CN114264485A - 一种无人驾驶汽车测试故障物模拟系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了无人驾驶测试技术领域的一种无人驾驶汽车测试故障物模拟系统，包括：钢架结构，固定于车道上方；轨道，固定于钢架结构顶部，且轨道处设有载重移动组件；故障物系统，位于车道上且连接所述载重移动组件，所述故障物系统可在载重移动组件的带动下沿轨道移动，并结合自身旋转运动进行故障物运动模拟。本发明将载重移动组件设置在钢架结构上，对路面影响较少，方便模拟多种运动形态。
Description
技术领域
本发明涉及一种无人驾驶汽车测试故障物模拟系统，属于无人驾驶测试技术领域。
背景技术
无人驾驶汽车测试是伴随着无人车研发而随之兴起的专业领域，也是衔接无人驾驶汽车研发与商业化的重要渠道。随着无人驾驶技术的推进以及对无人驾驶安全可靠性要求的提升，无人驾驶汽车的测试成了产业发展关注的重要方向。
目前对无人驾驶汽车的测试方法主要有两种，一是在封闭区域内的“测试场测试”，二是驶上实际道路的“上路测试”。其中，“上路测试”存在各种各样的道路工况，包括高速公路、城市道路、乡村道路等各种路面，不能为无人驾驶技术提供准确测试工况，并且存在道路颠簸损坏被测车辆或对行人、车辆造成安全隐患。因此，近年来基于“测试场测试”的方法逐渐受到重视。
在测试场测试中，如何正确利用假人、假车模拟汽车、自行车、行人的运动轨迹成为一项难点，尤其在模拟汽车运动方面，要保证假车以极大的速度、加速度作复杂轨迹运动十分困难，对该项技术的需求也十分迫切。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种无人驾驶汽车测试故障物模拟系统，将载重移动组件设置在钢架结构上，对路面影响较少，方便模拟多种运动形态。
针对这个问题，本发明提出一种无人驾驶汽车测试故障物模拟系统，使用钢架结构将横向和纵向运动直线电机轨道安置在空中，并通过导杆系统拖动故障物作复杂运动，模拟汽车、自行车以及行人的运动轨迹
为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
本发明提供了一种无人驾驶汽车测试故障物模拟系统，包括：
钢架结构，固定于车道上方；
轨道，固定于钢架结构顶部，且轨道处设有载重移动组件；
故障物系统，位于车道上且连接所述载重移动组件，所述故障物系统可在载重移动组件的带动下沿轨道移动，并结合自身旋转运动进行故障物运动模拟。
进一步的，所述钢架结构包括多根立柱、纵向梁和横向梁，每根所述纵向梁和横向梁均平行于车道上方，多根所述立柱位于车道两侧对称设置且与车道垂直，所述横向梁的端部和纵向梁的梁体同时与立柱固定连接。
进一步的，所述纵向梁距地面高度大于4.5米。
进一步的，所述轨道包括固定安装在纵向梁下方的M个纵向轨道，且M≥3，M个所述纵向轨道位于纵向梁下方平行等距设置且高度相同，每个所述纵向轨道内均设有可沿纵向轨道纵向运动的滚轮系统。
进一步的，所述载重移动组件包括载重桁架、纵向运动直线电机、横向运动直线电机、V型滚轮、V型滚轮轨道和金属背板，所述纵向运动直线电机为N个，且1≤N≤2，所述纵向运动直线电机定子固定在其中N个纵向轨道下方，所述纵向运动直线电机动子固定在该N个纵向轨道内的滚轮系统上且与纵向运动直线电机定子之间存在气隙，所述载重桁架连接所述滚轮系统，所述横向运动直线电机定子和V型滚轮轨道均固定在载重桁架上，所述横向运动直线电机定子位于中央且V型滚轮轨道位于两侧，所述横向运动直线电机动子与V型滚轮均固定在金属背板上，所述横向运动直线电机动子与横向运动直线电机定子之间存在空隙，所述V型滚轮可沿V型滚轮轨道作横向运动。
进一步的，所述N为1，且固定有纵向运动直线电机定子的纵向轨道位于M个纵向轨道的中间位置。
进一步的，所述N为2，且固定有纵向运动直线电机定子的纵向轨道位于M个纵向轨道的两边位置。
进一步的，所述滚轮系统包括连接载重桁架的轮架，且轮架上连接有分别用于承担载重桁架重量的载重滚轮和用于进行滚动导向的导向滚轮。
