CN112161816A - 用于装载假人目标物的小型主动驱动平台 - Google Patents

Abstract

本发明提供用于装载假人目标物的小型主动驱动平台，包括平台主体，用于提供支撑和安装部位；动力模块，设置在所述平台主体的下方，用于驱动所述平台主体运动；电气模块，安装在所述平台主体内，用于根据不同控制信号控制相应的单元作出反馈。与相关技术相比，本发明提供的用于装载假人目标物的小型主动驱动平台其具有超薄尺寸，灵活智能，试验精度高，可满足多目标协同的辅助测试工况。

Description

用于装载假人目标物的小型主动驱动平台

技术领域

本发明涉及无人驾驶测试技术领域，尤其涉及一种用于装载假人目标物的小型主动驱动平台。

背景技术

ADAS(Advanced Driving Assistance System)即高级驾驶辅助系统，是利用安装在车上的各式各样传感器(毫米波雷达、激光雷达、单\双目摄像头以及卫星导航)，在汽车行驶过程中随时来感应周围的环境，收集数据，进行静态、动态物体的辨识、侦测与追踪，并结合导航地图数据，进行系统的运算与分析，从而预先让驾驶者察觉到可能发生的危险，有效增加汽车驾驶的舒适性和安全性。

假人目标物，主要针对车辆行驶试验中用于模拟行人的样机模型，测试车辆辅助驾驶系统对于车辆与目标物相对运动可能导致碰撞的响应，假人拥有与真人接近的体格尺寸、视觉外观、雷达反射率、红外特征等物理属性，目前测试使用的行人假人不具备地面移动能力，在测试中必须配合配套的驱动平台使用。

现有车辆测试中使用的装载假人目标物的移动平台主要有两类。一类是使用不带驱动装置的假人装载平台，由布置在测试道路两边的设备通过拉绳牵引，这一类装载假人平台仅带滑轮，平台尺寸小，但是整套设备体积大，携带不便，测试前安装调试繁琐，且功能限制于驱动假人目标物直线运动；另一类装载基于AGV的平台自身集成了驱动系统、控制设备、GPS定位以及联网功能，这类产品较前一类部署简单、使用方便，可以控制任意路径运动，应用测试场景广阔，但是现有平台厚度较大(60mm以上)，主要应用于自行车或者摩托车类的目标物装载，假人目标物作为ADAS重要测试环节，目前市场上还没有专用于假人目标物额定的平台，而现有平台装载假人目标物时整体抬高装载假人离地面85mm以上，结构的厚尺寸造成雷达反射特性严重超标，无法真实模拟行人的相同物理属性，从而造成相关的试验无法进行有效模拟。

因此，有必要提供一种新型的用于装载假人目标物的小型主动驱动平台，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的用于装载假人目标物的小型主动驱动平台，其具有超薄尺寸，灵活智能，试验精度高，可满足多目标协同的辅助测试工况。

为了达到上述目的，本发明提供一种用于装载假人目标物的小型主动驱动平台，包括：

平台主体，用于提供支撑和安装部位；

动力模块，设置在所述平台主体的下方，用于驱动所述平台主体运动；

电气模块，安装在所述平台主体内，用于根据不同控制信号控制相应的单元作出反馈；

其中，所述动力模块包括悬架单元以及安装在所述悬架单元上的驱动单元，所述悬架单元包括调节座、与所述调节座连接的弹簧、与所述弹簧连接滑动推杆、套设在所述滑动推杆上的导向座、以及设置在所述滑动推杆远离所述弹簧一侧的随动轮；

所述驱动单元包括与所述滑动推杆的运动方向平行设置的驱动电机、与所述驱动电机同轴设置的输出轴、与所述输出轴垂直设置的传动轴、与所述传动轴连接的联轴器、与所述联轴器连接的同步轴、与所述同步轴同轴设置摆臂件以及设置在所述摆臂件上的驱动轮，所述驱动电机与所述滑动推杆的运动方向平行设置。

