CN111868498B - 制动和加速机器人 - Google Patents

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Abstract

一种机器人，具有制动器操纵杆和加速器操纵杆(9、10)以及位于二者之间的旋转致动器(12)。驱动环(16)与致动器驱动构件(14)固定，并且在它们之间俘获用于制动器操纵杆(9)的轴颈轴承(17)，复位弹簧(19)作用在制动器操纵杆(9)上。杆通过相邻的凸轮构件(31)前进。无论输出驱动构件(14)从旋转致动器转动至何处，凸轮构件都相应地旋转。为施加制动，以图2中的顺时针驱动驱动构件(14)。为释放制动并执行加速，向后驱动驱动构件，并且凸轮构件以单向自由度从杆(9)脱离。驱动环(16)装载在中心“离合器”构件(35)上。中心构件(35)轴颈连接在承载离合器操作绕组(38)的固定离合器构件(36)中，以将中心构件(35)与轴颈连接在中心构件上的加速器驱动构件(39)接合在一起。中心驱动轴(41)与加速器驱动构件(39)固定，并且贯穿旋转致动器的长度。当绕组通电时，输出驱动构件(14)的旋转也被传递到用于加速器操纵杆(10)的中心驱动轴(41)。

Description

制动和加速机器人
技术领域
本发明涉及一种制动和加速机器人。
背景技术
制动和加速机器人用于重复、可再现的车辆测试。
通常，人们利用杠杆以通过推杆来操纵制动踏板和加速踏板。现有的机器人具有安装在地板平面的旋转致动器和安装在电动机顶部的驱动装置。这对于例如车辆中紧急控制车辆和/或驾驶车辆至实验开始的驾驶员来说，可能是不舒服的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改进的制动和加速机器人。
根据本发明，提供一种制动和加速机器人，包括：
·制动器操纵杆，
·加速器操纵杆，
·旋转致动器，用于驱动各个杆以操纵制动器和加速器，
·用于将来自旋转致动器的驱动力连接到各个杆的装置，其中，杆布置在旋转致动器的相反两端，使得杆中的一者的驱动力从一端的输出构件，穿过旋转致动器，到达另一端的杆。
优选地，驱动连接装置包括反向器，使得旋转致动器沿一个方向的旋转使制动器操纵杆移动以压下制动踏板，致动器沿另一方向的旋转使加速器操纵杆移动以压下加速踏板。
方便地，反向器布置成使旋转致动器的方向反向以移动加速器操纵杆。此外，对于加速器操纵杆很便利的是，其驱动力穿过旋转致动器。
通过设置反向器，可以设想将两个操纵杆永久齿轮啮合在一起，以彼此直接相反运动。为此，位于杆与踏板之间的推杆可具有单向自由度，从而允许各个杆从与踏板的静止位置相对应的位置退回。可选地，可在机器人本身中设置单向自由度，从而使用可调节的固定长度的推杆。
单向自由度是指各个部件的角度自由度或平移自由度，以当各个部件以某种意义的移动时能够从彼此退回，而当各个部件以另一种意义的移动时通过内部基台接触而成驱动接触。
作为一种可选的单向自由度，驱动连接装置可设置有位于旋转致动器与各操纵杆之间的一个或多个离合器。
在优选实施方式中，制动器操纵杆通过单向自由度凸轮操作，以将高力/低移位动作传递到制动踏板，并且设置离合器和减速器以将低力/高移位动作传递到加速器。
优选实施方式包括驱动构件，其从致动器紧固至制动器操纵杆驱动器和中心轴颈连接构件。致动器具有与机器人的基座紧固、同时也是中心构件的轴颈的壳体。制动器操纵部件轴颈连接在驱动构件、杆驱动器以及轴颈连接构件的组合件上。设置弹簧，以使制动器操纵杆返回到与制动踏板的释放相对应的止动器，并且使杆驱动器在加速器被压下时，以单向自由度进一步退回。
附图说明
为了帮助理解本发明，现在将通过示例并且参照附图来描述本发明的特定实施方式，其中：
图1是根据本发明的制动和加速机器人的立体图；
图2是与图1相似角度的机器人的分解图；
图3是从机器人的另一端观察的、与图2相似的视图；
图4是图1的机器人的离合器的多视角图。
具体实施方式
参照附图，制动和加速机器人1具有基座2，其包括以L角装配在一起的底板和后板3、4。制动器端外板5和内板6以及加速器端支架7紧固至板上。加速器端壳体8紧固至端支架7。在制动器端板5、6之间轴颈连接有制动器操纵杆9，在壳体8中轴颈连接有加速器操纵杆10。
