CN114001980A - 一种智能驾驶碰撞测试用空中挂载假人的驱动系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能驾驶碰撞测试用空中挂载假人的驱动系统及方法，包括Y轴驱动机构、Z轴驱动机构、X轴驱动机构、连杆、连杆升降驱动机构、假人靶标、自动释放机构和PLC控制模块，Y轴驱动机构纵向设置，Z轴驱动机构竖直安装在Y轴驱动机构的顶部，X轴驱动机构水平安装在Z轴驱动机构的侧部，连杆竖直设置且与X轴驱动机构穿设连接，连杆升降驱动机构设置在X轴驱动机构的顶部，连杆的顶部与连杆升降驱动机构固定连接，连杆升降驱动机构驱动连杆上下滑动，假人靶标设置在X轴驱动机构的底部，并且假人靶标的顶部与连杆的底端通过自动释放机构连接。本发明旨在解决现有智能驾驶碰撞测试用假人模拟的运动情形单一、测试结果不可靠的问题。

Description

一种智能驾驶碰撞测试用空中挂载假人的驱动系统及方法

技术领域

本发明涉及智能驾驶碰撞测试技术领域，尤其涉及一种智能驾驶碰撞测试用空中挂载假人的驱动系统及方法。

背景技术

智能驾驶本质上涉及注意力吸引和注意力分散的认知工程学，主要包括网络导航、自主驾驶和人工干预三个环节。智能驾驶的前提条件是，我们选用的车辆满足行车的动力学要求，车上的传感器能获得相关视听觉信号和信息，并通过认知计算控制相应的随动系统。智能驾驶的网络导航，解决我们在哪里、到哪里、走哪条道路中的哪条车道等问题；自主驾驶是在智能系统控制下，完成车道保持、超车并道、红灯停绿灯行、灯语笛语交互等驾驶行为；人工干预，就是说驾驶员在智能系统的一系列提示下，对实际的道路情况做出相应的反应。

智能驾驶是工业革命和信息化结合的重要抓手，快速发展将改变人、资源要素和产品的流动方式，颠覆性地改变人类生活。智能驾驶技术在研发时需要进行各种性能测试，其中，碰撞测试是众多测试中的一项，其测试在可能出现碰撞事故前车辆能否停下来或者避开碰撞。

现有技术中，智能驾驶碰撞测试用假人靶标一般均是固定设置在一个底座上，底座通过驱动装置进行驱动，从而带动假人靶标进行运动，但是，该种测试方式测试场景单一，假人一般只能模拟一维空间的横向运动，而实际情况中，道路上的行人会进行横向水平运动、纵向水平运动、爬升运动、曲线运动、跑动等各种情形，显然，现有的智能驾驶碰撞测试用假人无法实现模拟在以上各种情形下的运动，因此，测试的情形单一，测试的结果不可靠。

针对以上技术问题，本发明公开了一种智能驾驶碰撞测试用空中挂载假人的驱动系统及方法，本发明具有使假人靶标充分模拟行人在道路上的各种运动情形、提高了测试结果的可靠性等优点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种智能驾驶碰撞测试用空中挂载假人的驱动系统及方法，以解决现有技术中智能驾驶碰撞测试用假人的模拟运动情形单一，测试的结构不可靠等技术问题，本发明具有使假人靶标充分模拟行人在道路上的各种运动情形、提高了测试结果的可靠性等优点。

