CN112477593B - 无人汽车速度控制互锁执行机构 - Google Patents

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Abstract

本发明属于车辆结构技术领域，具体涉及一种无人汽车速度控制互锁执行机构，其包括：控制舵机、油门压板、刹车压板、传动轴、换向齿轮组、支撑底座、距离调节杆。所述控制舵机接收到车辆加速指令时，控制舵机正向转动，带动油门压板踩下，同时换向齿轮带动刹车压板摆臂抬起，实现车辆给油加速控制；当接收到车辆减速指令时，舵机反向转动，带动刹车压板踩下，油门压板抬起，车辆减速。该速度控制互锁执行机构杜绝了油门和刹车踏板同时踩下的问题，极大的提高了安全性，同时由于油门和刹车执行机构互锁，控制速度时，仅需控制油门或者刹车一个回路，为控制系统设计带来了很大的方便。

Description

无人汽车速度控制互锁执行机构
技术领域
本发明属于车辆结构技术领域，具体涉及一种无人汽车速度控制互锁执行机构。
背景技术
随着自动化专业发展成熟，无人驾驶汽车有着十分广阔的发展前景，尤其在军用领域，无人驾驶汽车不仅可以沿着设定的轨迹线行驶，还能将速度保持在要求的范围之内，无人驾驶汽车的速度控制目前比较常见的有以下几种方式：
1、无人驾驶汽车速度控制器直接转换为汽车能识别的CAN总线信号，针对具有自动泊车系统的高端汽车应用比较广泛，不如Google无人驾驶汽车，百度无人驾驶汽车等，均采用这种方案，该方案的优点是没有附属控制的连接件，驾驶员位置人员乘坐舒适，缺点是需要获取汽车厂家的汽车中控协议，需要获取车辆总线控制权，安装调试不具有普适性；
2、油门刹车组合控制：控制器根据当前车速和设定车速进行对比结算，根据偏差形成油门或刹车指令，双通道独立控制。比如车速低于设定速度时，控制器输出油门踩下指令，当车速高于设定速度时，控制器给出油门抬起，刹车踩下指令来控制车辆的行驶速度。这种方法主要问题在于独立控制容易造成油门刹车同时踩下或者同时抬起的现象，控制系统不容易闭环、对车辆损坏比较大，遇到道路不平整时，车辆很难保持设定车速；
3、采用步进电机将电机的转动转换为油门刹车执行机构的直线运动。这种方式应用比较广泛，操作比较直观，安装对车辆的损伤也比较小，问题是刹车和油门两通道只是通过软件实现了互锁功能，即当汽车油门踩下时，刹车自动抬起，刹车踩下时，油门自动抬起。但是，硬件并没有关联，两个控制电机独立控制，当出现控制器解算异常时，也会出现油门和刹车同时踩到底的现象，对手动档模式的汽车会严重损坏汽车变速箱。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何控制油门和刹车，实现油门和刹车执行机构互锁，杜绝油门和刹车同时作用带来的危险，提高无人驾驶的安全性，由于油门和刹车执行机构互锁，控制时，仅需要控制油门或者刹车一个回路，同时为控制系统设计带来了很大的方便。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种无人汽车速度控制互锁执行机构，其包括：控制舵机、传动轴、换向齿轮组、刹车压板、油门压板；
所述控制舵机用于接收控制器发出的控制指令，从而实现正向及反向旋转，模拟驾驶员的右脚操作，带动油门压板或刹车压板完成踩下和抬起动作；
所述传动轴用于将所控制舵机的圆周运动转换为准直线运动；
所述换向齿轮组为一组1:1减速比的换向齿轮组，用于实现所述油门压板和所述刹车压板的反向运动；
当所述控制舵机接收到车辆加速指令时，所述控制舵机正向转动，带动所述油门压板踩下，同时传动轴将控制舵机的圆周运动转换为直线运动，传动轴上的换向齿轮组带动刹车压板摆臂抬起，实现车辆给油加速控制；
当接收到车辆减速指令时，所述控制舵机反向转动，带动刹车压板踩下，同时传动轴将控制舵机的圆周运动转换为直线运动，传动轴上的换向齿轮组带动油门压板抬起，车辆减速。