在杆之间，旋转致动器12的外壳11与内端板6固定。致动器具有电动机和减速齿轮箱，通常为谐波传动，用于大幅度降低速度(通常减速比为100：1)。作为可商购的组件，电动机和齿轮箱均未单独描述或示出。输出驱动构件14贯穿内板6。
驱动环16与驱动构件14固定在一起，并且在它们之间俘获用于制动器操纵杆9的轴颈轴承17的内圈。设有固定的支撑环15、聚合物轴承环18和用于杆9的复位弹簧19，以使杆通常返回到紧靠位于端板5、6之间的止动器20。远离板3、4，板5、6之间的间隙由盖21封闭。盖21具有用于杆9的插槽22，由固定至杆的凸舌23封闭，以避免夹住衣物等。应当理解的是，杆可以前进，以通过固定至杆的推杆(未示出)压下制动踏板，抵抗使杆通常返回到底座24处的止动器的弹簧的回复力。
前进是通过凸轮构件31实现的，该凸轮构件31具有滚子32，在前进时，滚子32抵靠在底座24内侧的底座33。凸轮构件被布置成与制动器操纵杆9相邻，并且通过轴承17的外圈的保持器34与制动器操纵杆9隔开，并且与驱动环16固定。这样的布置使得无论旋转致动器的输出驱动构件14转动到任何位置，凸轮构件都相应地旋转。为了实施制动，通过致动器及驱动制动器操纵杆9的凸轮构件31，以图2中的顺时针驱动驱动构件14。为了释放制动，并且实施加速，向后驱动驱动构件，并且在滚子32和底座33之间，通过单向自由度使凸轮构件从杆9脱离。如下所述，中心“离合器”构件35上装载驱动环16。
中心构件35轴颈连接在固定的离合器构件36中，由盘37固持并且嵌入外端板5。固定构件装载离合器操作绕组38，用于将中心构件35与轴颈连接在中心构件上的加速器驱动构件39接合在一起。中心驱动轴41与加速器驱动构件39固定，并且贯穿旋转致动器的长度。在绕组通电时，输出驱动构件14的旋转也被传递至用于加速器操纵杆10的中心驱动轴41。然而，应当理解的是，如在常规驾驶时，当压下加速器或单独压下制动器时，只有当凸轮构件31以单向自由度从制动器操纵杆9退回时，即当制动器操纵杆没有前进时，中心轴才会与致动器接合。
中心轴通向加速器端壳体8，在加速器端壳体8中轴颈连接一对啮合的齿轮42、43。第一齿轮42与中心轴41固定，第二齿轮43与加速器操纵杆10固定。考虑到制动器端凸轮构件31可以从制动器操纵杆退回，应该理解由于两个齿轮的反向作用，沿制动器回退方向驱动旋转致动器，使加速器操纵杆前进。当以此种旋转即沿图2中的逆时针方向驱动时，离合器继续接合，加速器操纵杆将沿加速器被压下的方向前进。应当注意到，杆齿轮43的齿少于驱动齿轮42的齿，由此，加速器操纵杆的旋转速度大于制动器操纵杆的旋转速度。
因此，可以通过驱动旋转致动器以相反方向旋转，来操纵制动器和加速器这两者。致动器具有内部编码器，使得控制电路可以根据编码器的计数，将制动器执行到预期的程度，随后的设置步骤将在熟练的读者或至少是控制工程师的能力范围内。
加速器可以在接合部件的任意角度位置接合，因此，至少在包括离合器脱离的制动施加之后，旋转致动器的编码器不能用以确定加速器的位置。因此，在壳体8中设置有加速器位置编码器44，其具有与齿轮42和中心驱动轴41固定的编码轮45。编码轮45是比齿轮42具有更精细齿距的装置，从而实现精细的加速器控制。通过端口46控制机器人并且向机器人供电。
为使机器人归零，设置了接近开关47，用于检测凸轮构件31上的径向边缘48。
应当特别注意的是，所描述的机器人旨在用于“非-无驾驶员”测试，即待测车辆中有驾驶员时。对于这种测试，加速器操纵杆与制动器操纵杆之间的推杆是可伸缩的，以便能够将加速踏板和制动踏板压下至超出当前的机器控制位置。机器人在这种测试中具有特别的优势，因为除了这样的操纵杆之外，机器人略高于包括电动机和齿轮箱的致动器的高度。因此，机器人可被放置在低型车辆的驾驶员座位的前方，并且可以在不干扰驾驶员腿部的情况下使用。
本发明并非旨在限于上述机器人的细节。例如，加速器操纵杆可以设置有复位弹簧，但是由于加速踏板弹起，因而实际中没有必要设置复位弹簧，特别需记住的是，当不希望压下加速器时，应将离合器脱离。从理论上说，同样可以省掉制动器操纵杆的复位弹簧。然而，这可能会导致制动器拖滞。

