CN114572302A - 一种自动驾驶机器人转向机构 - Google Patents

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朱琪
刘帅
戴斌
钱立林
商尔科
肖良
赵大伟
聂一鸣
孙亚培
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    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0403—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by constructional features, e.g. common housing for motor and gear box

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Abstract

本发明提供一种自动驾驶机器人转向机构，属于驾驶机器人领域。解决现有转向机构结构无法兼顾结构紧凑且方向盘安全气囊正常弹出的技术问题。本发明采用齿轮齿圈的传动方式，实现平稳高效的运动传递；薄壁轴承与齿圈配合，有效支撑齿圈稳定回转，在结构精简紧凑、无需其它装置辅助的条件下，可对齿圈进行径向和轴向限位，避免产生径向或轴向相对位移，且中空区域不会妨碍原车方向盘中间安全气囊的正常弹出，保证安全性。

Description

一种自动驾驶机器人转向机构
技术领域
本发明属于驾驶机器人领域，具体涉及一种自动驾驶机器人转向机构。
背景技术
驾驶机器人在车辆测试、自动驾驶等领域有着广泛的应用。对于一些危险性较高的测试项目，以及人类驾驶员不适宜进入的危险环境，驾驶机器人有着迫切的应用需求。此外，驾驶机器人在准确度、持续性、可重复性、环境适应性等方面还有着显著的优势。驾驶机器人转向机构是实现自动转向控制、从而实现自动驾驶的重要机构。
申请号为201711232560.X的专利申请中，提出了一种用于汽车的无人驾驶机器人，包括转向机械手、换挡机械手机箱、换挡机械手控制结构、换挡机械手、三条机械腿、三条机械腿控制结构和机械腿机箱，机械腿机箱设置在车辆中的驾驶座位上，该装置占用驾驶座，装置安装后无法人工驾驶，相关机构也会妨碍方向盘中央安全气囊弹出。
申请号202010198239.X的专利申请中，提出了一种自动驾驶机器人，其中驱动模块包括第一机械臂，第二机械臂和机械腿，用于控制汽车的方向盘和速度控制装置，该方式难以固定，难以测量方向盘实际转动角度和力矩，并且装置占用驾驶座。
申请号为201910763651.9的专利申请中，提出了一种可实现驾驶员随时介入的驾驶机器人，包括有油门踏板操纵机构、制动踏板操纵机构和方向盘操纵机构，其中方向盘操纵机构设在油门踏板操纵机构和制动踏板操纵机构的上方，方向盘操纵机构前端套设在原车方向盘上，方向盘操纵机构后端固定在主驾驶室内，采用夹爪式固连方式，装置结构复杂，妨碍方向盘中央安全气囊弹出。
申请号为202023299693.9的专利申请中，提出了一种自动驾驶机器人转向执行机构，包括方向盘连接环、安装板、驱动电机、卡爪组件、支撑杆、拉压力传感器与导轨连接件等部件，在使用时不需对车辆原有部件机构进行拆解，能够做到快速安装、拆卸，可保证汽车安全气囊的正常使用。但是导轨环部仅依靠内测、外侧两个导轮以及内侧传动齿轮进行限位，结构复杂而松散、安装调试较为复杂，在搬运和安装过程中部件容易发生相对位移，容易产生导轨环部与车辆方向盘的旋转轴心不一致的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种自动驾驶机器人转向机构，解决现有转向机构结构无法兼顾结构紧凑且方向盘安全气囊正常弹出的技术问题。
