CN115027550B - 方向盘及其控制方法、车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种方向盘及其控制方法、车辆。其中，该方法包括：锁止装置，与目标车辆的电机壳体固定连接，用于控制电机输出轴停止转动；力矩传感器，安装在电机输出轴上，用于检测电机输出轴上产生的目标力矩值；控制装置，与力矩传感器和锁止装置通信连接，用于基于目标车辆的目标驾驶状态和目标力矩值控制锁止装置的工作状态，其中，目标驾驶状态包括如下之一：自动驾驶状态、辅助驾驶状态和人工驾驶状态。本发明解决了相关技术中自动驾驶车辆的方向盘在机器与人工共同驾驶下由于控制权冲突导致操作困难的技术问题。

Description

方向盘及其控制方法、车辆

技术领域

本发明涉及汽车控制领域，具体而言，涉及一种方向盘及其控制方法、车辆。

背景技术

自动驾驶车辆在使用汽车辅助驾驶功能和自动驾驶功能时，都会存在驾驶员和机器共同驾驶车辆的情况。目前的自动驾驶车辆在驾驶员进行转向操作时，有时会出现驾驶员和机器的方向盘控制权冲突的情况，导致驾驶员方向盘转向困难、驾驶体验不佳，甚至会因为控制不当造成安全事故。

针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种方向盘及其控制方法、车辆，以至少解决相关技术中自动驾驶车辆的方向盘在机器与人工共同驾驶下由于控制权冲突导致操作困难的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种方向盘，包括：锁止装置，与目标车辆的电机壳体固定连接，用于控制电机输出轴停止转动；力矩传感器，安装在电机输出轴上，用于检测电机输出轴上产生的目标力矩值；控制装置，与力矩传感器和锁止装置通信连接，用于基于目标车辆的目标驾驶状态和目标力矩值控制锁止装置的工作状态，其中，目标驾驶状态包括如下之一：自动驾驶状态、辅助驾驶状态和人工驾驶状态。

可选地，控制装置还用于响应于目标驾驶状态为人工驾驶状态，或目标驾驶状态为自动驾驶状态或辅助驾驶状态，且目标力矩值小于或等于第一力矩阈值，控制锁止装置工作；响应于目标驾驶状态为自动驾驶状态或辅助驾驶状态，且目标力矩值大于第一力矩阈值，控制锁止装置停止工作。

可选地，方向盘还包括：转向轴，转向轴的一端与电机壳体固定连接，转向轴的另一端连接转向机构，用于响应于控制锁止装置工作，将方向盘上产生的转向力矩传递给转向机构。

可选地，方向盘还包括：驱动电机，与控制装置通信连接，用于驱动电机输出轴停止旋转，并响应于控制锁止装置停止工作，控制电机输出轴按照方向盘上产生的转向力矩旋转。

可选地，驱动电机包括：电机，用于驱动电机输出轴旋转；角度传感器，与控制装置通信连接，用于测量电机输出轴相对于电机的目标角度；控制装置还用于将电机输出轴和目标角度的角度差与预设控制指令进行叠加，得到目标控制指令，并输出目标控制指令至转向机构。

可选地，控制装置还用于响应于目标力矩值小于或等于第二力矩阈值，按照目标运动方式控制电机，响应于角度差小于角度差阈值，控制锁止装置工作，其中，目标运动方式用于表征与转向轴的速度相同且方向相反的运动方式。

可选地，方向盘还包括：底部壳体，与电机壳体固定连接，底部壳体上固定有齿轮轴；第一齿轮，与电机输出轴固定连接；第二齿轮，可旋转地设置在齿轮轴上；第三齿轮，可旋转地设置在齿轮轴上；内圈，内圈内部有齿，与第三齿轮相互运动。

根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种方向盘的控制方法，方法包括：获取目标车辆的目标驾驶状态，和电机输出轴上产生的目标力矩值，其中，目标驾驶状态包括如下之一：自动驾驶状态、辅助驾驶状态和人工驾驶状态；基于目标驾驶状态和目标力矩值，确定是否控制电机输出轴停止转动。