Claims (15)

1.一种制动和加速机器人，包括：
• 制动器操纵杆，
• 加速器操纵杆，
• 旋转致动器，用于驱动各个杆以操纵制动器和加速器，
• 用于将来自所述旋转致动器的驱动力连接到各个杆的装置，其中，所述杆布置在所述旋转致动器的相反两端，使得所述杆中的一者的驱动力从一端的输出构件，穿过所述旋转致动器，到达另一端的杆，
其中，驱动连接装置包括反向器，使得所述旋转致动器沿一个方向的旋转使所述制动器操纵杆移动以压下制动踏板，所述致动器沿另一方向的旋转使所述加速器操纵杆移动以压下加速踏板。
2.根据权利要求1所述的制动和加速机器人，其中，所述反向器布置成使所述旋转致动器的方向反向以移动所述加速器操纵杆。
3.根据权利要求1所述的制动和加速机器人，其中，所述加速器操纵杆的驱动力穿过所述旋转致动器。
4.根据前述任一项权利要求所述的制动和加速机器人，其中，两个操纵杆永久齿轮啮合在一起，以彼此直接相反运动。
5.根据权利要求4所述的制动和加速机器人，其中，在所述杆与制动踏板和加速踏板之间设有推杆，所述推杆具有单向自由度，以便允许各个杆从与踏板的静止位置相对应的位置退回。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的制动和加速机器人，其中，所述制动器操纵杆和加速器操纵杆具有单向自由度，从而使用可调节的固定长度的推杆。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的制动和加速机器人，其中，所述驱动连接装置设置有位于所述旋转致动器与各操纵杆之间的一个或多个离合器。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的制动和加速机器人，其中，所述制动器操纵杆通过单向自由度凸轮操作，以将移位动作传递到所述制动踏板，并且设置离合器以将移位动作传递到所述加速器。
9.根据权利要求8所述的制动和加速机器人，包括：驱动构件，其从所述致动器紧固至制动器操纵杆驱动器，以便以单向自由度驱动所述制动器操纵杆，并且紧固至中心轴颈连接构件，以通过所述离合器驱动所述加速器操纵杆。
10.根据权利要求9所述的制动和加速机器人，其中，所述制动器操纵杆轴颈连接在所述驱动构件、所述杆驱动器以及所述中心轴颈连接构件的组合件上。
11.根据权利要求10所述的制动和加速机器人，包括弹簧，用于使所述制动器操纵杆返回到与所述制动踏板的释放相对应的止动器，并且使所述杆驱动器在所述加速器被压下时，以单向自由度进一步退回。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的制动和加速机器人，其中，所述离合器布置成将所述加速器的移位动作从所述中心轴颈连接构件传递至穿过所述旋转致动器的轴。
13.根据权利要求12所述的制动和加速机器人，其中，所述离合器包括位于中心构件轴颈连接的固定构件中的电磁绕组，以将所述中心构件和与穿过所述旋转致动器的轴固定的加速器驱动构件接合在一起。
14.根据权利要求12所述的制动和加速机器人，包括：用于初始化所述机器人的编码器，用于对所述加速器操纵杆的位置进行编码；以及检测器，用于检测制动器操纵杆驱动器的径向延伸边缘。
15.根据权利要求9至11中任一项所述的制动和加速机器人，包括位于两个操纵杆与制动踏板和加速踏板之间的推杆，所述推杆具有单向自由度，使得驾驶员能够超越所述机器人进行控制。
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