CN209096812U - 一种无人驾驶矿车转向系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种无人驾驶矿车转向系统，包括驱动机构、转向机构和线控底盘上位机，驱动机构包括电控比例阀、比例阀控制器、主油泵、一对驱动油缸、外置监测装置和发动机ECU；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，转向油缸与驱动油缸联动，转向油缸一端与车架铰接，另一端与转向臂铰接，转向臂上设有角度传感器；线控底盘上位机接受比例阀控制器、外置检测装置、发动机ECU和角度传感器信号实时通过比例阀控制器调节电控比例阀的流量来实现实时的转向角度控制。本实用新型系统结构简单，成本较低，转向角度能够经过纠错保证转向角度准确性，从而进行精确的自动转向。

Description

一种无人驾驶矿车转向系统

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。

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，无多次转向角度纠错过程；

2、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，该转向系统结构简单，成本较低，转向角度能够经过纠错保证转向角度准确性，从而进行精确的自动转向。

为了实现上述目的，本实用新型的有益效果是：

一种无人驾驶矿车转向系统，包括驱动机构、转向机构和线控底盘上位机，所述驱动机构包括电控比例阀、比例阀控制器、主油泵、一对驱动油缸、外置监测装置和发动机ECU，所述主油泵为所述电控比例阀供油，所述电控比例阀驱动所述驱动油缸工作，所述比例阀控制器用于接受和控制所述电控比例阀动作，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比例阀控制器、外置检测装置、角度传感器和发动机ECU电连接，且线控底盘上位机接受比例阀控制器、外置检测装置、发动机ECU和角度传感器信号实时通过比例阀控制器调节电控比例阀的流量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、本实用新型通过线控底盘上位机接受外置监测装置和发动机ECU信号，从而判断所需转向角度，之后通过比例阀控制器来精确控制电控比例阀动作，从而精确控制驱动油缸工作，从而控制联动的转向油缸工作，完成自动转向操作，结构简单，反应灵敏，转向角度精确度较高；

2、本实用新型在转向臂上设有角度传感器，线控底盘上位机通过角度传感器监测实际轮毂的转向角度，同时与比例阀控制器接受的电控比例阀实际动作以及根据发动机ECU和外置监测装置信号判断的转向所需角度进行比对，实时调节电控比例阀，进行转向纠错，保证转向角度准确性。

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，包括第一驱动油缸和第二驱动油缸，所述电控比例阀上设有进油口、出油口、工作油口一和工作油口二，所述主油泵出口与所述进油口连接，所述出油口连接至油缸，所述工作油口一与第一驱动油缸有杆腔和第二驱动油缸无杆腔连接，所述工作油口二与第一驱动油缸无杆腔和第二驱动油缸有杆腔连接；所述第一驱动油缸、第二驱动油缸通过液路分别于所述一对转向油缸联动控制转向。

通过采用上述方案，电控比例阀能够通过控制工作油口一和工作油口二的输出压力，来精确控制第一驱动油缸和第二驱动油缸的伸缩动作，并通过液路使得转向油缸联动做相应伸缩动作，完成转向控制。

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机械部分安全。

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通过所述比例阀控制器控制所述电控比例阀关闭。

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电控比例阀自动停机，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。

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、电控比例阀；101、进油口；102、出油口；103、工作油口一；104、工作油口二；

2、比例阀控制器；

3、主油泵；

4、第一驱动油缸；

5、第二驱动油缸；

6、激光雷达传感器；

7、发动机ECU；

8、前桥；

9、轮毂；

10、转向臂；

11、转向油缸；

12、角度传感器；

13、转向限位杆；

14、螺杆；

15、螺母；

16、线控底盘上位机。

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。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

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

驱动机构包括电控比例阀1、比例阀控制器2、主油泵3、第一驱动油缸4、第二驱动油缸5、激光雷达传感器6和发动机ECU7。

电控比例阀1上设有进油口101、出油口102、工作油口一103和工作油口二104，主油泵3出口与进油口101连接，出油口102连接至油缸，工作油口一103与第一驱动油缸4有杆腔和第二驱动油缸5无杆腔连接，工作油口二104与第一驱动油缸4无杆腔和第二驱动油缸5有杆腔连接，从而精确控制第一驱动油缸4和第二驱动油缸5的伸缩动作。

比例阀控制器2用于接受和控制电控比例阀1动作，具体型号为ML7420A8088。

激光雷达传感器6设置在车架前横梁上用于监测行驶路面转向信号，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，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。

转向油缸11通过液路分别与第一驱动油缸4和第二驱动油缸5联动，从而完成转向操作。

转向臂10上设有角度传感器12，用于监测轮毂9实际转向角度，采用无接触磁性霍尔角度传感器，具体型号为P3014-V1-CW360。

线控底盘上位机16为总的控制中心，具体型号为wise40。

线控底盘上位机16接受激光雷达传感器6和发动机ECU7信号，从而判断所需转向角度，之后通过比例阀控制器2来精确控制电控比例阀1动作，从而精确控制第一驱动油缸4和第二驱动油缸5工作，通过液路联动的转向油缸11工作完成自动转向操作，结构简单，反应灵敏，转向角度精确度较高。

线控底盘上位机16通过角度传感器12监测实际轮毂9的转向角度，同时与比例阀控制器2接受的电控比例阀1实际动作以及根据发动机ECU7和激光雷达传感器6信号判断的转向所需角度进行比对，实时调节电控比例阀1，进行转向纠错，保证转向角度准确性。

一对转向臂10的端部之间还设有转向限位杆13。由于一对转向油缸11间肯定存在差动问题，转向限位杆13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8机械部分安全。

角度传感器12设有最大转角限位，并设定当角度传感器12监测到处于最大转角时线控底盘上位机16控制电控比例阀1自动停机，避免过大的转向角度损坏前桥8机械部分。

转向臂10设有螺杆螺母组件，螺母15固定在转向臂10上，螺杆14端部与转向油缸11的活塞杆端部连接，通过螺杆14在螺母15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 (6)

1.一种无人驾驶矿车转向系统，其特征在于，包括驱动机构、转向机构和线控底盘上位机，所述驱动机构包括电控比例阀、比例阀控制器、主油泵、一对驱动油缸、外置监测装置和发动机ECU，所述主油泵为所述电控比例阀供油，所述电控比例阀驱动所述驱动油缸工作，所述比例阀控制器用于接受和控制所述电控比例阀动作，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比例阀控制器、外置检测装置、角度传感器和发动机ECU电连接，且线控底盘上位机接受比例阀控制器、外置检测装置、发动机ECU和角度传感器信号实时通过比例阀控制器调节电控比例阀的流量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，其特征在于，包括第一驱动油缸和第二驱动油缸，所述电控比例阀上设有进油口、出油口、工作油口一和工作油口二，所述主油泵出口与所述进油口连接，所述出油口连接至油缸，所述工作油口一与第一驱动油缸有杆腔和第二驱动油缸无杆腔连接，所述工作油口二与第一驱动油缸无杆腔和第二驱动油缸有杆腔连接；所述第一驱动油缸、第二驱动油缸通过液路分别于所述一对转向油缸联动控制转向。

3.根据权利要求1所述的一种无人驾驶矿车转向系统，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，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，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通过所述比例阀控制器控制所述电控比例阀关闭。

6.根据权利要求1至5任一所述的一种无人驾驶矿车转向系统，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。