可选地，基于目标驾驶状态和目标力矩值，确定是否控制电机输出轴停止转动包括：响应于目标驾驶状态为人工驾驶状态，或目标驾驶状态为自动驾驶状态或辅助驾驶状态，且目标力矩值小于或等于第一力矩阈值，控制电机输出轴停止转动；响应于目标驾驶状态为自动驾驶状态或辅助驾驶状态，且目标力矩值大于第一力矩阈值，控制电机输出轴继续转动。

可选地，在控制电机输出轴停止转动之后，方法还包括：将方向盘上产生的转向力矩传递给目标车辆的转向机构。

可选地，控制电机输出轴继续转动包括：驱动电机输出轴停止旋转；响应于控制电机输出轴继续转动，控制电机输出轴按照方向盘上产生的转向力矩旋转。

可选地，方法还包括：获取电机输出轴相对于电机的目标角度；获取电机输出轴和目标角度的角度差；将角度差与预设控制指令进行叠加，得到目标控制指令；输出目标控制指令至转向机构。

可选地，方法还包括：响应于目标力矩值小于或等于第二力矩阈值，按照目标运动方式控制电机，其中，目标运动方式用于表征与转向轴的速度相同且方向相反的运动方式；响应于角度差小于角度差阈值，控制电机输出轴停止转动。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种车辆，包括上述实施例中任意一项的方向盘。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制计算机可读存储介质所在设备执行上述实施例中的方向盘的控制方法。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种处理器，处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行上述实施例中的方向盘的控制方法。

在本发明实施例中，方向盘由锁止装置、力矩传感器和控制装置组成，锁止装置在锁止状态下，锁止电机输出轴使其停止绕着驱动电机旋转，力矩传感器检测电机输出轴的扭矩大小，并转换为目标力矩值，控制装置分别与锁止装置和力矩传感器信号连接，采集目标力矩值，并根据当前的目标力矩值和目标驾驶状态，输出对应的控制信号至锁止装置，控制其开始或停止工作。容易注意到的是，这种新型的方向盘结构结构简单易实现，根据当前目标力矩值和目标驾驶状态，控制装置能够判断驾驶员是否有介入转向意图，通过控制锁止装置的工作状态，来控制电机输出轴的旋转，因此能够在不同驾驶状态下，实现驾驶员与机器之间的协同控制，并保证舒适性和安全性，进而解决了相关技术中自动驾驶车辆的方向盘在机器与人工共同驾驶下控制权冲突的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据现有技术的一种方向盘的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的一种可选的方向盘的结构正视图；

图3是根据本发明实施例的一种可选的方向盘的驱动电机的结构图；

图4是根据本发明实施例的一种可选的方向盘的结构俯视图；

图5是根据本发明实施例的一种方向盘的控制方法的流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种方向盘。

图1是根据本发明实施例的一种方向盘的结构示意图，如图1所示，该方向盘控制器包括如下部分：锁止装置10、力矩传感器12和控制装置20。

其中，锁止装置，与目标车辆的电机壳体固定连接，用于控制电机输出轴停止转动；力矩传感器，安装在电机输出轴上，用于检测电机输出轴上产生的目标力矩值；控制装置，与力矩传感器和锁止装置通信连接，用于基于目标车辆的目标驾驶状态和目标力矩值控制锁止装置的工作状态，其中，目标驾驶状态包括如下之一：自动驾驶状态、辅助驾驶状态和人工驾驶状态。

上述的目标车辆可以是装置有上述方向盘的自动驾驶车辆。锁止装置10可以通过其机械特点实现锁止功能，当其为锁止状态时，将会钳住电机输出轴使其停止转动，当其为放松状态时，电机输出轴可以绕着驱动电机旋转。驱动电机可以是控制电机输出轴的电机，自动驾驶系统通过控制装置与电机通信来控制电机转向和速率。力矩传感器12可以检测电机输出轴的扭力大小，并将其转换成可有意义的电信号，从而测量出电机输出轴的力矩值。控制装置20可以是自动控制系统的方向盘控制装置，与方向盘的锁止装置和力矩传感器通信连接，可以采集到力矩传感器测量出的力矩值，和发出控制信号控制锁止装置开始或停止工作。

