CN113335304A - 汽车自动驾驶应急介入辅助操控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车自动驾驶应急介入辅助操控系统，包括：单手驾驶综合操控机构及单脚方向控制机构。双手可以完全离开方向盘，仅需使用单手或单脚即可实时掌控车辆，驾驶员可以选择舒适的坐姿愉快轻松的享受车辆自动驾驶功能，在车辆发生紧急情况时也可第一时间手动介入车辆操控，实施车辆避险动作。

Description

汽车自动驾驶应急介入辅助操控系统

技术领域

本发明涉及驾驶技术领域，特别涉及汽车自动驾驶应急介入辅助操控系统。

背景技术

在汽车的行驶过程中，需要全神贯注的驾驶，双手均放在方向盘上，脚也要放在相应的位置，全神贯注容易造成驾驶者疲劳，容易出现安全事故。

车辆自动驾驶行驶过程中，由于不能做到完全正常行驶，驾驶员需要双手放在方向盘上，或双手放在离方向盘很近的地方，随时准备车辆在遇到突发紧急情况时人工介入操控车辆，驾驶员长期处在这种状况下，会导致如下情况：

心理压力大：自动驾驶过程中，如果双手不放在方向盘上，驾驶员的心理压力会非常大，特别是高速行驶的时候，始终会担心出现紧急情况下是否能第一时间操控车辆成功避险；

驾乘舒适性差：自动驾驶过程中，如果驾驶员双手需要一直放在方向盘上，实际情况就是方向盘操控双手在左右晃动，如果放在离方向盘很近的位置同时又没有依托，那么整个驾驶过程很不舒适，体力付出也非常大，极易产生疲劳现象；

行驶安全性低：车辆自动驾驶过程中，如果双手离开方向盘做其他事情，一旦遇到紧急情况时再想手动介入操控车辆，将双手放到方向盘上，并且握住方向盘施加转向力，往往会耽误最宝贵的1-3秒处置时间。

基于以上三点考虑，如果可以设计一套可实时掌控方向并且可实时人工介入操控车辆方向和刹车的系统装置，就可以完美解决上述三点问题。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供了汽车自动驾驶应急介入辅助操控系统，其设有单手驾驶综合操控机构及单脚方向控制机构，双手可以完全离开方向盘，仅需使用单手或单脚即可实时掌控车辆，驾驶员可以选择舒适的坐姿愉快轻松的享受车辆自动驾驶功能，在车辆发生紧急情况时也可第一时间手动介入车辆操控，实施车辆避险动作。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

汽车自动驾驶应急介入辅助操控系统，包括：单手驾驶综合操控机构及单脚方向控制机构；

所述单手驾驶综合操控机构包括：转角同步传感器、刹车力矩传感器、档位信息传感器，所述转角同步传感器采集和方向盘同步角度同步方向的转向信号并通过信号线传输到转向数据处理器，将转向信号传送给转向电机实现车辆转向，所述刹车力矩传感器采集手动介入时的刹车信号和力度信号并通过信号线传输到刹车数据处理器，由处理器运算后传送给刹车油泵电机实现车辆刹车，所述档位信息传感器采集传输手动选择的档位信号并通过信号线传输到车辆综合数据处理中心运算；

所述单脚方向控制机构包括：脚部转向踏板及转角传感器，左脚进入方向控制待命状态时的踩踏体，采集转向信号并通过信号线传输到方向数据处理器，由处理器运算后，将转向信号传送给转向电机实现车辆转向，脚部踏板的圆周直径和方向盘一致，转向比例和方向盘的设定保持一致，踏板转轴直径和方向柱直径一致，转角传感器保持一致。

优选地，所述转角同步传感器、刹车力矩传感器及档位信息传感器接触连接用于单手介入操控车辆左右转向、喇叭、挂挡及制动功能的摇摆手柄，所述摇摆手柄上部设有喇叭按钮，所述摇摆手柄内侧设有手柄握持感应器。