其中，所述控制舵机接收汽车控制器的加速或减速指令信号，实现±120度旋转，通过传动轴控制换向齿轮组，所述换向齿轮组通过主动轴和从动轴的方向换向来控制油门踏板和刹车踏板实现无人汽车速度控制。
其中，所述机构还包括支撑底座，所述机构通过支撑底座与汽车底盘固连。
其中，所述支撑底座将换向齿轮组固定在传动轴上的相应位置，同时预留了刹车压板、油门压板安装位置及与车辆底盘固连的安装孔。
其中，所述换向齿轮组为两个减速比为1:1的圆齿轮，设置为可将主动轴和从动轴的方向换向，所述换向齿轮组通过传动轴与控制舵机相连。
其中，所述控制舵机用来接收控制器的转动指令信号接收到指令信号以后，控制舵机驱动进行线性分解转化为电机转角；所述转动指令信号为PWM控制信号或PPM控制信号。
其中，所述传动轴用于将控制舵机的执行旋转轴轴向延伸，以适应不同的车型控制需要。
其中，所述刹车压板用于将控制舵机的转轴运动转化为刹车的踩下抬起运动。
其中，所述油门压板用于将控制舵机的转轴运动转化为油门的踩下抬起运动。
其中，所述机构还包括距离调节杆，所述距离调节杆设有两套，分别对应刹车压板及油门压板；
对应所述刹车压板的距离调节杆用于将刹车压板及汽车刹车踏板的接触点沿着执行舵机轴径向移动，以适应不同的车型，不同的刹车踏板间距和行程距离；
对应所述油门压板的距离调节杆用于将油门压板及汽车油门踏板的接触点沿着执行舵机轴径向移动，以适应不同的车型，不同的油门踏板间距和行程距离。
(三)有益效果
与现有技术相比较，本发明提供一种无人汽车速度控制互锁执行机构，其用于控制油门和刹车，实现油门和刹车执行机构互锁，杜绝油门和刹车同时作用带来的危险，提高无人驾驶的安全性，由于油门和刹车执行机构互锁，控制时，仅需要控制油门或者刹车一个回路，同时为控制系统设计带来了很大的方便。
附图说明
图1为本图1一种无人汽车速度控制互锁执行机构组成
图2是一种无人汽车速度控制互锁执行机构原理图。
其中，1：控制舵机；2：刹车压板；3：传动轴；4：换向齿轮组；5：油门压板；6：距离调节杆；7：支撑底座。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
为解决上述技术问题，本发明提供一种无人汽车速度控制互锁执行机构，如图1-图2所示，其包括：控制舵机、传动轴、换向齿轮组、刹车压板、油门压板；
所述控制舵机用于接收控制器发出的控制指令，从而实现正向及反向旋转，模拟驾驶员的右脚操作，带动油门压板或刹车压板完成踩下和抬起动作；
所述传动轴用于将所控制舵机的圆周运动转换为准直线运动；
所述换向齿轮组为一组1:1减速比的换向齿轮组，用于实现所述油门压板和所述刹车压板的反向运动；
当所述控制舵机接收到车辆加速指令时，所述控制舵机正向转动，带动所述油门压板踩下，同时传动轴将控制舵机的圆周运动转换为直线运动，传动轴上的换向齿轮组带动刹车压板摆臂抬起，实现车辆给油加速控制；
当接收到车辆减速指令时，所述控制舵机反向转动，带动刹车压板踩下，同时传动轴将控制舵机的圆周运动转换为直线运动，传动轴上的换向齿轮组带动油门压板抬起，车辆减速。
其中，所述控制舵机接收汽车控制器的加速或减速指令信号，实现±120度旋转，通过传动轴控制换向齿轮组，所述换向齿轮组通过主动轴和从动轴的方向换向来控制油门踏板和刹车踏板实现无人汽车速度控制。
其中，所述机构还包括支撑底座，所述机构通过支撑底座与汽车底盘固连。
其中，所述支撑底座将换向齿轮组固定在传动轴上的相应位置，同时预留了刹车压板、油门压板安装位置及与车辆底盘固连的安装孔。
其中，所述换向齿轮组为两个减速比为1:1的圆齿轮，设置为可将主动轴和从动轴的方向换向，所述换向齿轮组通过传动轴与控制舵机相连。
其中，所述控制舵机用来接收控制器的转动指令信号接收到指令信号以后，控制舵机驱动进行线性分解转化为电机转角；所述转动指令信号为PWM控制信号或PPM控制信号。
其中，所述传动轴用于将控制舵机的执行旋转轴轴向延伸，以适应不同的车型控制需要。
