CN112292590B - 软目标移动平台 - Google Patents

Abstract

一种软目标移动平台(1)，包括至少一个驱动单元(11)，每个驱动单元具有电动机托架(12)。驱动电动机(21)优选地绕着电动机的中央纵向轴线轴颈安装在电动机托架中。驱动轮(6)驱动连接到驱动电动机，通过杠杆臂(31)使驱动轮的旋转轴偏离中央纵向轴线。在使用中，杠杆臂具有水平长度，因而轮负载倾向于使电动机相对于电动机托架绕纵向轴线旋转。弹簧(32)作用在驱动电动机与托架之间，以抵消轮负载的旋转。

Description

软目标移动平台

技术领域

本发明涉及一种软目标移动平台。

背景技术

在动态研究公司(Dynamic Research Inc(DRI))名下的一系列专利中描述了软目标移动平台。具体地，美国专利申请号8,447,509的摘要如下：

一种导向式软目标(Guided Soft Target(GST))系统和方法，提供用于评估各种防撞技术的通用测试系统和方法。该系统和方法可以用于在各种碰撞场景中复制CP的碰撞前运动，同时使物理风险最小化，同时始终如一地提供与被模拟的项目基本相同的传感器特征。各示例实施方式中的GST系统可以包括：可去除地附接到可编程的、自主导向的、自推进的动态运动元件(Dynamic Motion Element(DME))的、可以与无线计算机网络结合操作的软目标车辆或行人的形式。人们发现：DME的特定几何形状，使得测试车辆与GST的碰撞期间DME翻转并且撞击或以其它方式损坏或破坏典型测试车辆行驶的风险最小，同时使DME对GST的传感器特征的影响最小。

我们使用术语“软目标移动平台”，而DRI使用“动态运动元件”。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改进的软目标移动平台。

根据本发明的第一方面，提供一种软目标移动平台，包括：

·至少一个驱动单元，该驱动单元或每个驱动单元具有：

·电动机托架，

·驱动电动机，绕着电动机的中央纵向轴线轴颈安装在电动机托架中，

·驱动轮，驱动连接到驱动电动机，在使用中，通过具有水平长度的杠杆臂使驱动轮的旋转轴偏离中央纵向轴线，因而轮负载倾向于使电动机相对于电动机托架绕中央纵向轴线旋转，以及

·弹簧，作用在驱动电动机与托架之间，以抵消轮负载的旋转。

尽管轮和电子机的转子可以在从纵向轴颈轴线向转子和轮轴偏离的情况下同轴，但是优选地，轴颈轴线和转子轴线在轮轴偏移的情况下同轴，并且在电动机转子与轮之间设置有传动装置，该传动装置设置有杠杆臂。

弹簧可以是作用在托架与电动机主体之间的扭力弹簧。然而，优选地，弹簧是压缩弹簧或拉伸弹簧，沿轴颈轴线纵向地起作用，并且通过机构将施加到弹簧上的轮负载反作用到电动机主体。该机构可以包括具有方向变换器的连杆，例如钟形曲柄；但优选地包括：绕方向改变带轮并到达电动机主体的绞盘部上的缆绳。

可以设置本发明的单个驱动单元或者实际上比平台的轮的数量更少的驱动单元，在不为非驱动轮提供电动机的情况下，平台的其它轮可以以不同方式或相同方式被弹簧支撑。然而，优选地，平台的每个轮设有本发明的驱动单元。

优选地，为了使平台转向，通过为驱动单元的托架提供转向枢轴而使驱动单元或至少一些驱动单元可转向。尽管转向枢轴可位于各个托架的轮端，靠近轮的地面接触片放置；但是在优选实施方式中，转向枢轴靠近托架的中间放置，以限制在整个转向运动中对电动机、轮和托架的总体空间需求。