优选地，所述转角传感器接触连接脚部转向踏板。

优选地，所述单手驾驶综合操控机构的转角同步传感器设有和车辆方向盘同步的角度行程锁止功能来实时限制单手驾驶综合操控机构的转向角度的结构；其结构包括：形状相同的前挡板及后挡板，所述前挡板及后挡板上部两侧及底端中部插设刹车行程滑杆，所述刹车行程滑杆上安装刹车行程传感器，所述刹车行程滑杆外侧套设刹车行程复位弹簧，所述前挡板及后挡板中部设有手柄摇杆，所述手柄摇杆卡设手柄摇杆复位弹簧，所述前挡板中部设有方向转角行程齿条，所述前挡板中部设有方向转角同步活动限位板运动槽，所述方向转角同步活动限位板运动槽内适配方向转角同步活动限位板，所述方向转角同步活动限位板连接方向转角同步活动限位板齿条，所述方向转角同步活动限位板运动槽一侧设有方向转角同步活动限位板锁止开关，所述方向转角同步活动限位板上设有方向转角同步活动限位板锁止孔，所述手柄摇杆下部设有转角传感器，所述转角传感器外侧套设转角传感器外齿轮，所述后挡板中部设有方向盘转角传感器输入数据处理器及同步电机，所述同步电机的输出轴固定连接同步电机齿轮，所述同步电机齿轮啮合方向转角同步活动限位板齿条。

优选地，所述前挡板及后挡板通过前后挡板固定螺丝固定，所述前挡板上设有适配手柄摇杆复位弹簧活动的手柄摇杆复位弹簧活动孔槽。

优选地，所述手柄摇杆通过轴承与前挡板及后挡板连接，所述手柄摇杆上部设有连接转角传感器的转角传感器输出线。

优选地，所述单手驾驶综合操控机构使用时机及操控方法：车辆在自动驾驶状态下，驾驶员双手离开方向盘，双脚离开踏板，这时驾驶员可以单手握持手柄3秒钟以上即进入手动介入综合操控实时待命状态，若发生紧急情况时，驾驶员手动介入车辆驾驶，实现第一时间操控车辆左、右转向及刹车，避免自动驾驶功能失效后由于双手不能迅速操控方向盘和脚部不能及时刹车而发生严重交通事故，实现紧急情况下的单手手动避险动作，人手离开手柄后手柄操控权限随即取消。

优选地，所述单脚方向控制机构使用时机及操控方法：车辆在自动驾驶状态下，驾驶员双手离开方向盘并且没有握持单手综合操控机构手柄，这时驾驶员可以将左脚放在脚部踏板上进入方向操控实时待命状态，如果车辆出现紧急状况，可实现第一时间操控车辆左右转向，避免自动驾驶功能失效后由于双手不能及时操控方向盘而发生严重交通事故，实现紧急情况下的脚部避险动作；人的脚步运动比相对应手部运动精确度要低，为了转向安全，对于转向角行程设定较小，以降低转向的灵敏度，程序上设定只有车辆在高速上自动行驶并且车速超出80km/h的时候，单脚方向控制机构才被赋予操控权，人手操控方向盘后，脚部权限随即取消。

本发明的有益效果为：

该系统由单手驾驶综合操控机构注：单手驾驶可以是手柄，旋钮或小方向盘，以下手柄即代表全部及单脚方向控制机构两部分组成，有此功能后，双手可以完全离开方向盘，仅需使用单手或单脚即可实时掌控车辆，驾驶员可以选择舒适的坐姿愉快轻松的享受车辆自动驾驶功能，在车辆发生紧急情况时也可第一时间手动介入车辆操控，实施车辆避险动作。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明前挡板的结构示意图；

图3为本发明后挡板的结构示意图；

附图标记对照表：

1-单手驾驶综合操控机构、1.1-转角同步传感器、1.2-刹车力矩传感器、1.3-档位信息传感器、1.4-车辆综合数据处理中心、1.5-刹车数据处理器、1.6-转向数据处理器、1.7-摇摆手柄、1.8-喇叭按钮、2-单脚方向控制机构、2.1-脚部转向踏板、2.2-转角传感器、3-刹车行程滑杆、4-手柄摇杆复位弹簧、5-刹车行程复位弹簧、6-前挡板、7-后挡板、8-方向转角行程齿条、9-手柄摇杆复位弹簧活动孔槽、10-方向转角同步活动限位板锁止开关、11-方向转角同步活动限位板、12-方向转角同步活动限位板齿条、13-方向转角同步活动限位板锁止孔、15-转角传感器输出线、16-轴承、18-转角传感器外齿轮、19-方向盘转角传感器输入数据处理器、20-同步电机、21-方向转角同步活动限位板运动槽、22-刹车行程传感器、23-手柄摇杆、24-手柄摇杆固定孔、25-同步电机齿轮。