在一种可选的实施例中，图2是根据本发明实施例的一种可选的方向盘的结构正视图，如图2所示，锁止装置10固定连接在目标车辆的方向盘驱动电机16的壳体上，锁止装置的信号线与控制装置20连接，当接收到控制装置传来的锁止信号时，锁止装置锁止电机输出轴18使其停止绕驱动电机旋转，此时整个方向盘等同于传统的刚体方向盘。力矩传感器12安装在电机输出轴上，用于检测电机输出轴的扭矩大小，并转换为电机输出轴上产生的目标力矩值，目标力矩值反映了方向盘转动的程度。控制装置分别与锁止装置和力矩传感器使用通信连接，利用信号线获取力矩传感器测出的目标力矩值。当目标驾驶状态为人工驾驶状态时，控制装置控制锁止装置始终保持锁止状态，当目标驾驶状态为辅助驾驶状态或自动驾驶状态时，控制装置再根据目标力矩值大小来决定锁止装置状态，并将该信息输出至锁止装置，控制其开始或停止工作。

在本发明实施例中，方向盘由锁止装置、力矩传感器和控制装置组成，锁止装置在锁止状态下，锁止电机输出轴使其停止绕着驱动电机旋转，力矩传感器检测电机输出轴的扭矩大小，并转换为目标力矩值，控制装置分别与锁止装置和力矩传感器信号连接，采集目标力矩值，并根据当前的目标力矩值和目标驾驶状态，输出对应的控制信号至锁止装置，控制其开始或停止工作。容易注意到的是，这种新型的方向盘结构结构简单易实现，根据当前目标力矩值和目标驾驶状态，控制装置能够判断驾驶员是否有介入转向意图，通过控制锁止装置的工作状态，来控制电机输出轴的旋转，因此能够在不同驾驶状态下，实现驾驶员与机器之间的协同控制，并保证舒适性和安全性，进而解决了相关技术中自动驾驶车辆的方向盘在机器与人工共同驾驶下控制权冲突的技术问题。

可选地，根据上述发明实施例，控制装置还用于响应于目标驾驶状态为人工驾驶状态，或目标驾驶状态为自动驾驶状态或辅助驾驶状态，且目标力矩值小于或等于第一力矩阈值，控制锁止装置工作；响应于目标驾驶状态为自动驾驶状态或辅助驾驶状态，且目标力矩值大于第一力矩阈值，控制锁止装置停止工作。

上述第一力矩阈值可以是为判断当前方向盘是否转向而设定的力矩阈值，用来确定在自动驾驶或辅助驾驶状态下，驾驶员是否有介入转向操作的意图。

在一种可选的实施例中，如图2所示，当自动驾驶车辆正处于辅助驾驶状态或自动驾驶状态时，控制装置获取力矩传感器12测出的目标力矩值T，设定第一力矩阈值为T1。若目标力矩值小于或等于第一力矩阈值，即T≤T1，则判定驾驶员未转动方向盘，没有介入转向操作的意图，此时控制装置发出控制信号控制锁止装置10工作，锁止电机输出轴18使其停止旋转。若目标力矩值大于第一力矩阈值，即T＞T1，则判定驾驶员转动方向盘，有介入转向操作的意图，此时控制装置发出控制信号控制锁止装置停止工作，电机输出轴可以绕着电机旋转。

可选地，根据上述发明实施例，该方向盘还包括：转向轴。

其中，转向轴，转向轴的一端与电机壳体固定连接，转向轴的另一端连接转向机构，用于响应于控制锁止装置工作，将方向盘上产生的转向力矩传递给转向机构。

上述转向轴可以是作用于传递力矩功能的刚体，并且还具有吸能功能，减少冲击可起到防伤作用。转向机构可以是汽车方向盘转向器，可以增大转向盘传到转向传动机构的力和改变力的传递方向。

