CN209096811U - 一种无人驾驶矿车转向系统装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种无人驾驶矿车转向系统装置，包括驱动机构、转向机构和线控底盘上位机，驱动机构包括方向盘、外置监测装置、线控驱动装置、发动机ECU、液压转向器以及驱动油缸，线控驱动装置的传动轴一端通过连接柱与所述方向盘传动，另一端与所述液压转向器传动，液压转向器控制驱动油缸工作，连接柱上设有转角传感器，转向机构包括前桥、轮毂、转向臂以及转向油缸，转向臂一端与轮毂固接，转向油缸一端与车架铰接，另一端与转向臂铰接，转向油缸与转向臂铰接处设有角度传感器。本实用新型结构简单，转向角度能够经过多次纠错，保证转向角度准确性，并且能够实现人工驾驶和自动驾驶的快速切换。

Description

一种无人驾驶矿车转向系统装置

技术领域

本实用新型涉及无人驾驶技术领域，具体涉及一种无人驾驶矿车转向系统装置。

背景技术

无人驾驶车辆是汽车行业未来的重要发展方向之一，近年来在车辆技术领域备受关注。无人驾驶车辆集视觉感知、人工智能、规划控制等多学科技术于一体，它不仅在搜救、救援、侦察等危险任务中具有重要的应用价值，而且对于缓解交通拥挤、提高交通安全等方面都有很大的现实意义和发展潜力。目前，世界上许多国家都在大力研究无人驾驶技术，极大地推动了无人驾驶技术的发展。

随着智能化信息化技术的发展，智能矿山建设也成为了国家的战略计划，其中散装物料运输环节的非公路运输设备是整个智能化矿山建设的最重要环节，但现有的非公路运输设备基本不具有无人驾驶功能，因而运输效率较低，施工单位的用人成本较高。

在无人驾驶技术中，自动转向装置是无人驾驶车辆非常重要的部分，它能够自主地控制车辆转向角，使得车辆按照期望轨迹行驶。现有的无人驾驶转向装置存在以下缺陷：

1、转向精度和准确度不高，无多次纠错过程；

2、无法实现人工驾驶和自动驾驶的快速切换；

3、机械结构过于复杂，成本较高。

因此，开发一种新型的无人驾驶矿车的转向系统装置十分有必要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种无人驾驶矿车转向系统装置，该转向系统结构简单，转向角度能够经过多次纠错，保证转向角度准确性，并且能够实现人工驾驶和自动驾驶的快速切换。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种无人驾驶矿车转向系统装置，包括驱动机构、转向机构和线控底盘上位机，所述驱动机构包括方向盘、外置监测装置、线控驱动装置、发动机ECU、液压转向器以及一对驱动油缸，所述线控驱动装置的传动轴一端通过连接柱与所述方向盘传动，另一端与所述液压转向器传动，所述液压转向器控制所述一对驱动油缸工作，所述连接柱上设有转角传感器，所述外置监测装置用于监测行驶路面转向信号；所述转向机构包括前桥、设置在前桥两端的轮毂、转向臂以及一对转向油缸，所述转向臂一端与所述轮毂固接，所述转向油缸与所述驱动油缸联动，且转向油缸一端与车架铰接，另一端与所述转向臂铰接驱动转向臂转向，所述转向臂上设有角度传感器；所述线控底盘上位机与所述线控驱动装置、外置检测装置、转角传感器、角度传感器和发动机ECU连接，且线控底盘上位机接受外置检测装置、发动机ECU、转角传感器和角度传感器信号实时调节线控驱动装置的输出来实现实时的转向角度控制。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型线控底盘上位机实时接收外置检测装置和发动机ECU信号，从而了解车速与路面转向角度信息，实时控制线控驱动装置的输出，从而控制液压转向器，实现自动转向功能，同时线控底盘上位机还通过接受转角传感器的数据，监测转向柱的转动角度，从而实时调整线控驱动装置的输出，进行一次转向纠错，保证转向角度准确；

2、本实用新型转向油缸与所述转向臂铰接处设有角度传感器，线控底盘上位机实时接受角度传感器的信号，从而检测轮毂实际转动角度，与转角传感器数据相比进行二次转向纠错，当转角传感器与角度传感器数据不一时，线控驱动装置以角度传感器为准，调节自身输出速度，保证转向角度的绝对准确；