为解决以上技术问题，本发明公开了一种智能驾驶碰撞测试用空中挂载假人的驱动系统，包括Y轴驱动机构、Z轴驱动机构、X轴驱动机构、连杆、连杆升降驱动机构、假人靶标、自动释放机构和PLC控制模块，Y轴驱动机构纵向设置，Z轴驱动机构竖直安装在Y轴驱动机构的顶部，X轴驱动机构水平安装在Z轴驱动机构的侧部，连杆竖直设置且与X轴驱动机构滑动穿设连接，连杆升降驱动机构设置在X轴驱动机构的顶部，连杆的顶部与连杆升降驱动机构固定连接，连杆升降驱动机构驱动连杆上下滑动，假人靶标设置在X轴驱动机构的底部，并且假人靶标的顶部与连杆的底端通过自动释放机构连接，自动释放机构用于释放假人靶标，Y轴驱动机构、Z轴驱动机构、X轴驱动机构、连杆升降驱动机构和自动释放机构均与PLC控制模块控制连接，Y轴驱动机构通过驱动Z轴驱机构纵向运动来驱动假人靶标纵向运动，Z轴驱动机构通过驱动X轴驱动机构竖向运动来驱动假人靶标竖向运动，X轴驱动机构用于驱动假人靶标横向运动。

优选的，Y轴驱动机构包括导轨Ⅰ、丝杆Ⅰ、驱动电机Ⅰ和滑块Ⅰ，导轨Ⅰ纵向设置，丝杆Ⅰ纵向且转动安装在导轨Ⅰ的滑腔Ⅰ内，驱动电机Ⅰ安装在底座Ⅰ的外壁上且与丝杆Ⅰ驱动连接，滑块Ⅰ滑动设置在滑腔Ⅰ内且与丝杆Ⅰ螺接，Z轴驱动机构包括导轨Ⅱ、丝杆Ⅱ、驱动电机Ⅱ和滑块Ⅱ，导轨Ⅱ竖直设置且导轨Ⅱ固定安装在滑块Ⅰ的顶部，丝杆Ⅱ竖直且转动安装在导轨Ⅱ的滑腔Ⅱ内，驱动电机Ⅱ固定安装在导轨Ⅱ的顶壁上且驱动电机Ⅱ与丝杆Ⅱ驱动连接，滑块Ⅱ滑动设置在滑腔Ⅱ且与丝杆Ⅱ螺接，X轴驱动机构包括导轨Ⅲ、丝杆Ⅲ、驱动电机Ⅲ和滑块Ⅲ，导轨Ⅲ横向设置且导轨Ⅲ的端部与滑块Ⅱ固定连接，丝杆Ⅲ横向且转动安装在导轨Ⅲ的滑腔Ⅲ内，驱动电机Ⅲ固定安装在导轨Ⅲ远离Z轴驱动机构的端部侧壁上且与丝杆Ⅲ驱动连接，滑块Ⅲ呈开口向下的“U”形，滑块Ⅲ的后端滑动设置在滑腔Ⅲ内且与丝杆Ⅲ螺接，连杆竖直且滑动穿设在滑块Ⅲ前端的中部，驱动电机Ⅰ、驱动电机Ⅱ和驱动电机Ⅲ均与PLC控制模块电连接。

优选的，连杆升降驱动机构包括气缸和耳块，气缸固定安装在滑块Ⅲ的顶端，耳块固定设置在连杆的侧壁上，气缸的活塞杆端部向上与耳块固定连接，气缸与PLC控制模块通过电磁阀控制连接。

优选的，自动释放机构包括电磁铁和吸附块，假人靶标头部的顶端设置有插槽，电磁铁设置在插槽的底部，连杆的底部插接在插槽内，吸附块设置在连杆的底端，电磁铁与PLC控制模块通过继电器控制连接，当电磁铁通电时，电磁铁与吸附块紧密吸附，当电磁铁断电时，电磁铁与吸附块松开。

进一步的，本发明还公开了一种智能驾驶碰撞测试用空中挂载假人的驱动系统的运行方法，包括以下步骤：

步骤一：通过PLC控制模块控制Y轴驱动机构、Z轴驱动机构、X轴驱动机构和连杆升降驱动机构运动，进而驱动假人靶标运动，将假人靶标调整到适当的位置；

步骤二：启动自动驾驶车辆并使其在测试场地内自动驾驶；

步骤三：当自动驾驶车辆靠近假人靶标设定的目标场景的区域时，通过PLC控制模块控制假人靶标分别模拟一维空间运动、二维空间运动、三维空间运动以及分别在模拟一维空间运动、二维空间运动和三维空间运动的同时模拟跑动情形；