在一种可选的实施例中，如图2所示，转向轴14上端与方向盘的电机壳体固定，下端与转向机构连接，转向轴从转向柱管中穿过，支撑在柱管内的轴承和衬套上。当控制装置控制锁止装置10对电机输出轴18进行锁止时，电机输出轴停止绕驱动电机16旋转，由于电机输出轴与主动齿轮120固定连接，因此主动齿轮也无法绕驱动电机旋转，进而一级从动齿轮122和124也无法绕齿轮轴116旋转，进而二级从动齿轮126和128也无法绕齿轮轴旋转，进而齿圈114也无法和二级从动齿轮形成相对运动关系，因此整个齿轮机构停止运转，此时方向盘等同于传统的刚体方向盘，此时驾驶员进行转向操作时，转动方向盘，方向盘的转动力矩通过转向轴传递至转向器，并由转向器将力矩进行放大，从而控制车辆进行相应的转向操作。

可选地，根据上述发明实施例，该方向盘还包括：驱动电机。

其中，驱动电机，与控制装置通信连接，用于驱动电机输出轴停止旋转，并响应于控制锁止装置停止工作，控制电机输出轴按照方向盘上产生的转向力矩旋转。

上述驱动电机可以包含电机、减速器和角度传感器，可以驱动电机输出轴旋转，并通过角度传感器测量出电机输出轴相对于电机转动的角度。

在一种可选的实施例中，如图2所示，驱动电机16连接在转向轴14上端，驱动电机上端固定连接电机输出轴。该驱动电机还与控制装置通信连接，当目标车辆处于辅助驾驶状态或自动驾驶状态时，若力矩传感器12检测到的力矩值T大于力矩阈值T1，即T＞T1时，判定驾驶员有介入转向操作的意图，控制装置向驱动电机发出控制信号，驱动电机先通以较大电流，保证驾驶员当前施加力矩情况下，电机输出轴相对驱动电机停止旋转，此时控制装置可以控制锁止装置停止工作，使驱动电机控制输出轴顺着驾驶员施加力矩的方向转动，并通过方向盘齿轮结构传递力矩，使电机输出轴和驱动电机之间偏离二者的初始位置并产生旋转角度差。

可选地，根据上述发明实施例，驱动电机还包括：电机和角度传感器。

其中，电机，用于驱动电机输出轴旋转；角度传感器，与控制装置通信连接，用于测量电机输出轴相对于电机的目标角度；控制装置还用于将电机输出轴和目标角度的角度差与预设控制指令进行叠加，得到目标控制指令，并输出目标控制指令至转向机构。

上述电机可以根据控制装置发出的命令来驱动电机输出轴旋转，来实现机器控制和驾驶员控制方向盘的协同控制。角度传感器可以用于检测电机输出轴和电机之间相对于二者初始位置产生的角度差，将该角度差作为目标角度的角度差。预设控制指令可以是计算得到的转向角度控制指令。

在一种可选的实施例中，图3是根据本发明实施例的一种可选的方向盘的驱动电机的结构图，如图3所示，驱动电机中包含电机162和角度传感器164，当车辆处于辅助驾驶或自动驾驶状态时，某一情景下驾驶员有介入转向操作的意图，当驾驶员转动方向盘时，电机控制电机输出轴18顺着驾驶员施加力矩的方向转动，电机转动会带着电机输出轴18、主动齿轮120和齿圈114共同转动，电机输出轴和电机与二者初始状态将会产生角度差，角度传感器检测该角度差A，作为目标角度的角度差，并输出至控制装置。控制装置将角度差A与计算得到的转向角度控制指令向叠加，作为目标控制指令最终发送给转向执行机构的转向角度控制指令。

可选地，根据上述发明实施例，控制装置还用于响应于目标力矩值小于或等于第二力矩阈值，按照目标运动方式控制电机，响应于角度差小于角度差阈值，控制锁止装置工作，其中，目标运动方式用于表征与转向轴的速度相同且方向相反的运动方式。