为了达到上述目的，解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种自动驾驶机器人转向机构，包括机架、驱动电机、传动齿轮、薄壁轴承、传动齿圈、方向盘夹持机构、人工转向把手等组成。
机架是自动驾驶机器人转向机构的承载机构，用于承载其它部件，并与车体固连。
驱动电机输出轴与传动齿轮连接，提供转向机构带动车辆方向盘转动的动力，驱动电机壳体与机架固连。
薄壁轴承内侧或外侧中的一侧与机架固连，另一侧与传动齿圈固连。传动齿圈与传动齿轮啮合。薄壁轴承、传动齿圈与车辆方向盘同旋转中心轴。薄壁轴承与传动齿圈为中空环状结构，二者内径与车辆方向盘直径接近，环内中空区域将为车辆方向盘安全气囊保留足够的弹出空间。薄壁轴承可有效支撑传动齿圈的稳定回转，使传动齿圈与车辆方向盘的旋转轴心始终保持一致，不需要其它附加部件对传动齿圈进行固定或限位。
方向盘夹持机构用于连接传动齿圈与车辆方向盘，其一端与传动齿圈固连，另一端夹住车辆方向盘。方向盘夹持机构包括基座、夹爪滑块、夹爪与调节螺杆等，夹爪与夹爪滑块固连，夹爪滑块上标有刻度，反映夹爪在基座上的位置，旋动调节螺杆可推动夹爪滑块连同夹爪可在基座上滑动，使夹爪与车辆方向盘对准，便于连接车辆方向盘。
人工转向把手与传动齿圈固连，手工转动人工转向把手可带动传动齿圈和方向盘夹持机构绕薄壁轴承中心转动，进而带动由方向盘夹持机构夹住的车辆方向盘转动。
该自动驾驶机器人转向机构按照上述连接关系安装后，驱动电机通过传动齿轮，带动传动齿圈和方向盘夹持机构绕薄壁轴承中心转动，进而带动由方向盘夹持机构夹住的车辆方向盘转动。
本发明的有益效果在于：
1、本发明自动驾驶机器人转向机构采用可调节的方向盘夹持机构夹持车辆方向盘，不需要拆除方向盘等原车任何装置；
2、本发明自动驾驶机器人转向机构采用中空环状的薄壁轴承和传动齿圈，中空区域不会妨碍原车方向盘中间安全气囊的正常弹出，保证安全性；
3、本发明自动驾驶机器人转向机构采用薄壁轴承支撑传动齿圈带动车辆方向盘回转，部件之间连接简洁稳定，不需要其它部件辅助固定或限位，能够使传动齿圈与车辆方向盘的旋转轴心始终保持一致。
附图说明
图1是本发明一种实施例的上部视角图；
图2是本发明一种实施例的下部视角图；
图3是图1实施例中本发明相关部件的界面图；
图4是图1实施例中传动齿圈和方向盘夹爪的局部放大图；
其中：1-机架、2-驱动电机、3-传动齿轮、4-传动齿圈、5-薄壁轴承、7-人工转向把手
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行进一步的解释和说明。
为了使转向机构结构紧凑稳定，同时保证车辆方向盘安全气囊正常弹出的空间，本发明的自动驾驶机器人转向机构采用齿轮齿圈传动、薄壁轴承支撑回转的设计思路。采用齿轮齿圈的传动方式，可以实现平稳高效的运动传递；薄壁轴承与齿圈配合，可以有效支撑齿圈稳定回转，在结构精简紧凑、无需其它装置辅助的条件下，可对齿圈进行径向和轴向限位，避免产生径向或轴向相对位移。
本发明的一个实施例如图1所示，该实施例的另一个视角在如图2所示。该实施例中，的一种自动驾驶机器人转向机构包括机架1、驱动电机2、传动齿轮3、传动齿圈4、薄壁轴承5、方向盘夹持机构6、人工转向把手7。
机架1是自动驾驶机器人转向机构的承载机构，用于承载其它部件，并与车体固连。
驱动电机2输出轴与传动齿轮3连接，驱动电机2壳体安装于机架1上，驱动电机2为伺服电机产品，通过配套的外接驱动器进行控制。