步骤四：当假人靶标被碰撞到时，假人靶标身上的压力传感器将采集到的压力信号传递到PLC控制模块以使PLC控制模块控制自动释放机构自动释放假人靶标。

优选的，步骤三中，当假人靶标模拟一维空间运动时，通过PLC控制模块控制X轴驱动机构或者Y轴驱动机构按照预设轨迹运动，进而控制假人靶标分别模拟横向水平或者纵向水平的一维空间运动；当假人靶标模拟二维空间运动时，通过PLC模块控制X轴驱动机构和Y轴驱动机构同时按照预设轨迹运动或者通过PLC控制模块控制Y轴驱动机构和Z轴驱动机构同时按照预设轨迹运动，进而控制假人靶标分别模拟水平情况和爬升情况的二维空间运动；当假人靶标在模拟三维空间运动时，通过PLC控制模块控制Y轴驱动机构、Z轴驱动机构和X轴驱动机构按照预设轨迹进行运动，进而控制假人靶标模拟三维空间运动；当假人靶标分别在模拟一维空间运动、二维空间运动和三维空间运动的同时模拟跑动情形时，PLC控制模块同时控制连杆升降机构按照预设频率进行升降，从而控制假人靶标进行升降，进而控制假人靶标模拟跑动情形。

本发明具有以下优点：本发明通过PLC控制模块控制Y轴驱动机构、Z轴驱动机构、X轴驱动机构和连杆升降驱动机构来控制假人靶标模拟在各种情形下的运动情形，覆盖了智能驾驶车辆在道路上可能会遇到的各种场景，提高了测试结果的可靠性。

附图说明

图1为本发明智能驾驶碰撞测试用空中挂载假人的驱动系统结构示意图；

图2为连杆与假人靶标连接结构示意图。

图中：1、Y轴驱动机构；2、Z轴驱动机构；3、X轴驱动机构；4、连杆；5、连杆升降驱动机构；51、气缸；52、耳块；6、假人靶标；7、自动释放机构；71、电磁铁；72、吸附块；8、PLC控制模块。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

实施例1公开了一种智能驾驶碰撞测试用空中挂载假人的驱动系统，如图1和图2所示，包括Y轴驱动机构1、Z轴驱动机构2、X轴驱动机构3、连杆4、连杆升降驱动机构5、假人靶标6、自动释放机构7和PLC控制模块8，Y轴驱动机构1纵向设置，Z轴驱动机构2竖直安装在Y轴驱动机构1的顶部，X轴驱动机构3水平安装在Z轴驱动机构2的侧部，连杆4竖直设置且与X轴驱动机构滑动3穿设连接，连杆升降驱动机构5设置在X轴驱动机构3的顶部，连杆4的顶部与连杆升降驱动机构5固定连接，连杆升降驱动机构5驱动连杆4上下滑动，假人靶标6设置在X轴驱动机构3的底部，并且假人靶标6的顶部与连杆4的底端通过自动释放机构7连接，自动释放机构7用于释放假人靶标6，Y轴驱动机构1、Z轴驱动机构2、X轴驱动机构3、连杆升降驱动机构5和自动释放机构7均与PLC控制模块8控制连接，Y轴驱动机构1通过驱动Z轴驱机构2纵向运动来驱动假人靶标6纵向运动，Z轴驱动机构2通过驱动X轴驱动机构3竖向运动来驱动假人靶标6竖向运动，X轴驱动机构3用于驱动假人靶标6横向运动。