进一步的，所述故障物系统包括阻尼系统，且阻尼系统上部与所述金属背板连接，所述阻尼系统下部连接有力矩电机，所述力矩电机套装在一竖杆上且可带动竖杆和阻尼系统作相对转动，所述竖杆下部连接有钢丝绳，所述钢丝绳下部连接有故障物，所述故障物位于车道上且故障物底部安装有前滚轮和后滚轮。
进一步的，所述故障物为路面可能出现的移动目标，包括假车、假人、假自行车和假宠物。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
本发明提出的无人驾驶汽车测试故障物模拟系统，相比于现有测试系统，将载重移动组件设置在钢架结构上，对路面影响较少，方便模拟多种运动形态；采用了直线电机作为动力系统，有更高的直线运动速度、加速度，运动控制更加精确，不易出现打滑等影响运动轨迹精度的问题；采用的竖杆为刚性连接件，可以保证运动控制更加精确；竖杆上采用力矩电机控制故障物转向，响应更加迅速。
附图说明
图1是本发明实施例提供的无人驾驶汽车测试故障物模拟系统总体图；
图2是本发明实施例提供故障物模拟直线运动系统细节图；
图3是本发明实施例提供故障物系统细节图。
图中：1、钢架结构；11、立柱；12、纵向梁；13、横向梁；2、左轨道；3、中央轨道；4、右轨道；5、载重桁架；51、左滚轮系统；52、中央滚轮系统；53、右滚轮系统；6、故障物系统；61、阻尼系统；62、力矩电机；63、故障物；64、钢丝绳；65、竖杆；66、前滚轮；67、后滚轮。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例：
无人驾驶汽车测试故障物模拟系统，请参阅图1，钢架结构1、左轨道2、中央轨道3、右轨道4、载重桁架5、左滚轮系统51、中央滚轮系统52、右滚轮系统53、安置于中央轨道3下面的纵向运动直线电机系统、安置于载重桁架4下方的横向运动直线电机系统和故障物系统6组成。
需要说明的是，钢架结构1钢架结构为型钢搭建的钢结构，位于故障物模拟的车道上，包括立柱11、纵向梁12与横向梁13，纵向梁12和横向梁13通过焊接或螺栓固定在立柱11上。立柱11、纵向梁12和横向梁13的数量应根据结构分析确定，并尽量减小结构形变对系统测试的影响。纵向梁12距地面高度应大于4.5米，以模拟路面限高杆、涵洞等应用场景，减少对无人驾驶车辆测试的影响。纵向梁12应保持尽量保持在同一水平面上，以保证纵向运动直线电机系统轨道的安装。
所述左轨道2、中央轨道3和右轨道4为H型钢，安装在所述钢结构1的纵向梁12下方，与纵向梁12通过螺栓连接或焊接，三个轨道互相平行且保持在同一高度。
所述左滚轮系统51、中央滚轮系统52、右滚轮系统53分别位于左轨道2、中央轨道3和右轨道4处，且均由轮架、载重滚轮和导向滚轮组成，其中，轮架用于连接载重桁架5和载重滚轮与导向滚轮，载重滚轮用于承担载重桁架5重量，导向滚轮用于进行滚动导向，分别可以沿左轨道2、中央轨道3和右轨道4作纵向运动。
所述纵向运动直线电机系统包括纵向运动直线电机定子、纵向直线运动电机动子，所述纵向运动直线电机定子通过螺栓固定在中央轨道3下方，所述纵向运动直线电机动子固定在中央滚轮系统52上，并与纵向运动直线电机定子之间存在气隙。所述纵向运动直线电机系统也可以采用两组直线电机分别安装在左轨道2和右轨道3之下的方式，利用两组电机的同步牵引带动载重桁架5作纵向直线运动。
所述横向运动直线电机系统包括横向运动直线电机定子、横向运动直线电机动子、V型滚轮及其轨道系统，所述横向运动直线电机定子和V型滚轮轨道通过螺栓固定在载重桁架5上，横向运动直线电机定子位于中央，V型滚轮轨道位于两侧，所述横向运动直线电机动子与V型滚轮一起固定在金属背板上，保证横向运动直线电机动子与横向运动直线电机定子之间存在空隙，V型滚轮可以沿V型滚轮轨道作横向运动。