具体实施方式

下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1至图3所示，汽车自动驾驶应急介入辅助操控系统，包括：单手驾驶综合操控机构1及单脚方向控制机构2；

所述单手驾驶综合操控机构1包括：转角同步传感器1.1、刹车力矩传感器1.2、档位信息传感器1.3，所述转角同步传感器1.1采集和方向盘同步角度同步方向的转向信号并通过信号线传输到转向数据处理器1.6，将转向信号传送给转向电机实现车辆转向，所述刹车力矩传感器1.2采集手动介入时的刹车信号和力度信号并通过信号线传输到刹车数据处理器1.5，由处理器运算后传送给刹车油泵电机实现车辆刹车，所述档位信息传感器1.3采集传输手动选择的档位信号并通过信号线传输到车辆综合数据处理中心1.4运算；

所述单脚方向控制机构2包括：脚部转向踏板2.1及转角传感器2.2，左脚进入方向控制待命状态时的踩踏体，采集转向信号并通过信号线传输到方向数据处理器，由处理器运算后，将转向信号传送给转向电机实现车辆转向，脚部踏板的圆周直径和方向盘一致，转向比例和方向盘的设定保持一致，踏板转轴直径和方向柱直径一致，转角传感器保持一致。

所述转角同步传感器1.1、刹车力矩传感器1.2及档位信息传感器1.3接触连接用于单手介入操控车辆左右转向、喇叭、挂挡及制动功能的摇摆手柄1.7，所述摇摆手柄1.7上部设有喇叭按钮1.8，所述摇摆手柄1.7内侧设有手柄握持感应器。

所述转角传感器2.2接触连接脚部转向踏板2.1。

所述单手驾驶综合操控机构1的转角同步传感器1.1设有和车辆方向盘同步的角度行程锁止功能来实时限制单手驾驶综合操控机构的转向角度的结构；其结构包括：形状相同的前挡板6及后挡板7，所述前挡板6及后挡板7上部两侧及底端中部插设刹车行程滑杆3，所述刹车行程滑杆3上安装刹车行程传感器22，所述刹车行程滑杆3外侧套设刹车行程复位弹簧5，所述前挡板6及后挡板7中部设有手柄摇杆23，所述手柄摇杆23卡设手柄摇杆复位弹簧4，所述前挡板6中部设有方向转角行程齿条8，所述前挡板6中部设有方向转角同步活动限位板运动槽21，所述方向转角同步活动限位板运动槽21内适配方向转角同步活动限位板11，所述方向转角同步活动限位板11连接方向转角同步活动限位板齿条12，所述方向转角同步活动限位板运动槽21一侧设有方向转角同步活动限位板锁止开关10，所述方向转角同步活动限位板11上设有方向转角同步活动限位板锁止孔13，所述手柄摇杆23下部设有转角传感器2.2，所述转角传感器2.2外侧套设转角传感器外齿轮18，所述后挡板7中部设有方向盘转角传感器输入数据处理器19及同步电机20，所述同步电机20的输出轴固定连接同步电机齿轮25，所述同步电机齿轮25啮合方向转角同步活动限位板齿条12。

所述前挡板6及后挡板7通过前后挡板固定螺丝固定，所述前挡板6上设有适配手柄摇杆复位弹簧4活动的手柄摇杆复位弹簧活动孔槽9。

所述手柄摇杆23通过轴承16与前挡板6及后挡板7连接，所述手柄摇杆23上部设有连接转角传感器2.2的转角传感器输出线15，所述手柄摇杆23上部设有手柄摇杆固定孔24。