上述第二力矩阈值可以是为判定当前方向盘是否停止转向而设定的力矩阈值。目标运动方式可以是驱动电机按照与转向轴速度相同、方向相反的方式控制电机输出。角度差阈值可以设定用于判定当前方向盘的输出轴和控制电机是否恢复初始位置。

在一种可选的实施例中，当驾驶员逐渐停止转向，力矩传感器检测到的目标力矩值T逐渐减小，设定第二力矩阈值为T2，若目标力矩值T小于或等于第二力矩阈值T2，即T≤T2，表明此次驾驶员和机器转向控制协调的结束。此时驱动电机按照与转向轴速度相同、方向相反的方式控制电机输出，因为方向盘转向产生的电机输出轴与驱动电机之间的相对旋转角度A逐渐减小，可以设定角度差阈值为0，则当角度差A逐渐减小至0时，表明电机输出轴与驱动电机恢复二者初始的相对位置状态，且此时T≤T2，则控制锁止装置锁止电机输出轴。

可选地，根据上述发明实施例，该方向盘还包括：底部壳体、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、内圈。

其中，底部壳体，与电机壳体固定连接，底部壳体上固定有齿轮轴；第一齿轮，与电机输出轴固定连接；第二齿轮，可旋转地设置在齿轮轴上；第三齿轮，可旋转地设置在齿轮轴上；内圈，内圈内部有齿，与第三齿轮相互运动。

在一种可选的实施例中，如图2所示，上述底部壳体112与电机输出轴18固定连接，托盛方向盘所有齿轮，并固定安装齿轮轴116，齿轮轴对称分布在主动齿轮两侧，第一齿轮120为主动齿轮，与电机输出轴固定连接，处于方向盘中心轴上，图4是根据本发明实施例的一种可选的方向盘的结构俯视图，如图4所示，第二齿轮122和124为一级从动齿轮，对称分布在左右两边的主动齿轮与齿轮轴之间，可以在齿轮轴上自由旋转，第三齿轮126和128为二级从动齿轮，对称分布在左右两边的齿轮轴外侧与内圈之间，可以在齿轮轴上自由旋转，内圈114内部有齿，也被称为齿圈，与二级从动齿轮可以相互运动。

需要说明的是，该方向盘结构中如果将齿轮结构转移到转向轴上或传动系统中，也能够实现类似的控制效果。如果使用线控转向技术，即没有实体的转向轴存在，只通过一个转向手感模拟电机和相关的传感器与方向盘连接，转向控制以信号的形势发送给转向系统进行控制，这样也能够实现类似的控制效果。该方向盘的优点包括：

1.是一种新型的方向盘结构，能够在辅助驾驶和自动驾驶过程中实现驾驶员和机器之间的协同控制，保证舒适性和安全性，这是已有的方向盘技术方案所不具备的。该技术方案还具有结构简单，容易实现等优点。

2.针对新型方向盘的控制方法，通过对方向盘内各部件的控制，以及与辅助驾驶或自动驾驶系统和转向系统之间相互协调，实现更舒适、安全的辅助驾驶或自动驾驶功能。

实施例2

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种方向盘的控制方法，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

该方法可以应用于上述实施例1中的方向盘，本实施例中方向盘的具体结构与上述实施例相同，在此不做赘述。

图5是根据本发明实施例的一种方向盘控制器的控制方法的流程图，如图5所示，该方法包括如下步骤：

步骤S502，获取目标车辆的目标驾驶状态，和电机输出轴上产生的目标力矩值，其中，目标驾驶状态包括如下之一：自动驾驶状态、辅助驾驶状态和人工驾驶状态；

步骤S504，基于目标驾驶状态和目标力矩值，确定是否控制电机输出轴停止转动。

其中，目标力矩值可以是驾驶员控制方向盘时带动电机输出轴产生的力矩值，由力矩传感器检测得到。目标驾驶状态可以是以当前方向盘控制权的变化来区分的车辆驾驶状态，自动驾驶状态是指不需要驾驶员参与控制驾驶，完全通过自动驾驶系统控制驾驶一种状态。辅助驾驶状态是指自动驾驶系统提供车辆行驶信息，由驾驶员进行决策，当出现决策错误时，自动驾驶系统可以发现并即时纠正。人工驾驶状态是指所有决策都由驾驶员完全决定，自动驾驶系统不参与控制驾驶的状态。