Y轴驱动机构1包括导轨Ⅰ、丝杆Ⅰ、驱动电机Ⅰ和滑块Ⅰ，导轨Ⅰ纵向设置，丝杆Ⅰ纵向且转动安装在导轨Ⅰ的滑腔Ⅰ内，驱动电机Ⅰ安装在底座Ⅰ的外壁上且与丝杆Ⅰ驱动连接，滑块Ⅰ滑动设置在滑腔Ⅰ内且与丝杆Ⅰ螺接，Z轴驱动机构2包括导轨Ⅱ、丝杆Ⅱ、驱动电机Ⅱ和滑块Ⅱ，导轨Ⅱ竖直设置且导轨Ⅱ固定安装在滑块Ⅰ的顶部，丝杆Ⅱ竖直且转动安装在导轨Ⅱ的滑腔Ⅱ内，驱动电机Ⅱ固定安装在导轨Ⅱ的顶壁上且驱动电机Ⅱ与丝杆Ⅱ驱动连接，滑块Ⅱ滑动设置在滑腔Ⅱ且与丝杆Ⅱ螺接，X轴驱动机构3包括导轨Ⅲ、丝杆Ⅲ、驱动电机Ⅲ和滑块Ⅲ，导轨Ⅲ横向设置且导轨Ⅲ的端部与滑块Ⅱ固定连接，丝杆Ⅲ横向且转动安装在导轨Ⅲ的滑腔Ⅲ内，驱动电机Ⅲ固定安装在导轨Ⅲ远离Z轴驱动机构的端部侧壁上且与丝杆Ⅲ驱动连接，滑块Ⅲ呈开口向下的“U”形，滑块Ⅲ的后端滑动设置在滑腔Ⅲ内且与丝杆Ⅲ螺接，连杆4竖直且滑动穿设在滑块Ⅲ前端的中部，驱动电机Ⅰ、驱动电机Ⅱ和驱动电机Ⅲ均与PLC控制模块8电连接。

连杆升降驱动机构5包括气缸51和耳块52，气缸51固定安装在滑块Ⅲ的顶端，耳块52固定设置在连杆4的侧壁上，气缸51的活塞杆端部向上与耳块52固定连接，气缸51与PLC控制模块8通过电磁阀控制连接。

自动释放机构7包括电磁铁71和吸附块72，假人靶标头部的顶端设置有插槽，电磁铁71设置在插槽的底部，连杆4的底部插接在插槽内，吸附块72设置在连杆4的底端，电磁铁71与PLC控制模块8通过继电器控制连接，当电磁铁71通电时，电磁铁71与吸附块72紧密吸附，当电磁铁71断电时，电磁铁71与吸附块72松开，从而自动释放假人靶标6。

本实施例还公开了一种智能驾驶碰撞测试用空中挂载假人的驱动系统的运行方法，包括以下步骤：

步骤一：通过PLC控制模块8控制Y轴驱动机构1、Z轴驱动机构2、X轴驱动机构3和连杆升降驱动机构5运动，进而驱动假人靶标6运动，将假人靶标6调整到适当的位置；

步骤二：启动自动驾驶车辆并使其在测试场地内自动驾驶；

步骤三：当自动驾驶车辆靠近假人靶标6设定的目标场景的区域时，通过PLC控制模块8控制假人靶标6分别模拟一维空间运动、二维空间运动、三维空间运动以及分别在模拟一维空间运动、二维空间运动和三维空间运动的同时模拟跑动情形；当假人靶标6模拟一维空间运动时，通过PLC控制模块8控制X轴驱动机构3或者Y轴驱动机构1按照预设轨迹运动，进而控制假人靶标6分别模拟横向水平或者纵向水平的一维空间运动；当假人靶标6模拟二维空间运动时，通过PLC模块8控制X轴驱动机构3和Y轴驱动机构1同时按照预设轨迹运动或者通过PLC控制模块8控制Y轴驱动机构1和Z轴驱动机构2同时按照预设轨迹运动，进而控制假人靶标6分别模拟水平情况和爬升情况的二维空间运动；当假人靶标6在模拟三维空间运动时，通过PLC控制模块8控制Y轴驱动机构1、Z轴驱动机构2和X轴驱动机构3按照预设轨迹进行运动，进而控制假人靶标6模拟三维空间运动；当假人靶标6分别在模拟一维空间运动、二维空间运动和三维空间运动的同时模拟跑动情形时，PLC控制模块8同时控制连杆升降机构5按照预设频率进行升降，从而控制假人靶标6进行升降，进而控制假人靶标模6拟跑动情形；