其中，所述刹车压板用于将控制舵机的转轴运动转化为刹车的踩下抬起运动。
其中，所述油门压板用于将控制舵机的转轴运动转化为油门的踩下抬起运动。
其中，所述机构还包括距离调节杆，所述距离调节杆设有两套，分别对应刹车压板及油门压板；
对应所述刹车压板的距离调节杆用于将刹车压板及汽车刹车踏板的接触点沿着执行舵机轴径向移动，以适应不同的车型，不同的刹车踏板间距和行程距离；
对应所述油门压板的距离调节杆用于将油门压板及汽车油门踏板的接触点沿着执行舵机轴径向移动，以适应不同的车型，不同的油门踏板间距和行程距离。
实施例1
为解决上述技术问题，本实施例提供一种无人汽车速度控制互锁执行机构，其包括控制舵机、油门压板、刹车压板、传动轴、换向齿轮组、支撑底座、距离调节杆等，所述控制舵机用来接收控制器发出的控制指令可以实现±120度旋转，模拟驾驶员的右脚操作，带动油门压板或刹车压板完成踩下和抬起动作；所述传动轴将所控制舵机的圆周运动转换为准直线运动，一组1:1减速比的换向齿轮组实现了所述油门压板和所述刹车压板的反向运动。当所述控制舵机接收到车辆加速指令时，所述控制舵机正向转动，带动所述油门压板踩下，同时换向齿轮带动刹车压板摆臂抬起，实现车辆给油加速控制；当接收到车辆减速指令时，所述控制舵机反向转动，带动刹车压板踩下，油门压板抬起，车辆减速。
其中，所述控制舵机用来接收汽车控制器的转动指令信号，一般为PWM控制或PPM控制信号，接收到指令信号以后，舵机驱动进行线性分解转化为电机转角。
其中，所述刹车踏板将所述控制舵机的转轴运动转化为刹车的踩下抬起运动；
其中，所述传动轴将所述控制舵机的执行旋转轴轴向延伸，以适应不同的车型控制。
其中，所述换向齿轮组为两个减速比为1:1的圆齿轮，可以将主动轴和从动轴的方向换向；
其中，所述油门踏板将所述控制舵机的转轴运动转化为油门的踩下抬起运动；
其中，所述距离调节杆可以将所述刹车压板的接触点沿着执行舵机轴径向移动，以适应不同的车型，不同的刹车踏板、油门踏板间距和行程距离；
其中，所述支撑底座将所述换向齿轮和两个周固定在相应的位置，同时预留了速动控制模块的车辆底盘安装孔。
实施例2
本实施例如图2所示，所提供的无人汽车速度控制互锁执行机构，在尽量不改变汽车原有结构的前提下，在汽车底盘上安装支撑底座7，给控制器上电，完成控制舵机1转轴零度输出，确保油门压板5、刹车压板2的初始归零。给控制舵机1断电，在控制舵机1转轴上安装油门压板，按照车辆的刹车踏板的位置，调节距离调节杆6，确保与刹车压板2和汽车刹车踏板接触紧密；安装换向齿轮4和传动轴3，确保刹车压板2踩下最大行程时，油门压板5处于初始角度位置；按照车辆的油门踏板的位置，调节距离调节杆6，确保与油门压板5和汽车刹车踏板接触紧密；固定安装底座7，完成传动轴3、换向齿轮4以及执行舵机1轴的定位封装；将安装底座7通过螺纹固定在车辆底盘上。
汽车加速：控制舵机1(可以实现±120度旋转)接收到车辆加速指令时，控制舵机1正向转动，带动油门压板5踩下，传动轴3上将控制舵机1的圆周运动转换为直线运动，一组1:1减速比的换向齿轮组4带动刹车压板2摆臂抬起，实现车辆加速控制；
汽车减速：控制舵机1(可以实现±120度旋转)接受到车辆减速指令时，控制舵机1反向转动，带动刹车压板5踩下，传动轴3上将控制舵机1的圆周运动转换为直线运动，一组1:1减速比的换向齿轮组4带动油门压板5摆臂抬起，实现车辆减速控制。
上述技术方案所提供的无人汽车速度控制互锁执行机构，调试完成后，安装在不同的普通小轿车、SUV轿车上进行试验场跑车测试，从未出现过油门和刹车同时踩下、抬起的现象，未发生一次安全事故和车辆财产损坏事故。该无人汽车速度控制互锁执行机构模块化设计，安装方便，调节快速，对大多数汽车安装具有普适性。经过两年多的测试和外场试验验证表明该方案设计合理，工作可靠，使用方便，极大的提高了安全性。