在一种可选的实施例中，获取此刻目标车辆处于的驾驶状态，包括：自动驾驶状态、辅助驾驶状态和人工驾驶状态。力矩传感器测出的电机输出轴的目标力矩值。根据此刻目标力矩值和目标驾驶状态，控制装置判断是否控制电机输出轴停止转动。根据当前处于的目标驾驶状态和目标力矩值，确定是否控制电机输出轴停止转动。若处于辅助驾驶状态或自动驾驶状态下，需再根据目标力矩值决定是否需要电机输出轴停止转动。

可选地，基于目标驾驶状态和目标力矩值，确定是否控制电机输出轴停止转动包括：响应于目标驾驶状态为人工驾驶状态，或目标驾驶状态为自动驾驶状态或辅助驾驶状态，且目标力矩值小于或等于第一力矩阈值，控制电机输出轴停止转动；响应于目标驾驶状态为自动驾驶状态或辅助驾驶状态，且目标力矩值大于第一力矩阈值，控制电机输出轴继续转动。

其中，第一力矩阈值可以是为判定当前方向盘是否转向而设定的力矩阈值，用来判定在自动驾驶或辅助驾驶状态下，驾驶员是否有介入转向操作的意图。

在一种可选的实施例中，获得目标驾驶状态和目标力矩值T，设定第一力矩阈值为T1。若处于人工驾驶状态，则控制装置控制锁止装置开始工作，锁止电机输出轴使其停止旋转，此时与电机输出轴连接的主动齿轮也无法绕驱动电机旋转，进而一级从动齿轮也无法绕齿轮轴旋转，进而二级从动齿轮也无法绕齿轮轴旋转，进而齿圈内侧的齿无法和二级从动齿轮形成相对运动关系，整个齿轮机构不能运转，此时整个方向盘等同于传统的刚体方向盘。若处于自动驾驶状态或辅助驾驶状态，需要进一步判断目标力矩值的大小，若目标力矩值小于或等于第一力矩阈值，即T≤T1，则判定驾驶员没有介入转向操作的意图，控制装置控制锁止装置锁止电机输出轴，使电机输出轴停止旋转，此时整个方向盘等同于传统的刚性方向盘。若目标力矩值大于第一力矩阈值，即T＞T1，则判定驾驶员有介入转向操作的意图，控制装置控制锁止装置松开电机输出轴，电机输出轴继续转动。

可选地，在控制电机输出轴停止转动之后，方法还包括：将方向盘上产生的转向力矩传递给目标车辆的转向机构。

其中，转向机构可以是汽车方向盘转向器，可以增大转向盘传递到转向传动机构的力和改变力的传递方向。

在一种可选的实施例中，当控制电机输出轴被锁止装置锁止时，电机输出轴停止旋转，与电机输出轴相连接的整个齿轮机构不能运转，整个方向盘等同于传统的刚体方向盘，由驾驶员控制方向盘，能够传递驾驶员的转向力矩给转向轴，由于转向轴下端与转向器连接，因此进而将力矩传递给转向机构。该模式也能将路面反馈通过方向盘传递给驾驶员。

可选地，控制电机输出轴继续转动还包括：驱动电机输出轴停止旋转；响应于控制电机输出轴继续转动，控制电机输出轴按照方向盘上产生的转向力矩旋转。

在一种可选的实施例中，在辅助驾驶或自动驾驶的状态下，在驾驶员进行转向操作时，力矩处于一个逐渐增大的状态，当目标力矩值小于或等于第一力矩阈值，即T≤T1时，驱动电机输出轴处于停止旋转的状态。当目标力矩值大于第一力矩阈值，即T＞T1时，控制装置控制锁止装置松开电机输出轴，此时驱动电机会通以较大电流，保证在驾驶员当前施加力矩情况下，电机输出轴不会相对驱动电机产生旋转，然后控制装置再控制锁止装置松开电机输出轴，由驾驶员控制方向盘，驱动电机控制输出轴顺着驾驶员施加力矩的方向转动，可以根据提前设定好的满足驾驶员转向舒适性的速度和力矩进行控制，以保证驾驶员在与机器共同控制转向过程中的舒适性。

