，33、平键，34、连接架，35、电磁线圈主体，36、从动摩擦片，37、主动摩擦片，38、基座，39、短弧形槽，40、导向连接件，41、长弧形槽，42、导向弧形槽，43、轴承，44、第一导向端，45、限位板，46、第二导向端，47、螺母。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明的实施方式涉及一种油门踏板机器人，如图1-13所示，包括油门踏板夹紧装置13、执行机构14和动力机构16，油门踏板夹紧装置13用于夹紧油门踏板，动力机构16驱动摇臂1来回摆动，执行机构14作为中间传递的机构。

执行机构14包括导向连接器4、伸缩杆6和中空连接器9等部件，中空连接器9和导向连接器4均是呈套筒状，伸缩杆6安装在中空连接器9内并沿着中空连接器9内壁滑动；中空连接器9安装在导向连接器4内可沿着导向连接器4内壁滑动。

旋松胀紧套组件5，伸缩杆6可以沿着中空连接器9的内壁进行伸缩，伸缩杆6的一端伸出中空连接器9与油门踏板夹紧装置13相连，油门踏板夹紧装置13夹紧油门踏板，导向连接器4一端螺纹连接有铁质的连接头11，铁质的连接头11与中空连接器9端部安装的磁铁12吸住，连接头11一端旋接有杆端球面联结器2，该杆端球面联结器2与摇臂1之间通过快拆式球头锁紧销3相连，调节伸缩杆6和中空连接器9的整体长度后，锁紧胀紧套组件5，便可保证伸缩杆6和中空连接器9之间的相对位置不变。

在中空连接器9的端部加装圆柱形的磁铁12其目的是：油门踏板机器人模拟人类驾驶员踩踏油门，之间是相互接触的硬连接；当车辆需要减速，松油门，油门踏板机器人会快速退回，为了防止退回过程中拉扯损坏油门踏板，退回时的拉力大于磁铁12吸力时，磁铁12与连接头11断开连接，在导向连接器4的约束下，中空连接器9不会发生脱离，待均退回到初始位置，磁铁12与连接头11吸合，重新实现之间的无间隙硬连接。

所述的中空连接器9另一端的端部开有内凹槽，便于磁铁12的安装较为方便，磁铁12嵌入到内凹槽并与内凹槽内壁粘接在一起。

中空连接器9中部布置有一圈限位凸起10，车辆需要加速，踩油门，油门踏板机器人会快速伸出，连接头11推着带磁铁12的中空连接器9运动，当油门踏板机器人伸出的力过大时，导向连接器4一端会扣到限位凸起10上，分担磁铁12与连接头11之间的压力，避免磁铁12与连接头11之间严重损坏。

为了适用不同大小的油门踏板，设计了通用性的油门踏板夹紧装置13，油门踏板夹紧装置13包括支架17以及两个调节块18，支架17上并排布置有若干个安装通孔组23，可以选择其中两个安装通孔组23进行与两个调节块18对应连接。如图5所示，安装时，其中一个调节块18作为基准块，另一个调节块18作为活动块，一般先是将基准块通过连接螺钉24与支架17最左侧的安装通孔组23相连，视为基准，然后将两个导向螺钉21穿过活动块与基准块相连，活动块可以沿着导向螺钉21进行来回滑动，基准块的侧壁以及导向螺钉21的螺帽限制了活动块的活动范围，剩下的几个安装通孔组23每一个对应一种规格的油门踏板，选择一个安装通孔组23固定活动块。当然，基准块也不一定与支架17最左侧的安装通孔组23相连，根据油门踏板的位置，可以进行调整。基准块上的孔是螺纹孔，螺纹孔用于连接连接螺钉24；活动块上的孔是通孔，通孔是供连接螺钉24穿过的。

每个调节块18的外侧中部均开有限位凹槽25，所述的夹爪19一端卡入到限位凹槽25内并通过固定螺钉20固定。

其中一个调节块18连接有两个导向螺钉21，另一个调节块18可沿着导向螺钉21滑动。

所述的支架17呈L型板状结构，该支架17由竖直板和水平板组成，所述的竖直板一端与水平板组固定，该竖直板另一端的一侧设置有连接通孔22，所述的水平板上并排布置有若干个安装通孔组23。伸缩杆6的一端伸出中空连接器9并安装有球面接头7，伸缩杆6与球面接头7之间采用螺纹连接，该球面接头7一端穿过连接通孔22配合螺母与支架17连接。