3、本实用新型机械结构简单，能够高效的进行自动转向控制，成本较低。

本实用新型的进一步改进方案如下：

进一步的，所述线控驱动装置包括传动的线控转向电机与减速机，所述线控转向电机与所述线控底盘上位机电连接，所述减速机的传动轴两端分别于所述连接柱和液压转向器传动连接。

进一步的，所述外置监测装置包括设置在车架前横梁上的激光雷达传感器。

进一步的，所述一对转向臂的端部之间设有转向限位杆。

通过采用上述方案，一对转向油缸间肯定存在差动问题，转向限位杆用于机械限制一对转向油缸同步工作，在最大转角时保证前桥安全。

进一步的，所述角度传感器设有最大转角限位，所述线控底盘上位机检测到所述角度传感器处于最大转角时控制所述线控驱动装置停止工作。

通过采用上述方案，角度传感器设定最大转角，并设定在最大转角时线控底盘上位机控制线控驱动装置自动停机，避免过大的转向角度损坏前桥机械部分。

进一步的，所述转向臂设有螺杆螺母组件，所述螺母固定在所述转向臂上，所述螺杆端部与所述转向油缸的活塞杆端部连接对转向角度进行机械调整。

通过采用上述方案，通过螺杆在螺母中旋转，来调节活塞杆的伸缩行程，从而对转向角度进行机械调整，便于检修等情况下的调整，使得转向角度更加精确。

进一步的，所述方向盘上设有与所述线控底盘上位机电连接的手触传感器，所述手触传感器检测方向盘上有手触摸时，所述线控底盘上位机控制所述线控驱动装置停机。

通过采用上述方案，手触传感器能够监测到方向盘上有人手触摸时，线控底盘上位机接受信号并自动控制线控驱动装置停机，当未检测到人手时，线控底盘上位机控制线控驱动装置工作，完成人工驾驶和自动驾驶的快速切换，避免安全隐患。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1是本实用新型的实施例的驱动机构的结构示意图。

图2是本实用新型的实施例的转向机构的结构示意图。

图3是本实用新型的实施例的原理框图。

图中所示：

1、方向盘；2、液压转向器；3、驱动油缸；4、线控转向电机；5、减速机；6、连接柱；7、转向传感器；8、前桥；9、轮毂；10、转向臂；11、转向油缸；12、角度传感器；13、激光雷达传感器；14、转向限位杆；15、手触传感器；16、线控底盘上位机；17、螺母；18、螺杆；19、发动机ECU。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

图1是本实用新型的实施例的驱动机构的结构示意图。

图2是本实用新型的实施例的转向机构的结构示意图。

图3是本实用新型的实施例的原理框图。

如图1至图3所示，本实施例提供的一种无人驾驶矿车转向系统装置，包括驱动机构、转向机构和线控底盘上位机16。

线控底盘上位机的具体型号为wise40。

驱动机构包括方向盘1、外置监测装置、线控驱动装置、发动机ECU19、液压转向器2以及一对驱动油缸3。

线控驱动装置包括线控转向电机4以及与线控转向电机4传动的减速机5，线控转向电机4与线控底盘上位机16电连接，减速机5的传动轴一端通过连接柱6与方向盘1传动，另一端与液压转向器2传动。

液压转向器2控制一对驱动油缸3工作。

连接柱6上设有用于监测连接柱6旋转角度的转角传感器7，具体型号为27582AJ000。

外置监测装置用于监测行驶路面转向信号，包括设置在车架前横梁上的激光雷达传感器13，具体型号为RS-LiDAR-16。

转向机构包括前桥8、设置在前桥8两端的轮毂9、转向臂10以及一对转向油缸11。转向臂10一端与轮毂9固接，一对转向油缸11与一对驱动油缸3联动，且转向油缸11一端与车架铰接，另一端与转向臂10铰接驱动转向臂10转向。