根据本发明第二方面，提供一种软目标移动平台，包括：

·位于前轴上的至少一个前转向轮；

·位于后轴上的至少一个后转向轮；

·一种机构，用于独立于或依赖于后轮和前轮而将前转向轮和后转向轮有选择地转向至各自的转向角，从而使平台大致围绕前转向轮和后转向轮的轴线的交叉点进行转向，

·该机构使得交叉点能够选择性地横向移动以执行转向运动量，前后移动以执行转向运动模式，以及

·用于控制转向量和模式的装置。

通常，软目标移动平台具有中央纵向轴线，并且转向轮布置为三个或四个轮，其中：

·至少一个轮沿中央纵向轴线布置在前轴位置，

·至少一个其他轮类似地布置在后轴位置，并且

·其它一个或多个轮布置在轴上，从而存在一个或两个前轮和一个或两个后轮。

如果单个轮设置在轴位置处，则其通常会大致位于中央纵向轴线上。

如果两个轮设置在轴位置处，则：

·它们通常会在中央纵向轴线的两侧基本等间距布置，并且

·优选地它们通常还会设置在沿中央纵向轴线的基本相同的位置处，

·在单个物理轴上，如驱动轴上，或者

·独立地位于假想轴上。

这些轴与中央纵向轴线大致成直角。然而，不需要相反侧的轮相对于中心轴线完全对称地定位。

我们可以设想前轴和后轴在中心轴线上，并且平衡轮在任一侧以保持平台水平。平衡轮可以布置为脚轮。

我们也可以设想多于四个轮的配置。

软目标移动平台可以在中央纵向轴线方向上比其宽度方向更长，轴横向于该轴线。在这种情况下，中央纵向轴线的位置和取向是不言而喻的。在优选实施方式中，软目标移动平台实际上是方形的。在这种情况下，中央纵向轴线的位置和取向是类似的。然而，为了避免疑问，可以说：轴线横向于轴，并且位于一个或其它轴上的任意两个轮之间的中间。

“彼此独立”转向是指：在转向中心位于轴中的非转向轴上的情况下，前轮转向而后轮不转向(即，保持直行)，或者后轮转向而前轮不转向(即，保持直行)。

“彼此依赖”转向是指：各个轮的转向是其它轮转向的函数。示例：

·所有轮，通常为四个转向相等，从而使平台沿斜直轴线转向，

·前轮的转向与后轮的转向相等且相反，从而使转向中心位于轴中间的横向轴线上；

·前轮的转向程度大于后轮，从而使转向中心位于后轴后方的横向轴线上。

应当理解，上文提及相等转向包括阿克曼转向的余量，从而相对于转向中心，内侧轮和外侧轮转向的实际角度不同。

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是根据本发明的软目标移动平台的立体图；

图2是图1的平台的侧视图；

图3是图1的平台的仰视图(没有底盖的情况)；

图4是与图3相似的视图，仅示出平台的一部分，但更详细；

图5是图1的平台的驱动单元的仰视图；

图6是处于回弹位置的图5的驱动单元的侧视图，以轮廓线示出轮；

图7是与图6类似，处于碰撞位置；

图8与图6类似，包括轮并且示出相对于电动机的杠杆臂；

图9是沿图8中的B-B线穿过轮轴中心的剖视图；

图10是沿图8中的C-C线穿过电动机转子轴中心的剖视图；

图11是驱动单元的悬架弹簧的立体图；

图12是驱动单元的整个悬架的立体图；以及

图13是平台的转向角图。

具体实施方式

参照附图，软目标移动平台1具有：

·主体2，设置有甲板3，软目标(未示出)可以通过夹具4安装在甲板3上。目标可以比平台长。因此，可以通过比模拟踏板或摩托车短的平台来支撑模拟踏板或摩托车。典型地，平台的尺寸适于容纳所模拟的行人的脚印；