所述的摇臂1与动力机构16之间通过电磁离合器装置15相连，所述的电磁离合器装置15包括离合器壳体26和驱动轴32，所述的离合器壳体26内部安装有电磁线圈主体35，该电磁线圈主体35内活动安装有驱动轴32，所述的驱动轴32外套有主动摩擦片37和从动摩擦片36，该驱动轴32上设置有平键33，所述的主动摩擦片37上设置有与平键33适配的键槽，所述的离合器壳体26的两侧均设置有一个散热风机28，该离合器壳体26内部还安装有加热片，所述的电磁线圈主体35上设置有温度传感器，所述的从动摩擦片36一侧连接有摇臂1，所述的动力机构16与驱动轴32相连。

电磁线圈主体35上的温度传感器可以实时监控离合器壳体26内部的温度，当温度过高时，两个散热风机28启动不断向离合器壳体26内部吹风，实现快速散热，当温度过低时，加热片工作使得离合器壳体26内部的温度升高，设置这样一个稳定的温控机构，能够大大增强电磁离合器的环境适应能力。

当电磁线圈主体35通电时，主动摩擦片37产生电磁力，从动摩擦片36与主动摩擦片37吸合，从动摩擦片36和摇臂4随着主动摩擦片37转动。从动摩擦片36上设置有弹簧片，平时不通电的情况下，从动摩擦片36与主动摩擦片37之间会有0.2mm的分离间隙。

所述的离合器壳体26顶部开有穿孔29，该离合器壳体26顶部位于穿孔29一侧设置有固定座30，所述的电磁线圈主体35上设置有连接架34，该连接架34一端穿过穿孔29通过紧固件31与固定座30相连。紧固件31其实就是普通的螺钉。

所述的离合器壳体26与散热风机28之间通过通风软管27相连。

所述的离合器壳体26一侧与动力机构16相连，该离合器壳体26另一侧安装有基座38，所述的摇臂1的侧壁位于驱动轴32的两侧对称布置有两个导向弧形槽42，所述的基座38的侧壁分别设置有短弧形槽39和长弧形槽41，所述的短弧形槽39和长弧形槽41均安装有一个导向连接件40，两个导向连接件40分别插入到对应的导向弧形槽42内。

所述的导向连接件40包括依次相连的第一导向端44、限位板45、第二导向端46和螺杆8，所述的第一导向端44伸入到导向弧形槽42内，所述的第二导向端46安装在短弧形槽39或者长弧形槽41内，所述的螺杆8上连接有螺母47，该螺母47和限位板45位于基座38的两侧并夹紧基座38。导向连接件40可以沿着短弧形槽39或者长弧形槽41进行位置调整，旋松螺母47，导向连接件40的第二导向端46可以沿着短弧形槽39或者长弧形槽41进行滑动，当两个导向连接件40位置调整好后，锁紧螺母47，螺母47和限位板45配合夹紧基座38，这样两个导向连接件40就固定不动了。导向连接件40的第一导向端44与导向弧形槽42配合限制摇臂1来回摆动的行程。

由油门踏板机器人驱动摇臂1使得油门踏板至车辆油门最大开度位置，拧紧螺母47，由导向连接件40限制最大油门开度踩踏位置，从而防止油门踏板机器人驱动力过大而踩坏油门踏板。调节两个导向连接件40的位置，可以限定油门踏板的最大开度位置，从而满足车辆油门踏板行程要求。

所述的驱动轴32通过轴承43与基座38相连，保证驱动轴32转动的稳定性。

Claims (10)