进一步，所述传动轴和所述输出轴通过锥齿轮对连接。

进一步，所述摆臂件沿所述滑动推杆的运动方向延伸设置，所述摆臂件与所述同步轴连接的一端还设有凸轮，所述凸轮与所述随动轮抵接。

进一步，所述摆臂件包括两平行间隔设置的摆臂以及设置在两所述摆臂之间的同步带轮，所述同步带轮的其中一个与所述同步轴同轴设置，剩余一个与所述驱动轮同轴设置。

进一步，所述电气模块包括控制单元，以及与所述控制单元连接的电机驱动单元、无线网卡模块、惯导模块、2.4G遥控模块、锂电池组、CAN总线通讯模块和悬架位置传感器。

进一步，所述平台主体包括用于给所述动力模块提供支撑的支撑架、设置在所述支撑架上的盖板、以及自所述中间盖板四周倾斜延伸的斜面板。

进一步，所述盖板的中间部位设有电磁铁组件，所述盖板四个边角部位设有永磁铁，所述盖板靠近所述电磁铁组件部位设有开关显示面板。

进一步，所述盖板上还设有GPS天线，所述GPS天线沿横向方向设置在盖板的两侧，并位于所述盖板和所述斜面板的连接部位。

进一步，所述倾斜的角度为20-25°。

与相关技术相比较，本发明的用于装载假人目标物的小型主动驱动平台有更小的整体尺寸特别是厚度尺寸，在车辆测试中模拟更接近真实情况，采用多系统冗余控制，确保平台进准运行的同时也安全可靠，用电磁铁组件安装假人比传统永磁磁铁使设备及测试车辆更加安全和方便，且作为测试用工具，小尺寸和重量使运输更加方便，有效的减少了部署时间，提高的测试效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1为本发明用于装载假人目标物的小型主动驱动平台的整体结构示意图；

图2为本发明用于装载假人目标物的小型主动驱动平台座的局部结构示意图；

图3为本发明的用于装载假人目标物的小型主动驱动平台座的驱动结构示意图；

图4为本发明的用于装载假人目标物的小型主动驱动平台座的电气系统架构图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1和图2，本发明提供一种用于装载假人目标物的小型主动驱动平台，包括：平台主体1，用于提供支撑和安装部位；动力模块2，设置在所述平台主体1的下方，用于驱动所述平台主体1运动；以及电气模块3，安装在所述平台主体1内，用于根据不同控制信号控制相应的单元作出反馈。

所述平台主体1包括用于给所述动力模块2提供支撑的支撑架11、设置在所述支撑架11上的盖板12、以及自所述盖板12四周倾斜延伸的斜面板13。所述倾斜的角度为20-25°，具体的倾斜角度为22.5°，倾斜方向自所述平台主体的顶部向地面的方向倾斜延伸形成，使得平台主体厚度可以达到33mm，表面平滑处理，平台主体用航空铝材料，降低雷达反射率。

所述盖板12的中间部位设有电磁铁组件121，所述盖板12四个边角部位设有永磁铁122，所述盖板12靠近所述电磁铁组件121部位设有开关显示面板123。

所述盖板12上还设有GPS天线124和无线天线125，所述GPS天线124和所述无线天线125沿横向方向设置在所述电磁铁组件121的两侧。

作为本方案的改进，用于装载假人目标物的电磁铁组件位于平台表面中央，用于装载安装于透明立管的假人目标物，电磁铁组件通过盖板来固定假人，目前普遍使用永磁磁铁固定，方式简便，但是盖板直径较小，采用的磁铁吸力较大，拆装假人目标物比较费力，且假人与平台连接磁力固定，测试场景中，测试车辆与假人发生碰撞时冲力较大，可能通过立管同时推翻平台，造成测试车辆与驱动平台的损伤，本方案使用的电磁铁组件连接方式，在拆装假人时可以控制电磁铁组件短时间通断方便安装，在碰撞测试场景中，控制单元通过相对位置数据预判碰撞时间，适时减小电磁铁组件吸力，避免试验中车辆撞翻平台风险。

请参阅图2和图3，所述动力模块2为四个，四个所述动力模块2分别设置在所述平台主体1的四个边角部位。所述动力模块2包括悬架单元21以及安装在所述悬架单元21上的驱动单元22，所述悬架单元21与所述驱动单元22相互垂直设置，能够很好的起到保护悬架，提高支撑力的作用。

所述悬架单元21包括设置在所述支撑架11上的调节座211、与所述调节座211连接的弹簧212、与所述弹簧212连接滑动推杆213、套设在所述滑动推杆213上的导向座214、以及设置在所述滑动推杆213远离所述弹簧212一侧的随动轮215。

测试环境中平台表面可能会受到测试车辆碾压，作为平台轮子及传动机构的保护，不同于普通AGV的轮子仅用于一般工况运动不带悬架机构，该平台设计承重远小于测试车辆一般重量，需要有合适的悬架使平台在受到超过悬架承重碾压力时，轮子能缩回平台内部，所述悬架单元利用凸轮机构传导悬架支承力，在增加的悬架同时并不占用垂直方向空间，使整体机构布置扁平化。