单手驾驶综合操控机构、转角同步传感器和车辆方向盘同步的角度行程锁止功能来实时限制单手驾驶综合操控机构的转向角度的工作原理：方向盘转角传感器数据输入数据处理器19接收到方向盘转向角度信息，通过运算后将电信号传输给同步电机20，再通过同步电机齿轮25带动方向转角同步活动限位板齿条12和方向转角同步活动限位板11，在方向转角同步活动限位板运动槽21中左右横向运动。手柄摇杆23受到手部操控外力左右摆动，通过转角传感器外齿轮18和方向转角行程齿条8的相对运动，带动转角传感器2.2转动产生转角信号传输到方向数据处理器运算，运算后同时返回信号给方向转角同步活动限位板锁止开关10，通过方向转角同步活动限位板锁止孔13锁止方向转角同步活动限位板11来限制手柄摇杆23左右运动行程达到控制单手驾驶综合操控机构的转向角度行程的目的。

实施例1：单手驾驶综合操控机构1使用时机及操控方法：车辆在自动驾驶状态下，驾驶员双手离开方向盘，双脚离开踏板，这时驾驶员可以单手握持手柄3秒钟以上即进入手动介入综合操控实时待命状态，若发生紧急情况时，驾驶员手动介入车辆驾驶，实现第一时间操控车辆左、右转向及刹车，避免自动驾驶功能失效后由于双手不能迅速操控方向盘和脚部不能及时刹车而发生严重交通事故，实现紧急情况下的单手手动避险动作，人手离开手柄后手柄操控权限随即取消。

实施例2：单脚方向控制机构2使用时机及操控方法：车辆在自动驾驶状态下，驾驶员双手离开方向盘并且没有握持单手综合操控机构手柄，这时驾驶员可以将左脚放在脚部踏板上进入方向操控实时待命状态，如果车辆出现紧急状况，可实现第一时间操控车辆左右转向，避免自动驾驶功能失效后由于双手不能及时操控方向盘而发生严重交通事故，实现紧急情况下的脚部避险动作；人的脚步运动比相对应手部运动精确度要低，为了转向安全，对于转向角行程设定较小，以降低转向的灵敏度，程序上设定只有车辆在高速上自动行驶并且车速超出80km/h的时候，单脚方向控制机构才被赋予操控权，人手操控方向盘后，脚部权限随即取消。

以上所述仅为本发明专利的较佳实施例而已，并不用以限制本发明专利，凡在本发明专利的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明专利的保护范围之内。

Claims (8)

1.汽车自动驾驶应急介入辅助操控系统，其特征在于，包括：单手驾驶综合操控机构(1)及单脚方向控制机构(2)；

所述单手驾驶综合操控机构(1)包括：转角同步传感器(1.1)、刹车力矩传感器(1.2)、档位信息传感器(1.3)，所述转角同步传感器(1.1)采集和方向盘同步角度同步方向的转向信号并通过信号线传输到转向数据处理器(1.6)，将转向信号传送给转向电机实现车辆转向，所述刹车力矩传感器(1.2)采集手动介入时的刹车信号和力度信号并通过信号线传输到刹车数据处理器(1.5)，由处理器运算后传送给刹车油泵电机实现车辆刹车，所述档位信息传感器(1.3)采集传输手动选择的档位信号并通过信号线传输到车辆综合数据处理中心(1.4)运算；

所述单脚方向控制机构(2)包括：脚部转向踏板(2.1)及转角传感器(2.2)，左脚进入方向控制待命状态时的踩踏体，采集转向信号并通过信号线传输到方向数据处理器，由处理器运算后，将转向信号传送给转向电机实现车辆转向，脚部踏板的圆周直径和方向盘一致，转向比例和方向盘的设定保持一致，踏板转轴直径和方向柱直径一致，转角传感器保持一致；

单手驾驶综合操控机构的转角同步传感器里设有和车辆方向盘同步的角度行程锁止功能来实时限制单手驾驶综合操控机构的转向角度。

2.根据权利要求1所述的汽车自动驾驶应急介入辅助操控系统，其特征在于：所述转角同步传感器(1.1)、刹车力矩传感器(1.2)及档位信息传感器(1.3)接触连接用于单手介入操控车辆左右转向、喇叭、挂挡及制动功能的摇摆手柄(1.7)，所述摇摆手柄(1.7)上部设有喇叭按钮(1.8)，所述摇摆手柄(1.7)内侧设有手柄握持感应器。

