CN212484156U - 一种针对自动驾驶研发的线控机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及自动驾驶技术领域，特别涉及一种测试平台。一种针对自动驾驶研发的线控机器人，它包括：车辆底盘、主体骨架以及设备舱；车辆底盘安装于盖板下方；设备舱安装于盖板下方中间位置；主体骨架安装于盖板上方；主体骨架搭载测量设备，并根据作业需求搭载作业设备；设备舱内搭载电池组件；车辆底盘的执行控制器安装于盖板上或置于设备舱内；盖板上还搭载有整机控制器以及无线接收器模组。本实用新型提供以一种服务于无人驾驶研究的可远程控制的开放性实验平台，整个线控机器人按模块化设计，方便安装和维修，拓展性高，加速助力无人驾驶的研究进程。

Description

一种针对自动驾驶研发的线控机器人

技术领域

本实用新型涉及自动驾驶技术领域，特别涉及一种测试平台。

背景技术

自动驾驶研究最早兴起于军事领域，随着计算机技术、信息技术和智能控制技术的不断成熟发展，使得无人驾驶的研究及应用迸发出前所未有的活力，传统汽车行业也正经历着百年未有的技术和产业变革。无人驾驶研究团队技术背景多样化，传统的研究方法一般都是基于有人驾驶汽车的改制，改制周期漫长且成本高昂；安全员和测试人员都在车内进行调试工作，安全事故频发。

无人驾驶研究是一个不断优化的过程，尤其是很多的半封闭低速场景的研究并没有很好的硬件平台支撑。已有的低速机器人底盘普遍缺少安全冗余及规范安全的控制协议。

实用新型内容

本实用新型的目的是：针对现有技术的不足，提供一种具有汽车外表和汽车性能的移动实验平台。

本实用新型的技术方案是：一种针对自动驾驶研发的线控机器人，它包括：车辆底盘、主体骨架以及设备舱。

车辆底盘安装于盖板下方；设备舱安装于盖板下方中间位置；主体骨架安装于盖板上方。

主体骨架搭载无人驾驶研究常用的测量设备，并根据作业需求搭载作业设备。

设备舱内搭载电池组件。

车辆底盘的执行控制器安装于盖板上或置于设备舱内。

盖板上还搭载有整机控制器以及无线接收器模组。

上述方案中，具体的，主体骨架为由桁架组成的空腔结构；主体骨架可拆卸的安装于盖板；主体骨架的顶部设有激光雷达支架和天线固定支架；主体骨架的前侧设有摄像头安装槽。

较优的，激光雷达支架能够实现上下自由度的调节。

上述方案中，具体的，测量设备包括：差分RTK/GPS、惯性测量单元、毫米波雷达、激光雷达以及摄像头；其中：差分RTK/GPS安装于天线固定支架，当使用差分RTK时，在主体骨架顶部的前后方向上，各设置一个；摄像头安装于摄像头安装槽内；毫米波雷达安装于主体骨架的前侧，且位于摄像头的下方；激光雷达安装于激光雷达支架；惯性测量单元安装于盖板，且位于主体骨架的空腔结构内；测量设备与整机控制器建立信号连接。

较优的，摄像头能够实现左右及上下摆动；摄像头在摄像头安装槽能够实现移动。摄像头调试找到最佳位置角度后可以锁定。

摄像头自由度的具体实现形式为：摄像头通过双自由度云台及带滑轨的横梁安装于摄像头安装槽内；双自由度云台包括：用于固定摄像头的顶座、用于与横梁滑轨配合的滑块、以及转台；转台通过竖直转轴与滑块活动连接；顶座通过横向转轴与转台活动连接；横梁安装于摄像头安装槽内。

在上述方案的基础上，进一步的，为方便工程师对机器人进行调控，在主体骨架还设置有显示器；显示器通过显示器支架倾斜的安装在主体骨架的后侧，方便操控者观察屏幕；显示器与整机控制器建立信号连接。