可选地，该方法还包括：获取电机输出轴相对于电机的目标角度；获取电机输出轴和目标角度的角度差；将角度差与预设控制指令进行叠加，得到目标控制指令；输出目标控制指令至转向机构。

其中，目标角度可以是角度传感器测量出的电机输出轴和电机相对于二者初始位置产生的角度差。

在一种可选的实施例中，驱动电机转动，会带着电机输出轴、主动齿轮和齿圈共同转动。与此同时，电机输出轴与驱动电机之间相对于二者的初始位置将产生旋转偏差，这个偏差也表征了方向盘与转向轴之间的角度差，通过角度传感器测出该角度差A。辅助驾驶控制器或自动驾驶控制器读取角度差A之后，将角度差与计算得到的转向角度控制指令相叠加，将此转向角度控制指令作为目标控制指令，发送给转向执行机构。转向执行机构接收到辅助驾驶系统控制器或自动驾驶控制器发来的目标控制指令，控制转向机构转向。转向机构转向的同时，会连同转向轴以及与其固定连接的驱动电机、方向盘底部壳体等部件一起转动。齿圈和转向轴共同转动的过程中，驱动电机控制输出转矩保证转动过程中驾驶员转向的舒适性和协调性。

可选地，该方法还包括：响应于目标力矩值小于或等于第二力矩阈值，按照目标运动方式控制电机，其中，目标运动方式用于表征与转向轴的速度相同且方向相反的运动方式；响应于角度差小于角度差阈值，控制电机输出轴停止转动。

其中，第二力矩阈值可以是为判定当前方向盘是否停止转向而设定的力矩阈值。

在一种可选的实施例中，当驾驶员停止转向，对方向盘施加的力矩值会逐渐减小，设定第二力矩阈值为T2，当目标力矩值小于或等于第二力矩阈值，即T≤T2时，标志着一次驾驶员和机器转向控制协调的结束，此时驱动电机将按照目标运动方式控制电机，即驱动电机将按照与转向轴速度相同、方向相反的方式控制电机输出。角度传感器测量到的角度差也会逐渐减小，设定角度差阈值为0，则当角度差逐渐减小至0时，表示电机输出轴与驱动电机之间的相对旋转角度恢复为二者初始的相对位置状态。当旋转角度降为为0且T≤T2时，控制锁止装置锁止电机输出轴，控制电机输出轴停止旋转。

实施例3

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种车辆，包括上述实施例中任意一项的方向盘。

实施例4

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制计算机可读存储介质所在设备执行上述实施例中的方向盘的控制方法。

实施例5

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种处理器，处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行上述实施例中的方向盘的控制方法。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种方向盘，其特征在于，包括：

锁止装置，与目标车辆的电机壳体固定连接，用于控制电机输出轴停止转动；

力矩传感器，安装在所述电机输出轴上，用于检测所述电机输出轴上产生的目标力矩值；

控制装置，与所述力矩传感器和所述锁止装置通信连接，用于基于所述目标车辆的目标驾驶状态和所述目标力矩值控制所述锁止装置的工作状态，其中，所述目标驾驶状态包括如下之一：自动驾驶状态、辅助驾驶状态和人工驾驶状态；