1.一种油门踏板机器人，包括油门踏板夹紧装置(13)、执行机构(14)和动力机构(16)，其特征在于：所述的执行机构(14)包括伸缩杆(6)和中空连接器(9)，所述的中空连接器(9)内活动安装有伸缩杆(6)，该中空连接器(9)一端螺纹连接有胀紧套组件(5)，所述的伸缩杆(6)一端穿过胀紧套组件(5)与油门踏板夹紧装置(13)相连，所述的中空连接器(9)另一端套有导向连接器(4)，该导向连接器(4)一端连接有铁质的连接头(11)，所述的中空连接器(9)另一端的端部安装有磁铁(12)，所述的导向连接器(4)一端转动连接有摇臂(1)，所述的摇臂(1)与动力机构(16)相连。

2.根据权利要求1所述的一种油门踏板机器人，其特征在于：所述的中空连接器(9)另一端的端部开有内凹槽，所述的磁铁(12)嵌入到内凹槽并与内凹槽内壁粘接在一起。

3.根据权利要求1所述的一种油门踏板机器人，其特征在于：所述的中空连接器(9)中部布置有一圈限位凸起(10)。

4.根据权利要求1所述的一种油门踏板机器人，其特征在于：所述的油门踏板夹紧装置(13)包括支架(17)以及两个调节块(18)，所述的支架(17)上并排布置有若干个安装通孔组(23)，选择其中两个安装通孔组(23)通过连接螺钉(24)与两个调节块(18)对应连接，每个调节块(18)的外侧均安装有一个夹爪(19)，两个夹爪(19)呈对称布置。

5.根据权利要求4所述的一种油门踏板机器人，其特征在于：每个调节块(18)的外侧中部均开有限位凹槽(25)，所述的夹爪(19)一端卡入到限位凹槽(25)内并通过固定螺钉(20)固定。

6.根据权利要求4所述的一种油门踏板机器人，其特征在于：其中一个调节块(18)连接有两个导向螺钉(21)，另一个调节块(18)可沿着导向螺钉(21)滑动。

7.根据权利要求1所述的一种油门踏板机器人，其特征在于：所述的摇臂(1)与动力机构(16)之间通过电磁离合器装置(15)相连，所述的电磁离合器装置(15)包括离合器壳体(26)和驱动轴(32)，所述的离合器壳体(26)内部安装有电磁线圈主体(35)，该电磁线圈主体(35)内活动安装有驱动轴(32)，所述的驱动轴(32)外套有主动摩擦片(37)和从动摩擦片(36)，该驱动轴(32)上设置有平键(33)，所述的主动摩擦片(37)上设置有与平键(33)适配的键槽，所述的离合器壳体(26)的两侧均设置有一个散热风机(28)，该离合器壳体(26)内部还安装有加热片，所述的电磁线圈主体(35)上设置有温度传感器，所述的从动摩擦片(36)一侧连接有摇臂(1)，所述的动力机构(16)与驱动轴(32)相连。

8.根据权利要求7所述的一种油门踏板机器人，其特征在于：所述的离合器壳体(26)顶部开有穿孔(29)，该离合器壳体(26)顶部位于穿孔(29)一侧设置有固定座(30)，所述的电磁线圈主体(35)上设置有连接架(34)，该连接架(34)一端穿过穿孔(29)通过紧固件(31)与固定座(30)相连。

9.根据权利要求7所述的一种油门踏板机器人，其特征在于：所述的离合器壳体(26)一侧与动力机构(16)相连，该离合器壳体(26)另一侧安装有基座(38)，所述的摇臂(1)的侧壁位于驱动轴(32)的两侧对称布置有两个导向弧形槽(42)，所述的基座(38)的侧壁分别设置有短弧形槽(39)和长弧形槽(41)，所述的短弧形槽(39)和长弧形槽(41)均安装有一个导向连接件(40)，两个导向连接件(40)分别插入到对应的导向弧形槽(42)内。

10.根据权利要求9所述的一种油门踏板机器人，其特征在于：所述的导向连接件(40)包括依次相连的第一导向端(44)、限位板(45)、第二导向端(46)和螺杆(8)，所述的第一导向端(44)伸入到导向弧形槽(42)内，所述的第二导向端(46)安装在短弧形槽(39)或者长弧形槽(41)内，所述的螺杆(8)上连接有螺母(47)，该螺母(47)和限位板(45)位于基座(38)的两侧并夹紧基座(38)。

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