·围绕中央甲板3的斜坡5，在发生模拟碰撞的情况下可以使车轮驶过平台；

·轮6，通常在斜坡的边缘6下方少量延伸，在斜坡与路面R(在路面R上使用平台)之间设置较小的离地间隙C。

图示的实施方式具有四个轮6，设置在各自操纵但在其它方面相同的驱动单元11中。每个具有大致“h”形托架12，上肢部件是转向臂14，两个下肢部件15在端部17处具有电动机轴颈16，并且中间部18承载一对向内指向的主销钉19，该主销钉19接合在固定于甲板3下侧的舌片20中。尽管参照“h”中的位置描述了肢部件，但是它们在使用平台时通常大致水平地布置。轴颈安装在肢部件15之间的电动机是DC电动机21，在不降低轮(轮必须很小)的旋转速度的情况下，可以具有较高的每分钟转数，以便以模拟速度驱动平台。在典型应用中，甲板在道路R上方约13mm，换言之，C通常是13mm。轴颈16包括滑动轴承22，该滑动轴承22在电动机的壳体24的端部处环绕套管23。轴颈与电动机内的转子轴承(未示出)同心。驱动端套管23与壳体24的部25紧固，为1:1的齿轮传动比。其具有与电动机输出轴27紧固的第一齿轮26，以及与第一齿轮啮合并与装配有轮6的输出轴29紧固的第二齿轮28，这些齿轮具有相等的齿数。

如图8所示，轮6相对于电动机布置在杠杆臂31处，由此轮负载倾向于使电动机相对于托架转动。该转动在每个驱动单元上由弹簧32抵抗，弹簧32在图5中不可见，但布置在与承载部18固定的板33上方。在板的上方是位于固定到板33的两个凸耳35、36之间的杆34。在该单元的轮端处的凸耳35承载带轮37，缆绳38围绕带轮37从电动机壳体中的绞盘槽39穿过。缆绳的一端固定在槽远离带轮的端部处的点40。缆绳的另一端穿过杆，并且在远离带轮的一端支承在关节41上，关节41压在支撑在杆上的弹簧压罩(spring cup)42上。弹簧压罩42具有用于关节延伸的槽43。可以理解的是，轮的向上运动拉紧缆绳并且沿着杆朝带轮拉动弹簧压罩。压罩42将缆绳中的轮负载引起的力传递到弹簧。

在平台的正常空载状态下，与电动机壳体部25紧固的支架45上的回弹止动件44，支撑在肢部件15的相应一者上，以保持缆绳38中的张紧和弹簧32中的压缩。如果平台被驶过，则斜坡的边缘7接地，相对于被下压的平台，轮被向上驱动。该动作在弹簧压缩的作用下使电动机转动。因而避免了驱动单元的损坏。应当注意的是，轮端肢部件15在46处是扇形的，以容纳轮轴29穿过的电动机壳体的部分25的套管23。

现在从平台的悬架转到平台的转向，四个驱动单元沿假想的前轴F和后轴R设置为前对和后对。当所有轮均与平台的中央纵向轴线A对准时，它们各自的轴线f、r被对准。转向臂14在其端部51处枢转，该端部51向内指向拉杆52的外端。它们的内端枢转至移位构件53。这由伺服电动机56驱动的导螺杆55承载。前轴的转向部件与后轴的转向部件之间没有机械连接。实际上，两个轴的机械部件、驱动、悬架和转向都是相同的，并且基于激活远程控制时设置平台行驶的方向，将两轴指定为前和后是任意的。平台上通常具有向前标记D。

应当注意的是，由于两轴的转向在机械上是独立的，因此可以运行伺服电动机，以用于以下任一目的：

·仅用于前轴架和轮的转向，例如具有前脚轮的手推车

·仅用于后轴架和轮的转向，例如具有后脚轮的手推车

·仅用于前、后轴架和轮的转向，例如具有前后脚轮的手推车，轮轴随机转向。

可以预期平台的轴距大于购物手推车的轴距，因此对于前脚轮手推车来说，平台将通过在手推车的后轴(即平台后方)的瞬时转向中心进行转向来模拟操纵。对于手推车后轮转向，则需要相反的操作。