液压转向器2控制一对驱动油缸3分别做相应的伸缩操作，通过连通的液路控制一对转向油缸11做相应的伸缩操作，完成转向操作。

转向油缸11与转向臂10铰接处设有角度传感器12，角度传感器12为无接触磁性霍尔角度传感器，具体型号为P3014-V1-CW360。

方向盘1上设有用于监测方向盘1上是否有人操作的手触传感器15，手触传感器15采用电感接近开关模式，具体型号为LJ18A3-8-Z。

线控底盘上位机16与发动机ECU、线控转向电机4、激光雷达传感器13、手触传感器15、转角传感器7和角度传感器12连接。

线控底盘上位机16实时接收激光雷达传感器13和发动机ECU19信号，来控制线控转向电机4的输出，从而控制液压转向器2，实现自动转向功能。

同时线控底盘上位机16还通过接受转角传感器7的数据，监测转向柱6的转动角度，从而实时控制线控转向电机4的输出，进行一次转向纠错，保证转向角度准确；

转向臂10上设有角度传感器12，线控底盘上位机16实时接受角度传感器12的信号，从而检测轮毂9实际转动角度，与转角传感器7数据相比进行二次转向纠错，当转角传感器7与角度传感器12数据不一时，线控转向电机4以角度传感器12为准，调节自身输出功率，保证转向角度的绝对准确；

线控底盘上位机16还接受手触传感器15的信号，手触传感器15能够监测到方向盘1上有人控制时，线控底盘上位机16接受信号并自动控制线控转向电机4停机，当未检测到人手时，线控底盘上位机16控制线控转向电机4工作，完成人工驾驶和自动驾驶的快速切换，避免安全隐患。

一对转向臂10的端部之间设有转向限位杆14，一对转向油缸11间肯定存在差动问题，转向限位杆14用于机械限制一对转向油缸11同步工作，在最大转角时保证前桥安全。

角度传感器12还设定最大转角，线控底盘上位机16检测到角度传感器12到达最大转角后控制线控转向电机4停机，避免过大的转向角度损坏前桥机械部分。

转向臂10设有螺杆螺母组件，螺母17固定在转向臂10上，螺杆18端部与转向油缸11的活塞杆端部连接对转向角度进行机械调整。通过螺杆18在螺母17中旋转，来调节活塞杆的伸缩行程，从而对转向角度进行机械调整，便于检修等情况下的调整，使得转向角度更加精确。

本实用新型的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (7)

1.一种无人驾驶矿车转向系统装置，其特征在于，包括驱动机构、转向机构和线控底盘上位机，所述驱动机构包括方向盘、外置监测装置、线控驱动装置、发动机ECU、液压转向器以及一对驱动油缸，所述线控驱动装置的传动轴一端通过连接柱与所述方向盘传动，另一端与所述液压转向器传动，所述液压转向器控制所述一对驱动油缸工作，所述连接柱上设有转角传感器，所述外置监测装置用于监测行驶路面转向信号；所述转向机构包括前桥、设置在前桥两端的轮毂、转向臂以及一对转向油缸，所述转向臂一端与所述轮毂固接，所述转向油缸与所述驱动油缸联动，且转向油缸一端与车架铰接，另一端与所述转向臂铰接驱动转向臂转向，所述转向臂上设有角度传感器；所述线控底盘上位机与所述线控驱动装置、外置检测装置、转角传感器、角度传感器和发动机ECU连接，且线控底盘上位机接受外置检测装置、发动机ECU、转角传感器和角度传感器信号实时调节线控驱动装置的输出来实现实时的转向角度控制。

2.根据权利要求1所述的一种无人驾驶矿车转向系统装置，其特征在于，所述线控驱动装置包括传动的线控转向电机与减速机，所述线控转向电机与所述线控底盘上位机电连接，所述减速机的传动轴两端分别于所述连接柱和液压转向器传动连接。

3.根据权利要求1所述的一种无人驾驶矿车转向系统装置，其特征在于，所述外置监测装置包括设置在车架前横梁上的激光雷达传感器。

4.根据权利要求1所述的一种无人驾驶矿车转向系统装置，其特征在于，所述一对转向臂的端部之间设有转向限位杆。

5.根据权利要求1所述的一种无人驾驶矿车转向系统装置，其特征在于，所述角度传感器设有最大转角限位，所述线控底盘上位机检测到所述角度传感器处于最大转角时控制所述线控驱动装置停止工作。

6.根据权利要求1所述的一种无人驾驶矿车转向系统装置，其特征在于，所述转向臂设有螺杆螺母组件，所述螺母固定在所述转向臂上，所述螺杆端部与所述转向油缸的活塞杆端部连接对转向角度进行机械调整。

7.根据权利要求1至6任一所述的一种无人驾驶矿车转向系统装置，其特征在于，所述方向盘上设有与所述线控底盘上位机电连接的手触传感器，所述手触传感器检测方向盘上有手触摸时，所述线控底盘上位机控制所述线控驱动装置停机，切换至人工控制。