所述驱动单元22包括驱动电机221、与所述驱动电机221同轴设置的输出轴222、与所述输出轴222垂直设置的传动轴223、与所述传动轴223连接的联轴器224、与所述联轴器224连接的同步轴225、与所述同步轴225同轴设置摆臂件226以及设置在所述摆臂件226上的驱动轮227。

所述驱动电机221固定在所述支撑架11上，并与所述滑动推杆213的运动方向平行间隔设置。即安装在所述驱动电机221的输出方向与所述滑动推杆213的运动方向相向。

所述传动轴223和所述输出轴222通过锥齿轮对228连接。所述锥齿轮对228采用两个相互呈90°啮合的锥齿轮形成，以保证更好的力的传递作用。

所述摆臂件226沿所述滑动推杆213的运动方向延伸设置，所述摆臂件226与所述同步轴225连接的一端还设有凸轮229，所述凸轮229与所述随动轮215抵接。所述凸轮229自所述摆臂件226向所述随动轮215延伸形成，也就是说所述滑动推杆213与所述同步轴225垂直。

平台表面受车辆碾压时驱动轮收回平台主体内，起到保护悬架的作用，摆臂与凸轮固定连接，把垂直方向的支承力传递给随动轮，随动轮由安装于导向座上滑动推杆支承，弹簧与调节座提供滑动推杆可调的悬架支承力。

所述摆臂件226包括两平行间隔设置的摆臂2261以及设置在两所述摆臂2261之间的同步带轮2262，所述同步带轮2262的其中一个与所述同步轴225同轴设置，剩余一个与所述驱动轮227同轴设置。所述摆臂件226用于带动所述驱动轮227在受到压力时能够缩回平台主体内。

请参阅图2和图4，所述电气模块3包括控制单元31，以及与所述控制单元31连接的电机驱动单元32、无线网卡模块33、惯导模块34、2.4G遥控模块35、锂电池组36、CAN总线通讯模块37以及悬架位置传感器38。

所述控制单元31包括单片机311和车载PC端312，单片机用于电气模块3内部信号的采集和处理，车载PC端用于与远程终端连接，用于接收远程控制和远程反馈。

电机驱动单元32布置于平台主体1的四边角部位的驱动电机221边上，悬架位置传感器38布置于悬架摆臂2261旋转轴上，锂电池组36两个分别布置于平台主体1的两翼，控制单元31、无线网卡模块33、惯导模块34、2.4G遥控模块35布置在平台主体1中央，无线网卡模块33与无线天线125连接以便于和外设通讯同步控制信号，CAN总线通讯模块37同步内部控制信号，惯导模块34与GPS天线124练级提供导航定位支持，同时可以接收GPS信号和现场基站定位校准信号获得高精度定位，悬架位置传感器38用于检测悬架是否受碾压缩回平台内部，实时控制电机供电的通电保护驱动单元，控制单元31处理输入信号，协调远程终端于电机驱动器的控制，实现平台主体按设定的路径和速度运动，本方案增加了2.4G遥控模块35，可以对台运动进行简易控制，增加使用的方便性。此外，平台可通过2.4G通信模块35将平台的移动速度发送至假人目标物，假人目标物根据平台提供的移动速度进行相对应的手部和脚步摆动模拟。

本方案中控制部分使整个系统操作简单可靠，实验前：用户仅需设置平台的三个点起始点、碰撞点、终点的位置、速度和加速度，汽车的碰撞点和检测方向即可进行试验，当设置完成后开启“自动循环检查”可以使平台脱离人为控制而确保在安全情况下反复的进行实验。实验中：通过与实验车辆联动，能够准确的预算出在特定的时间启动平台按照预设的加速度和速度前进，以保证汽车和假人能够在预设碰撞点发生正碰。在小车的运动过程中，由于机械加工、装配、使用磨损等因素造成平台会有一定的偏离预设路线，这时候就需要根据高精度和高频率输出的GPS模块来进行定位，然后通过特定的算法来进行纠正。纠偏过程中涉及到多种控制因素共同配合作用，例如：偏离路线的距离PID算法、航向角的偏离PID算法、平台不同速度和转向时左右轮差关系式等，要想达到快速切入预设轨迹，这几种算法不能单独的使用，需要以特定的方式进行组合共同作用，这样才能保证响应快，控制精准。整个运动过程中，当实验车与假人距离过近时，系统会将假人磁力减弱以保证平台不会因为汽车撞击假人被掀翻卷入车底，对平台本身和汽车安全都是一种必要的保护机制；若平台运动过程中车辆碾压上来，可以通过机械限位开关及时的反馈迅速使电机失去使能，可以保护电机和延长其使用寿命；若检测完后实验车辆远离则启动平台回到起始点重新开始试验。实验后：系统会进行分析结果，判断实验车辆和平台是否有发生碰撞，若发生碰撞则可以算出碰撞时假人相对预设碰撞点的偏差，若未发生碰撞则可以推算出整个过程中汽车离假人的最近距离。