参照图13可以理解如何实现这一点，图13中示出：

·前轮转向至角度α—左右轮之间的α的阿克曼差值δ小，

·后轮转向至角度β，

·前、后轮轴交点的交叉点，即转向中心S(显示为单点，尽管在实践中交点可能是小的四边形，从而产生了少量的车轮擦刮)，

·点S横向偏移，即以距离Q向中心轴线A的侧面偏移，表示转向的量。Q越小，平台方向的角变化率越大，并且

·该点沿纵向偏移，即在前、后轴F、R之间的中线L的前面或后面偏移了距离M，从而指定了转向方式。应当理解，例如对于手推车，根据其大小以及是前轮转向还是后轮转向产生固定的M，平台的前轮和后轮将根据期望的Q而转向至不同的角度α和β。也就是说，对于Q和M的期望值，容易确定角度α和β的实际值，即前、后转向构件53的位移以及伺服电动机56的角旋转。

在图1的特定情况下，M等于零，即轴交叉点/转向中心点S在中线L上。在这种情况下，轮以α＝-β相等且相反地转向。该模式为平台提供了最紧的转弯圆，这对于模拟行人转弯非常有用。

伺服电动机处于控制器57的控制下。通常，伺服电动机具有初始设置为M值的模式，并且从远程控制接收转向幅度信号Q。因此，伺服电动机计算并且应用适合于α和β的伺服信号。实际控制编程预期在本领域技术人员的能力范围内。

本发明并非受限于上述实施例的细节。例如，夹具4可以由在达到力阈值时释放的装置来代替，例如磁性保持器或维可牢尼龙搭扣垫或皮带。根据电动机的性能和平台所需的速度，电动机对轮的1:1齿轮传动可以由减速传动甚至超速传动来代替。

Claims (21)

1.一种软目标移动平台，包括：

·至少一个驱动单元，所述驱动单元或每个驱动单元具有：

·电动机托架，

·驱动电动机，绕着所述驱动电动机的中央纵向轴线经由轴颈安装在所述电动机托架中，

·驱动轮，驱动连接到所述驱动电动机，在使用中，通过具有水平长度的杠杆臂使所述驱动轮的旋转轴偏离所述中央纵向轴线，因而轮负载倾向于使所述驱动电动机相对于所述电动机托架绕所述中央纵向轴线旋转，以及

·弹簧，作用在所述驱动电动机与所述电动机托架之间，以在所述驱动电动机上沿周向施加反向作用力，从而抵消轮负载引起的驱动电动机的旋转，

其中：

·所述驱动电动机的纵向轴颈轴线与所述驱动电动机的转子的轴线同轴；

·轮轴偏离同轴轴线，并且

·在所述驱动电动机的转子与所述驱动轮之间设有传动装置，其中所述传动装置设有所述杠杆臂。

2.根据权利要求1所述的软目标移动平台，其中，所述弹簧是作用在所述电动机托架与电动机主体之间的扭力弹簧。

3.根据权利要求1所述的软目标移动平台，其中，所述弹簧是压缩弹簧或拉伸弹簧，沿所述纵向轴颈轴线纵向地起作用，并且通过机构将施加到所述弹簧上的轮负载反作用到所述电动机主体。

4.根据权利要求3所述的软目标移动平台，其中，所述机构是包括方向变换器的连杆，优选为钟形曲柄。

5.根据权利要求3所述的软目标移动平台，其中，所述机构包括：绕方向改变带轮并到达所述电动机主体的铰盘部上的缆绳。

6.根据权利要求1所述的软目标移动平台，其中，设置单个驱动单元或者实际上比所述平台的轮的数量更少的驱动单元，在不为非驱动轮提供电动机的情况下，所述平台的其它轮以不同方式或相同方式被弹簧支撑。