上述方案中，具体的，车辆底盘采用拖曳臂式前后悬架，前后悬架独立设置，中部留有设备舱的安装空间；其中，前桥总成配有前稳定杆；转向模组安装于设备舱内，并通过传动轴与前桥总成上的转向机连接；车辆底盘采用后置后驱模式，驱动模组位于后桥总成后侧；车辆底盘采用液压制动，制动模组安装于设备舱内。车辆底盘中的前后悬架布局独立，方便后续平台纵向拓展，如果整个设备舱需要更换尺寸或升级，比如扩充电池的容量，轴距适当加长，可以直接替换新的设备舱，不影响现有的前后悬架、前后桥总成。

进一步的，前桥总成与后桥总成分别通过左右摆臂、减震器以及横向拉杆与盖板固定连接，前后共有5个安装点。

上述方案中，具体的，设备舱为由四块侧板及一块底板组成的盒体结构；设备舱设有走线及安装接口；方便前后悬架和车轮上连接的油路、电线、通讯线路等与设备仓内的放置的设备连接。设备舱安装在盖板下方，使整车的结构紧凑，底盘重心较低，整车稳定性较高。

较优的，盖板上设有活动的维修盖板；维修盖板位于设备舱的上方。维修盖板能在其它结构不拆卸的情况下，单独打开，方便检修设备舱。

上述方案的基础上，进一步的，在车辆底盘的车轮处设置传感器单元；传感器单元与整机控制器建立信号连接。具体的，传感器单元设置在车辆底盘左前轮和左后轮处；传感器单元用于对车轮压力、轮速进行采集。

上述方案中，具体的，电池组件包括：电池包、电池挡板以及电池绝缘隔离层；电池绝缘隔离层与设备舱固定连接，用于对电池包进行三面封闭；电池包推入电池绝缘隔离层内，并由电池挡板进行位置限定；电池组件配有电压转换器；电压转换器安装于设备舱内。

进一步的，电池挡板为L型结构，电池挡板的水平端与竖直端分别设有螺纹孔，分别用于与设备舱、电池包连接。

上述方案中，具体的，执行控制器包括：驱动执行控制器、转向执行控制器以及制动系统控制器；驱动执行控制器、转向执行控制器、制动系统控制器分别对车辆底盘中驱动模组的电机、转向模组的电机、制动模组的电机进行控制；执行控制器与整机控制器建立信号连接。

上述方案的基础上，进一步的，在车辆底盘的前后设置碰撞保护装置，作为前后保险杠使用；碰撞保护装置安装在盖板上，碰撞保护装置设有信号触发装置，信号触发装置与整机控制器建立信号连接。碰撞保护装置采用多重安全冗余设计：包括遥控急停开关、碰撞安全开关、急停开关三种方式。如果遥控急停失效，可人工触碰急停开关，如急停开关失效，当人轻微撞击到碰撞保护装置处，触发碰撞保护开关，最后也实现整机的制动停车。

更进一步的，在后侧的碰撞保护装置上设有电器面板模组；电器面板模组包括：急停开关与电器功能面板；急停开关与整机控制器建立信号连接；电器功能面板包括：上电旋钮、供电插件、通讯接口、以及升级接口。

有益效果：本实用新型提供以一种服务于无人驾驶研究的可远程控制的开放性实验平台，整个线控机器人按模块化设计，方便安装和维修，拓展性高，加速助力无人驾驶的研究进程。

在本实用新型的优选设计中，通过显示器直观读取数据，并设置防碰撞结构，使测试人员的安全得以有效保证。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型中主体骨架的结构示意图；

图3为本实用新型中搭载测量设备、整机控制器、无线接收器模组的主体骨架结构示意图；

图4为本实用新型中摄像头的安装结构示意图；

图5为本实用新型中设备舱的结构示意图；

图6为本实用新型中设备舱与底盘的结构示意图；

图7为图5的俯视图；

图8为本实用新型中前后悬架的结构示意图；

图9为本实用新型中电池组件的结构示意图；

图10为本实用新型的信号传递关系图。

图中：1-主体骨架、11-激光雷达支架、12-天线固定支架、13-摄像头安装槽、14-显示器支架、2-设备舱、3-车辆底盘、31-前桥总成、32-前稳定杆、33-转向模组、34-驱动模组、35-后桥总成、36-制动模组、4-电池组件、41-电池包、42-电池挡板、43-电池绝缘隔离层、5-测量设备、51-显示器、52-差分RTK/GPS、53-惯性测量单元、54-毫米波雷达、55-激光雷达、56-摄像头、561-横梁、562-顶座、563-滑块、564-转台、6-整机控制器、7-无线接收器模组、8-碰撞保护装置、9-电器面板模组、10-执行控制器、20-传感器单元、30-盖板、301-维修盖板。