3.根据权利要求1所述的单脚方向控制机构，其特征在于：所述转角传感器(2.2)接触连接脚部转向踏板(2.1)。

4.根据权利要求1所述的汽车自动驾驶应急介入辅助操控系统，其特征在于：所述单手驾驶综合操控机构(1)的转角同步传感器(1.1)设有和车辆方向盘同步的角度行程锁止功能来实时限制单手驾驶综合操控机构的转向角度的结构；其结构包括：形状相同的前挡板(6)及后挡板(7)，所述前挡板(6)及后挡板(7)上部两侧及底端中部插设刹车行程滑杆(3)，所述刹车行程滑杆(3)上安装刹车行程传感器(22)，所述刹车行程滑杆(3)外侧套设刹车行程复位弹簧(5)，所述前挡板(6)及后挡板(7)中部设有手柄摇杆(23)，所述手柄摇杆(23)卡设手柄摇杆复位弹簧(4)，所述前挡板(6)中部设有方向转角行程齿条(8)，所述前挡板(6)中部设有方向转角同步活动限位板运动槽(21)，所述方向转角同步活动限位板运动槽(21)内适配方向转角同步活动限位板(11)，所述方向转角同步活动限位板(11)连接方向转角同步活动限位板齿条(12)，所述方向转角同步活动限位板运动槽(21)一侧设有方向转角同步活动限位板锁止开关(10)，所述方向转角同步活动限位板(11)上设有方向转角同步活动限位板锁止孔(13)，所述手柄摇杆(23)下部设有转角传感器(2.2)，所述转角传感器(2.2)外侧套设转角传感器外齿轮(18)，所述后挡板(7)中部设有方向盘转角传感器输入数据处理器(19)及同步电机(20)，所述同步电机(20)的输出轴固定连接同步电机齿轮(25)，所述同步电机齿轮(25)啮合方向转角同步活动限位板齿条(12)。

5.根据权利要求4所述的汽车自动驾驶应急介入辅助操控系统，其特征在于：所述前挡板(6)及后挡板(7)通过前后挡板固定螺丝固定，所述前挡板(6)上设有适配手柄摇杆复位弹簧(4)活动的手柄摇杆复位弹簧活动孔槽(9)。

6.根据权利要求4所述的汽车自动驾驶应急介入辅助操控系统，其特征在于：所述手柄摇杆(23)通过轴承(16)与前挡板(6)及后挡板(7)连接，所述手柄摇杆(23)上部设有连接转角传感器(2.2)的转角传感器输出线(15)，所述手柄摇杆(23)上部设有手柄摇杆固定孔(24)。

7.根据权利要求1所述的单手驾驶综合操控机构，其特征在于：所述单手驾驶综合操控机构(1)使用时机及操控方法：车辆在自动驾驶状态下，驾驶员双手离开方向盘，双脚离开踏板，这时驾驶员可以单手握持手柄3秒钟以上即进入手动介入综合操控实时待命状态，若发生紧急情况时，驾驶员手动介入车辆驾驶，实现第一时间操控车辆左、右转向及刹车，避免自动驾驶功能失效后由于双手不能迅速操控方向盘和脚部不能及时刹车而发生严重交通事故，实现紧急情况下的单手手动避险动作，人手离开手柄后手柄操控权限随即取消。

8.根据权利要求1所述的单手驾驶综合操控机构，其特征在于：所述单脚方向控制机构(2)使用时机及操控方法：车辆在自动驾驶状态下，驾驶员双手离开方向盘并且没有握持单手综合操控机构手柄，这时驾驶员可以将左脚放在脚部踏板上进入方向操控实时待命状态，如果车辆出现紧急状况，可实现第一时间操控车辆左右转向，避免自动驾驶功能失效后由于双手不能及时操控方向盘而发生严重交通事故，实现紧急情况下的脚部避险动作；人的脚步运动比相对应手部运动精确度要低，为了转向安全，对于转向角行程设定较小，以降低转向的灵敏度，程序上设定只有车辆在高速上自动行驶并且车速超出80km/h的时候，单脚方向控制机构才被赋予操控权，人手操控方向盘后，脚部权限随即取消。

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