7.根据权利要求1所述的软目标移动平台，其中，所述平台的每个轮设有所述驱动单元。

8.根据权利要求1所述的软目标移动平台，其中，为了使所述平台转向，通过为所述驱动单元的托架提供转向枢轴而使所述驱动单元或至少一些驱动单元可转向。

9.根据权利要求8所述的软目标移动平台，其中，所述转向枢轴位于各个托架的轮端，靠近轮的地面接触片放置。

10.根据权利要求8所述的软目标移动平台，其中，所述转向枢轴靠近所述托架的中间放置，以限制在整个转向运动中对所述驱动电动机、轮和托架的总体空间需求。

11.根据前述权利要求中任一项所述的软目标移动平台，其中：

·前轴上至少有一个前轮可转向；

·后轴上至少有一个后轮可转向；

·设有一种机构，用于独立于或依赖于后轮和前轮而将前转向轮和后转向轮有选择地转向至各自的转向角，从而使所述平台大致围绕所述前转向轮和所述后转向轮的轴线的交叉点进行转向；

·所述机构使得所述交叉点能够选择性地横向移动以执行转向运动量，前后移动以执行转向运动模式，并且

·设有用于控制转向量和模式的装置。

12.根据权利要求11所述的软目标移动平台，其中：

·所述平台具有中央纵向轴线，并且

·转向轮布置为三个或四个轮，其中：

·至少一个轮沿所述中央纵向轴线布置在前轴位置，

·至少一个其他轮类似地布置在后轴位置，并且

·其它一个或多个轮布置在所述前轴和后轴上，从而存在一个或两个前轮和一个或两个后轮。

13.根据权利要求12所述的软目标移动平台，其中，设置在轴位置处的单个轮位于所述中央纵向轴线上。

14.根据权利要求12或13所述的软目标移动平台，其中，设置在轴位置处的两个轮：

·在所述中央纵向轴线的两侧基本等间距布置，并且

·优选地也设置在沿所述中央纵向轴线的基本相同的位置处，

·在单个物理轴上，如驱动轴上，或者

·独立地位于假想轴上。

15.根据权利要求12或13所述的软目标移动平台，其中，所述前轴和后轴与所述中央纵向轴线大致成直角。

16.根据权利要求11所述的软目标移动平台，被配置成：前轮和后轮在中心轴上，平衡轮在任一侧以使所述平台保持水平，所述平衡轮优选地布置为脚轮。

17.根据权利要求12或13所述的软目标移动平台，其中，所述平台在所述中央纵向轴线的方向上比其宽度方向更长，所述前轴和后轴横向于所述轴线。

18.根据权利要求12或13所述的软目标移动平台，其中，所述平台实际上是方形的，所述纵向轴线横向于所述前轴和后轴，并且位于所述前轴和后轴中的一个或另一个轴上的任何两个轮之间的中间。

19.根据权利要求12或13所述的软目标移动平台，其中，该选择性转向机构适于使所述前轮和所述后轮彼此独立地转向，因而轮中的前轮或后轮的转向与轮中的后轮或前轮的转向不是函数关系。

20.根据权利要求12或13所述的软目标移动平台，其中，所述选择性转向机构适于使所述前轮和所述后轮彼此依赖地转向，即彼此为函数关系。

21.根据权利要求20所述的软目标移动平台，其中所述函数使得：

·所有轮，通常为四个轮的转向相等，从而使所述平台沿斜直轴线转向，

·所述前轮的转向与所述后轮的转向相等且相反，从而使所述转向中心位于所述前轴和后轴之间的横向轴线上，

·所述前轮的转向程度大于所述后轮，从而使所述转向中心位于所述后轴的后方的横向轴线上，

其中，关于相等转向包括阿克曼转向的余量，从而相对于所述转向中心，内侧轮和外侧轮转向的实际角度不同。