附图3为图1中机架1、传动齿圈4、薄壁轴承5和人工转向把手7的截面图；薄壁轴承5嵌套安装于机架1内，薄壁轴承5外圈与机架1固连，薄壁轴承5内侧与传动齿圈4固连。传动齿圈4与传动齿轮3啮合。传动齿圈4、薄壁轴承5与车辆方向盘同轴。
附图4是附图1实施例中传动齿圈4和方形盘夹爪6的局部放大图，方向盘夹持机构6上端与传动齿圈4固连，下部夹住车辆方向盘。方向盘夹持机构6包括基座601、夹爪滑块602、夹爪603与调节螺杆604，夹爪603与夹爪滑块602固连，夹爪滑块602连同夹爪603可在基座601上滑动，夹爪滑块602上标有刻度，反映夹爪603在基座601上的位置。旋动调节螺杆604，可推动夹爪滑块602连同夹爪603可在基座601上滑动，使夹爪603与车辆方向盘对准。
驱动电机2通过传动齿轮3带动传动齿圈4和方向盘夹持机构6绕薄壁轴承5中心转动，进而带动由方向盘夹持机构6夹住的车辆方向盘转动。
人工转向把手7与传动齿圈4固连，用于人工抓持自动驾驶机器人转向机构整体，还可用于人工直接操作转动车辆方向盘。
该自动驾驶机器人转向机构按照上述连接关系安装后，驱动电机通过传动齿轮，带动传动齿圈和方向盘夹持机构绕薄壁轴承中心转动，进而带动由方向盘夹持机构夹住的车辆方向盘转动，实现对车辆的转向控制。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，例如在驱动电机2与传动齿轮3之间增加减速机以获得更加合适的减速比，或将机架1调整为与薄壁轴承5内侧紧固连、传动齿圈4调整为与薄壁轴承5外侧紧固连，或将薄壁轴承和传动齿圈安装与车辆方向盘下方等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种自动驾驶机器人转向机构，其特征在于，包括机架、驱动电机、传动齿轮、薄壁轴承、传动齿圈、方向盘夹持机构、人工转向把手；
所述机架是自动驾驶机器人转向机构的承载机构，用于承载其它部件，并与车体固连；
所述驱动电机输出轴与所述传动齿轮连接，提供转向机构带动车辆方向盘转动的动力，所述驱动电机的壳体与所述机架固连；
所述薄壁轴承的内侧或外侧中的一侧与所述机架固连，另一侧与所述传动齿圈固连；
所述传动齿圈与所述传动齿轮啮合；
所述薄壁轴承、传动齿圈与车辆方向盘同旋转中心轴；
所述薄壁轴承与传动齿圈为中空环状结构，二者内径与车辆方向盘直径接近，环内中空区域将为车辆方向盘安全气囊保留足够的弹出空间；
所述薄壁轴承可有效支撑所述传动齿圈的稳定回转，使传动齿圈与车辆方向盘的旋转轴心始终保持一致，无需其它附加部件对传动齿圈进行固定或限位；
所述方向盘夹持机构用于连接传动齿圈与车辆方向盘，其一端与所述传动齿圈固连，另一端夹住车辆方向盘；
所述人工转向把手与传动齿圈固连，手工转动人工转向把手能够带动传动齿圈和方向盘夹持机构绕薄壁轴承中心转动，进而带动由方向盘夹持机构夹住的车辆方向盘转动；
各部件安装后，驱动电机通过传动齿轮带动传动齿圈和方向盘夹持机构绕薄壁轴承中心转动，进而带动由方向盘夹持机构夹住的车辆方向盘转动。
2.根据权利要求1所述的一种自动驾驶机器人转向机构，其特征在于，所述方向盘夹持机构包括基座、夹爪滑块、夹爪与调节螺杆等，所述夹爪与所述夹爪滑块固连，所述夹爪滑块上标有刻度，反映所述夹爪在基座上的位置，旋动调节螺杆能够推动所述夹爪滑块连同所述夹爪可在所述基座上滑动，使所述夹爪与车辆方向盘对准，便于连接车辆方向盘。
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