步骤四：当假人靶标6被碰撞到时，假人靶标身上的压力传感器将采集到的压力信号传递到PLC控制模块8以使PLC控制模块8控制自动释放机构7自动释放假人靶标6。

需要说明的是，本申请中，PLC控制模块8的原理及结构、PLC控制模块8与驱动电机Ⅰ、驱动电机Ⅱ、驱动电机Ⅲ之间的控制原理及连接关系、PLC控制模块8与电磁阀、气缸51之间的控制原理及连接关系、PLC控制模块8与继电器、电磁铁71之间的控制原理及相互连接关系以及PLC控制模块8与压力传感器之间的控制原理及相互连接关系均属于现有技术，属于本领域技术人员的公知常识，本领域技术人员可以轻松获得，因此，在本申请的文字及附图中并未进行赘述。

Claims (6)

1.一种智能驾驶碰撞测试用空中挂载假人的驱动系统，其特征在于，包括Y轴驱动机构、Z轴驱动机构、X轴驱动机构、连杆、连杆升降驱动机构、假人靶标、自动释放机构和PLC控制模块，所述Y轴驱动机构纵向设置，所述Z轴驱动机构竖直安装在所述Y轴驱动机构的顶部，所述X轴驱动机构水平安装在所述Z轴驱动机构的侧部，所述连杆竖直设置且与所述X轴驱动机构滑动穿设连接，所述连杆升降驱动机构设置在所述X轴驱动机构的顶部，所述连杆的顶部与所述连杆升降驱动机构固定连接，所述连杆升降驱动机构驱动所述连杆上下滑动，所述假人靶标设置在所述X轴驱动机构的底部，并且所述假人靶标的顶部与所述连杆的底端通过所述自动释放机构连接，所述自动释放机构用于释放所述假人靶标，所述Y轴驱动机构、Z轴驱动机构、X轴驱动机构、连杆升降驱动机构和所述自动释放机构均与所述PLC控制模块控制连接，所述Y轴驱动机构通过驱动所述Z轴驱机构纵向运动来驱动所述假人靶标纵向运动，所述Z轴驱动机构通过驱动所述X轴驱动机构竖向运动来驱动所述假人靶标竖向运动，所述X轴驱动机构用于驱动所述假人靶标横向运动。

2.如权利要求1所述的一种智能驾驶碰撞测试用空中挂载假人的驱动系统，其特征在于，所述Y轴驱动机构包括导轨Ⅰ、丝杆Ⅰ、驱动电机Ⅰ和滑块Ⅰ，所述导轨Ⅰ纵向设置，所述丝杆Ⅰ纵向且转动安装在所述导轨Ⅰ的滑腔Ⅰ内，所述驱动电机Ⅰ安装在所述底座Ⅰ的外壁上且与所述丝杆Ⅰ驱动连接，所述滑块Ⅰ滑动设置在所述滑腔Ⅰ内且与所述丝杆Ⅰ螺接，所述Z轴驱动机构包括导轨Ⅱ、丝杆Ⅱ、驱动电机Ⅱ和滑块Ⅱ，所述导轨Ⅱ竖直设置且所述导轨Ⅱ固定安装在所述滑块Ⅰ的顶部，所述丝杆Ⅱ竖直且转动安装在所述导轨Ⅱ的滑腔Ⅱ内，所述驱动电机Ⅱ固定安装在所述导轨Ⅱ的顶壁上且所述驱动电机Ⅱ与所述丝杆Ⅱ驱动连接，所述滑块Ⅱ滑动设置在所述滑腔Ⅱ且与所述丝杆Ⅱ螺接，所述X轴驱动机构包括导轨Ⅲ、丝杆Ⅲ、驱动电机Ⅲ和滑块Ⅲ，所述导轨Ⅲ横向设置且所述导轨Ⅲ的端部与所述滑块Ⅱ固定连接，所述丝杆Ⅲ横向且转动安装在所述导轨Ⅲ的滑腔Ⅲ内，所述驱动电机Ⅲ固定安装在所述导轨Ⅲ远离所述Z轴驱动机构的端部侧壁上且与所述丝杆Ⅲ驱动连接，所述滑块Ⅲ呈开口向下的“U”形，所述滑块Ⅲ的后端滑动设置在所述滑腔Ⅲ内且与所述丝杆Ⅲ螺接，所述连杆竖直且滑动穿设在所述滑块Ⅲ前端的中部，所述驱动电机Ⅰ、驱动电机Ⅱ和所述驱动电机Ⅲ均与所述PLC控制模块电连接。