具体实施方式

实施例1，参见附图1，一种针对自动驾驶研发的线控机器人，它包括：车辆底盘3、主体骨架1以及设备舱2。

车辆底盘3安装于盖板30下方；设备舱2安装于盖板30下方中间位置；主体骨架1安装于盖板30上方。

主体骨架1搭载无人驾驶研究常用的测量设备5，并根据作业需求搭载作业设备。

设备舱2内搭载电池组件4。

车辆底盘3的执行控制器安装于盖板30上或置于设备舱2内。

盖板30上还搭载有整机控制器6以及无线接收器模组7。

实施例2，在实施例1的基础上，对主体骨架1的结构及测量设备5的组成做具体限定：

参见附图2，主体骨架1为由桁架组成的空腔结构；主体骨架1可拆卸的安装于盖板30；主体骨架1的顶部设有激光雷达支架11和天线固定支架12；激光雷达支架11能够实现上下自由度的调节。主体骨架1的前侧设有摄像头安装槽13。

参见附图3，测量设备5包括：差分RTK/GPS52、惯性测量单元53、毫米波雷达54、激光雷达55以及摄像头56；其中：差分RTK/GPS52安装于天线固定支架12，当使用差分RTK52时，在主体骨架1顶部的前后方向上，各设置一个，前为副天线，后为主天线，两个差分RTK52配合使用，用于卫星通讯实现差分定位，实现行驶过程中位置的精准定位，为自动驾驶提供位置信息；摄像头56安装于摄像头安装槽13内；毫米波雷达54安装于主体骨架1的前侧，且位于摄像头56的下方；激光雷达55安装于激光雷达支架11；惯性测量单元53安装于盖板30，且位于主体骨架1的空腔结构内；测量设备5与整机控制器6建立信号连接。

参见附图4，本例中，摄像头56通过双自由度云台及带滑轨的横梁561安装于摄像头安装槽13内；双自由度云台包括：用于固定摄像头56的顶座562、用于与横梁561滑轨配合的滑块563、以及转台564；转台564通过竖直转轴与滑块563活动连接；顶座562通过横向转轴与转台564活动连接；横梁561安装于摄像头安装槽13内。

为方便工程师对机器人进行调控，在主体骨架1还设置有显示器51；显示器51通过显示器支架14倾斜的安装在主体骨架1的后侧，方便操控者观察屏幕；显示器51与整机控制器6建立信号连接。

实施例3，在实施例2的基础上，对设备舱2的结构做具体限定：

参见附图5，设备舱2为由四块侧板及一块底板组成的盒体结构；设备舱2设有走线及安装接口；方便前后悬架和车轮上连接的油路、电线、通讯线路等与设备仓2内的放置的设备连接。设备舱2安装在盖板30下方，使整车的结构紧凑，底盘重心较低，整车稳定性较高。

较优的，盖板30上设有活动的维修盖板301；维修盖板301位于设备舱2的上方。维修盖板301能在其它结构不拆卸的情况下，单独打开，方便检修设备舱2。

实施例4，在实施例3的基础上，对车辆底盘3的结构做具体限定：

参见附图6、7、8，车辆底盘3采用拖曳臂式前后悬架，前后悬架独立设置，中部留有设备舱2的安装空间；其中，前桥总成31配有前稳定杆32；转向模组33安装于设备舱2内，并通过传动轴与前桥总成31上的转向机连接；车辆底盘3采用后置后驱模式，驱动模组34位于后桥总成35后侧；车辆底盘3采用液压制动，制动模组36安装于设备舱2内。车辆底盘3中的前后悬架布局独立，方便后续平台纵向拓展，如果整个设备舱2需要更换尺寸或升级，比如扩充电池的容量，轴距适当加长，可以直接替换新的设备舱2，不影响现有的前后悬架、前后桥总成。