所述故障物系统6由阻尼系统61、力矩电机62、故障物63、钢丝绳64、竖杆65、前滚轮66和后滚轮67组成，所述阻尼系统61上部与横向运动直线电机动子固定的金属背板连接，所述力矩电机62套装在竖杆65上。钢丝绳64连接竖杆65顶部与故障物63，起到结构加强的作用。故障物63底部安装有前滚轮64和后滚轮65。
模拟故障物运动时，纵向运动直线电机系统带动载重桁架5作纵向运动，为故障物纵向运动提供动力，横向运动直线电机系统带动故障物系统6作横向运动，为故障物63横向运动提供动力，这样，纵向运动和横向运动叠加，可以模拟故障物63各种运动曲线。力矩电机62可以带动故障物63作旋转运动，模拟故障物63在作曲线运动时的转向动作。故障物63可以是假车、假人、假自行车、假宠物以及其他路面可能出现的移动目标。
可以看到故障物模拟系统可以精确模拟路面各种移动目标的运动场景，且对路面干扰较小，同时直线电机具有高速、高加速度以及高控制精度的特点，对故障物移动轨迹的模拟也将更加准确。
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 (10)
1.一种无人驾驶汽车测试故障物模拟系统，其特征是，包括：
钢架结构，固定于车道上方；
轨道，固定于钢架结构顶部，且轨道处设有载重移动组件；
故障物系统，位于车道上且连接所述载重移动组件，所述故障物系统可在载重移动组件的带动下沿轨道移动，并结合自身旋转运动进行故障物运动模拟。
2.根据权利要求1所述的无人驾驶汽车测试故障物模拟系统，其特征是，所述钢架结构包括多根立柱、纵向梁和横向梁，每根所述纵向梁和横向梁均平行于车道上方，多根所述立柱位于车道两侧对称设置且与车道垂直，所述横向梁的端部和纵向梁的梁体同时与立柱固定连接。
3.根据权利要求2所述的无人驾驶汽车测试故障物模拟系统，其特征是，所述纵向梁距地面高度大于4.5米。
4.根据权利要求2或3所述的无人驾驶汽车测试故障物模拟系统，其特征是，所述轨道包括固定安装在纵向梁下方的M个纵向轨道，且M≥3，M个所述纵向轨道位于纵向梁下方平行等距设置且高度相同，每个所述纵向轨道内均设有可沿纵向轨道纵向运动的滚轮系统。
5.根据权利要求4所述的无人驾驶汽车测试故障物模拟系统，其特征是，所述载重移动组件包括载重桁架、纵向运动直线电机、横向运动直线电机、V型滚轮、V型滚轮轨道和金属背板，所述纵向运动直线电机为N个，且1≤N≤2，所述纵向运动直线电机定子固定在其中N个纵向轨道下方，所述纵向运动直线电机动子固定在该N个纵向轨道内的滚轮系统上且与纵向运动直线电机定子之间存在气隙，所述载重桁架连接所述滚轮系统，所述横向运动直线电机定子和V型滚轮轨道均固定在载重桁架上，所述横向运动直线电机定子位于中央且V型滚轮轨道位于两侧，所述横向运动直线电机动子与V型滚轮均固定在金属背板上，所述横向运动直线电机动子与横向运动直线电机定子之间存在空隙，所述V型滚轮可沿V型滚轮轨道作横向运动。
6.根据权利要求5所述的无人驾驶汽车测试故障物模拟系统，其特征是，所述N为1，且固定有纵向运动直线电机定子的纵向轨道位于M个纵向轨道的中间位置。
7.根据权利要求5所述的无人驾驶汽车测试故障物模拟系统，其特征是，所述N为2，且固定有纵向运动直线电机定子的纵向轨道位于M个纵向轨道的两边位置。
8.根据权利要求5所述的无人驾驶汽车测试故障物模拟系统，其特征是，所述滚轮系统包括连接载重桁架的轮架，且轮架上连接有分别用于承担载重桁架重量的载重滚轮和用于进行滚动导向的导向滚轮。
9.根据权利要求5所述的无人驾驶汽车测试故障物模拟系统，其特征是，所述故障物系统包括阻尼系统，且阻尼系统上部与所述金属背板连接，所述阻尼系统下部连接有力矩电机，所述力矩电机套装在一竖杆上且可带动竖杆和阻尼系统作相对转动，所述竖杆下部连接有钢丝绳，所述钢丝绳下部连接有故障物，所述故障物位于车道上且故障物底部安装有前滚轮和后滚轮。
10.根据权利要求9所述的无人驾驶汽车测试故障物模拟系统，其特征是，所述故障物为路面可能出现的移动目标，包括假车、假人、假自行车和假宠物。
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