3.如权利要求1所述的一种智能驾驶碰撞测试用空中挂载假人的驱动系统，其特征在于，所述连杆升降驱动机构包括气缸和耳块，所述气缸固定安装在所述滑块Ⅲ的顶端，所述耳块固定设置在所述连杆的侧壁上，所述气缸的活塞杆端部向上与所述耳块固定连接，所述气缸与所述PLC控制模块通过电磁阀控制连接。

4.如权利要求1所述的一种智能驾驶碰撞测试用空中挂载假人的驱动系统，其特征在于，所述自动释放机构包括电磁铁和吸附块，所述假人靶标头部的顶端设置有插槽，所述电磁铁设置在所述插槽的底部，所述连杆的底部插接在所述插槽内，所述吸附块设置在所述连杆的底端，所述电磁铁与所述PLC控制模块通过继电器控制连接，当所述电磁铁通电时，所述电磁铁与所述吸附块紧密吸附，当所述电磁铁断电时，所述电磁铁与所述吸附块松开。

5.一种如权利要求1-4中任一项所述的一种智能驾驶碰撞测试用空中挂载假人的驱动系统的运行方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：通过所述PLC控制模块控制所述Y轴驱动机构、Z轴驱动机构、X轴驱动机构和所述连杆升降驱动机构运动，进而驱动所述假人靶标运动，将所述假人靶标调整到适当的位置；

步骤二：启动自动驾驶车辆并使其在测试场地内自动驾驶；

步骤三：当所述自动驾驶车辆靠近所述假人靶标设定的目标场景的区域时，通过所述PLC控制模块控制所述假人靶标分别模拟一维空间运动、二维空间运动、三维空间运动以及分别在模拟一维空间运动、二维空间运动和三维空间运动的同时模拟跑动情形；

步骤四：当所述假人靶标被碰撞到时，所述假人靶标身上的压力传感器将采集到的压力信号传递到所述PLC控制模块以使所述PLC控制模块控制所述自动释放机构自动释放所述假人靶标。

6.如权利要求5所述的一种智能驾驶碰撞测试用空中挂载假人的驱动系统的运行方法，其特征在于，步骤三中，当所述假人靶标模拟一维空间运动时，通过所述PLC控制模块控制所述X轴驱动机构或者所述Y轴驱动机构按照预设轨迹运动，进而控制所述假人靶标分别模拟横向水平或者纵向水平的一维空间运动；当所述假人靶标模拟二维空间运动时，通过所述PLC模块控制所述X轴驱动机构和所述Y轴驱动机构同时按照预设轨迹运动或者通过所述PLC控制模块控制所述Y轴驱动机构和所述Z轴驱动机构同时按照预设轨迹运动，进而控制所述假人靶标分别模拟水平情况和爬升情况的二维空间运动；当所述假人靶标在模拟三维空间运动时，通过所述PLC控制模块控制所述Y轴驱动机构、Z轴驱动机构和所述X轴驱动机构按照预设轨迹进行运动，进而控制所述假人靶标模拟三维空间运动；当所述假人靶标分别在模拟一维空间运动、二维空间运动和三维空间运动的同时模拟跑动情形时，所述PLC控制模块同时控制所述连杆升降机构按照预设频率进行升降，从而控制所述假人靶标进行升降，进而控制所述假人靶标模拟跑动情形。

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