综上，本发明属于车辆结构技术领域，具体涉及一种无人汽车速度控制互锁执行机构，其包括：控制舵机、油门压板、刹车压板、传动轴、换向齿轮组、支撑底座、距离调节杆。所述控制舵机接收控制器发出的控制指令，带动油门压板或刹车压板完成踩下和抬起动作；所述传动轴将舵机的圆周运动转换为准直线运动，所述转向齿轮实现了油门压板和刹车压板的反向运动，所述距离调节杆可以使该机构适应不同的车型，以及不同的油门踏板和刹车踏板间距位置。所述控制舵机接收到车辆加速指令时，控制舵机正向转动，带动油门压板踩下，同时换向齿轮带动刹车压板摆臂抬起，实现车辆给油加速控制；当接收到车辆减速指令时，舵机反向转动，带动刹车压板踩下，油门压板抬起，车辆减速。该速度控制互锁执行机构杜绝了油门和刹车踏板同时踩下的问题，极大的提高了安全性，同时由于油门和刹车执行机构互锁，控制速度时，仅需控制油门或者刹车一个回路，为控制系统设计带来了很大的方便。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种无人汽车速度控制互锁执行机构，其特征在于，其包括：控制舵机、传动轴、换向齿轮组、刹车压板、油门压板；
所述控制舵机用于接收控制器发出的控制指令，从而实现正向及反向旋转，模拟驾驶员的右脚操作，带动油门压板或刹车压板完成踩下和抬起动作；
所述传动轴用于将所控制舵机的圆周运动转换为准直线运动；
所述换向齿轮组为一组1:1减速比的换向齿轮组，用于实现所述油门压板和所述刹车压板的反向运动；
当所述控制舵机接收到车辆加速指令时，所述控制舵机正向转动，带动所述油门压板踩下，同时传动轴将控制舵机的圆周运动转换为直线运动，传动轴上的换向齿轮组带动刹车压板摆臂抬起，实现车辆给油加速控制；
当接收到车辆减速指令时，所述控制舵机反向转动，带动刹车压板踩下，同时传动轴将控制舵机的圆周运动转换为直线运动，传动轴上的换向齿轮组带动油门压板抬起，车辆减速；
所述机构还包括距离调节杆，所述距离调节杆设有两套，分别对应刹车压板及油门压板；
对应所述刹车压板的距离调节杆用于将刹车压板及汽车刹车踏板的接触点沿着执行舵机轴径向移动，以适应不同的车型，不同的刹车踏板间距和行程距离；
对应所述油门压板的距离调节杆用于将油门压板及汽车油门踏板的接触点沿着执行舵机轴径向移动，以适应不同的车型，不同的油门踏板间距和行程距离。
2.如权利要求1所述的无人汽车速度控制互锁执行机构，其特征在于，所述控制舵机接收汽车控制器的加速或减速指令信号，实现±120度旋转，通过传动轴控制换向齿轮组，所述换向齿轮组通过主动轴和从动轴的方向换向来控制油门踏板和刹车踏板实现无人汽车速度控制。
3.如权利要求1所述的无人汽车速度控制互锁执行机构，其特征在于，所述机构还包括支撑底座，所述机构通过支撑底座与汽车底盘固连。
4.如权利要求3所述的无人汽车速度控制互锁执行机构，其特征在于，所述支撑底座将换向齿轮组固定在传动轴上的相应位置，同时预留了刹车压板、油门压板安装位置及与车辆底盘固连的安装孔。
5.如权利要求1所述的无人汽车速度控制互锁执行机构，其特征在于，所述换向齿轮组为两个减速比为1:1的圆齿轮，设置为可将主动轴和从动轴的方向换向，所述换向齿轮组通过传动轴与控制舵机相连。
6.如权利要求1所述的无人汽车速度控制互锁执行机构，其特征在于，所述控制舵机用来接收控制器的转动指令信号接收到指令信号以后，控制舵机驱动进行线性分解转化为电机转角；所述转动指令信号为PWM控制信号或PPM控制信号。
7.如权利要求1所述的无人汽车速度控制互锁执行机构，其特征在于，所述传动轴用于将控制舵机的执行旋转轴轴向延伸，以适应不同的车型控制需要。
8.如权利要求1所述的无人汽车速度控制互锁执行机构，其特征在于，所述刹车压板用于将控制舵机的转轴运动转化为刹车的踩下抬起运动。
9.如权利要求1所述的无人汽车速度控制互锁执行机构，其特征在于，所述油门压板用于将控制舵机的转轴运动转化为油门的踩下抬起运动。
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