既然设计到运动控制，除了上面提及的保护机制，控制系统本身也是采用的冗余设计，单片机、PC和遥控装置任意一方出现问题，则使平台急停，这样才能确保平台的安全可靠。

与相关技术相比较，本发明的用于装载假人目标物的小型主动驱动平台有更小的整体尺寸特别是厚度尺寸，在车辆测试中模拟更接近真实情况，采用多系统冗余控制，确保平台进准运行的同时也安全可靠，用电磁铁组件安装假人比传统永磁磁铁使设备及测试车辆更加安全和方便，且作为测试用工具，小尺寸和重量使运输更加方便，有效的减少了部署时间，提高的测试效率。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种用于装载假人目标物的小型主动驱动平台，其特征在于，包括：

平台主体，用于提供支撑和安装部位；

动力模块，设置在所述平台主体的下方，用于驱动所述平台主体运动；

电气系统，安装在所述平台主体内，用于根据不同控制信号控制相应的单元作出反馈；

所述电气系统包括用于信号的采集和处理的控制模块，以及与所述控制模块连接的用于控制电机转动的电机驱动模块、用于远程通信的无线网卡模块、用于进行导航的惯导模块、用于遥控通信连接的2.4G遥控模块、用于提供电流的锂电池组、用于串行通信的CAN总线通讯模块和用于位置监测的悬架位置传感器。

2.根据权利要求1所述的用于装载假人目标物的小型主动驱动平台，其特征在于：所述动力模块包括悬架单元以及安装在所述悬架单元上的驱动单元，所述悬架单元与所述驱动单元相互垂直设置。

3.根据权利要求2所述的用于装载假人目标物的小型主动驱动平台，其特征在于：所述悬架单元包括设置在所述平台主体上的调节座、与所述调节座连接的弹簧、与所述弹簧连接滑动推杆、套设在所述滑动推杆上的导向座、以及设置在所述滑动推杆远离所述弹簧一侧的随动轮。

4.根据权利要求3所述的用于装载假人目标物的小型主动驱动平台，其特征在于：所述驱动单元包括与所述滑动推杆的运动方向平行设置的驱动电机、与所述驱动电机同轴设置的输出轴、与所述输出轴垂直设置的传动轴、与所述传动轴连接的联轴器、与所述联轴器连接的同步轴、与所述同步轴同轴设置摆臂件以及设置在所述摆臂件上的驱动轮。

5.根据权利要求4所述的用于装载假人目标物的小型主动驱动平台，其特征在于：所述传动轴和所述输出轴通过锥齿轮对连接。

6.根据权利要求4所述的用于装载假人目标物的小型主动驱动平台，其特征在于：所述摆臂件沿所述滑动推杆的运动方向延伸设置，所述摆臂件与所述同步轴连接的一端还设有凸轮，所述凸轮与所述随动轮抵接。

7.根据权利要求6所述的用于装载假人目标物的小型主动驱动平台，其特征在于：所述摆臂件包括两平行间隔设置的摆臂以及设置在两所述摆臂之间的同步带轮，所述同步带轮的其中一个与所述同步轴同轴设置，剩余一个与所述驱动轮同轴设置。

8.根据权利要求1所述的用于装载假人目标物的小型主动驱动平台，其特征在于：所述平台主体包括用于给所述动力模块提供支撑的支撑架、设置在所述支撑架上的盖板、以及自所述中间盖板四周倾斜延伸的斜面板。

9.根据权利要求8所述的用于装载假人目标物的小型主动驱动平台，其特征在于：所述盖板的中间部位设有电磁铁组件，所述盖板四个边角部位设有永磁铁，所述盖板靠近所述电磁铁组件部位设有开关显示面板，所述盖板上还设有GPS天线和无线天线，所述GPS天线和所述无线天线沿横向方向分别设置在所述电磁铁组件的两侧。

Images