其中，所述方向盘还包括转向轴，所述转向轴上端与方向盘的所述电机壳体固定，下端与转向机构连接，用于响应于所述目标驾驶状态为所述人工驾驶状态，所述控制装置控制所述锁止装置钳住所述电机输出轴使其停止转动，所述方向盘还包括：底部壳体，与所述电机壳体固定连接，所述底部壳体上固定有齿轮轴；第一齿轮，与所述电机输出轴固定连接；第二齿轮，可旋转地设置在齿轮轴上；第三齿轮，可旋转地设置在齿轮轴上；内圈，所述内圈内部有齿，与所述第三齿轮相互运动；其中，所述电机输出轴带动所述第一齿轮转动，所述第一齿轮带动所述第二齿轮转动，所述第二齿轮带动所述第三齿轮转动；驾驶员转动所述方向盘，所述方向盘的转动力矩通过所述转向轴传递至转向机构，并由所述转向机构将力矩进行放大，控制所述目标车辆进行转向；

所述方向盘还包括驱动电机，所述驱动电机连接在所述转向轴上端，所述驱动电机上端固定连接所述电机输出轴，所述控制装置还用于响应于所述目标驾驶状态为所述人工驾驶状态，且所述目标力矩值小于或等于第一力矩阈值，控制所述锁止装置工作；响应于所述目标驾驶状态为所述自动驾驶状态或所述辅助驾驶状态，且所述目标力矩值小于或等于第一力矩阈值，控制所述锁止装置工作；响应于所述目标驾驶状态为所述自动驾驶状态或所述辅助驾驶状态，且所述目标力矩值大于所述第一力矩阈值，控制所述锁止装置停止工作，其中，所述第一力矩阈值为判断当前所述方向盘是否转向而设定的力矩阈值。

2.根据权利要求1所述的方向盘，其特征在于，所述方向盘还包括：

所述转向轴，所述转向轴的一端与所述电机壳体固定连接，所述转向轴的另一端连接转向机构，用于响应于控制所述锁止装置工作，将所述方向盘上产生的转向力矩传递给所述转向机构。

3.根据权利要求1所述的方向盘，其特征在于，所述方向盘还包括：

所述驱动电机，与所述控制装置通信连接，用于驱动所述电机输出轴停止旋转，并响应于控制所述锁止装置停止工作，控制所述电机输出轴按照所述方向盘上产生的转向力矩旋转。

4.根据权利要求3所述的方向盘，其特征在于，所述驱动电机包括：

电机，用于驱动所述电机输出轴旋转；

角度传感器，与所述控制装置通信连接，用于测量所述电机输出轴相对于所述电机的目标角度；

所述控制装置还用于将所述电机输出轴和所述目标角度的角度差与预设控制指令进行叠加，得到目标控制指令，并输出所述目标控制指令至转向机构。

5.根据权利要求1所述的方向盘，其特征在于，所述控制装置还用于响应于所述目标力矩值小于或等于第二力矩阈值，按照目标运动方式控制电机，响应于角度差小于角度差阈值，控制所述锁止装置工作，其中，所述目标运动方式用于表征与转向轴的速度相同且方向相反的运动方式。

6.一种方向盘的控制方法，其特征在于，应用于权利要求1至5中任意一项所述的方向盘，所述方法包括：

获取所述目标车辆的目标驾驶状态，和所述电机输出轴上产生的目标力矩值，其中，所述目标驾驶状态包括如下之一：自动驾驶状态、辅助驾驶状态和人工驾驶状态；

基于所述目标驾驶状态和所述目标力矩值，确定是否控制所述电机输出轴停止转动。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，基于所述目标驾驶状态和所述目标力矩值，确定是否控制所述电机输出轴停止转动包括：

响应于所述目标驾驶状态为所述人工驾驶状态，且所述目标力矩值小于或等于第一力矩阈值，控制所述电机输出轴停止转动；

响应于所述目标驾驶状态为所述自动驾驶状态或所述辅助驾驶状态，且所述目标力矩值小于或等于第一力矩阈值，控制所述电机输出轴停止转动；

响应于所述目标驾驶状态为所述自动驾驶状态或所述辅助驾驶状态，且所述目标力矩值大于所述第一力矩阈值，控制所述电机输出轴继续转动。

8.一种车辆，其特征在于，包括：权利要求1至5中任意一项所述的方向盘。