进一步的，前桥总成31与后桥总成35分别通过左右摆臂、减震器以及横向拉杆与盖板30固定连接，前后共有5个安装点。

本例中，转向模组33采用专利号为201921387437.X中所公开的具体结构。制动模组36采用专利号为201921678546.7中所公开的具体结构。

对底盘3进行线控的执行控制器10包括：驱动执行控制器、转向执行控制器以及制动系统控制器；驱动执行控制器、转向执行控制器、制动系统控制器分别对车辆底盘3中驱动模组34的电机、转向模组33的电机、制动模组36的电机进行控制；执行控制器与整机控制器6建立信号连接。

实施例5，在实施例4的基础上，对电池组件4的结构做具体限定：

参见附图9，电池组件4包括：电池包41、电池挡板42以及电池绝缘隔离层43；电池绝缘隔离层43与设备舱2固定连接，用于对电池包41进行三面封闭；电池包41推入电池绝缘隔离层43内，并由电池挡板42进行位置限定；电池组件4配有电压转换器；电压转换器安装于设备舱2内。

本例中，电池挡板42为L型结构，电池挡板42的水平端与竖直端分别设有螺纹孔，分别用于与设备舱2、电池包41连接。

实施例6，在实施例5的基础上，进一步的，在车辆底盘3的车轮处设置传感器单元20，并在车辆底盘3的前后设置碰撞保护装置8。

传感器单元20与整机控制器6建立信号连接。具体的，传感器单元20设置在车辆底盘3左前轮和左后轮处；传感器单元20用于对车轮压力、轮速进行采集。

碰撞保护装置8作为前后保险杠使用；碰撞保护装置8安装在盖板30上，碰撞保护装置8设有信号触发装置，信号触发装置与整机控制器6建立信号连接。碰撞保护装置8采用多重安全冗余设计：包括遥控急停开关、碰撞安全开关、急停开关三种方式。如果遥控急停失效，可人工触碰急停开关，如急停开关失效，当人轻微撞击到碰撞保护装置8处，触发碰撞保护开关，最后也实现整机的制动停车。

本例中，碰撞保护装置8采用专利号为201921733386.1中所公开的具体结构。

在后侧的碰撞保护装置8上设有电器面板模组9；电器面板模组9包括：急停开关与电器功能面板；急停开关与整机控制器6建立信号连接；电器功能面板包括：上电旋钮、供电插件、通讯接口、以及升级接口。

附图10为线控机器人整体交互的示意图：机器人通过测量设备5获取外部道路情况，整车控制器6通过控制算法并利用执行控制器10对车辆的油门、转向、制动进行控制。同时，整车也可通过无线接收器模组7接收外部的遥控控制。电器模板模组9上设置了上电旋钮、供电接插件，并提供了通讯接口、升级接口。

行驶过程中，由碰撞保护装置8提供安全保障；传感器单元20提供采集轮速信息；车辆行驶信息可通过显示器11进行查看，方便工程师进行调试。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (18)

1.一种针对自动驾驶研发的线控机器人，它包括：车辆底盘(3)、主体骨架(1)以及设备舱(2)；其特征在于：

所述车辆底盘(3)安装于盖板(30)下方；所述设备舱(2)安装于所述盖板(30)下方中间位置；所述主体骨架(1)安装于所述盖板(30)上方；

所述主体骨架(1)搭载测量设备(5)，并根据作业需求搭载作业设备；

所述设备舱(2)内搭载电池组件(4)；

所述车辆底盘(3)的执行控制器安装于所述盖板(30)上或置于所述设备舱(2)内；

所述盖板(30)上还搭载有整机控制器(6)以及无线接收器模组(7)。

2.如权利要求1所述的一种针对自动驾驶研发的线控机器人，其特征在于：所述主体骨架(1)为由桁架组成的空腔结构；所述主体骨架(1)可拆卸的安装于所述盖板(30)；所述主体骨架(1)的顶部设有激光雷达支架(11)和天线固定支架(12)；所述主体骨架(1)的前侧设有摄像头安装槽(13)。

3.如权利要求2所述的一种针对自动驾驶研发的线控机器人，其特征在于：所述激光雷达支架(11)能够实现上下自由度的调节。

4.如权利要求2或3所述的一种针对自动驾驶研发的线控机器人，其特征在于：所述测量设备(5)包括：差分RTK/GPS(52)、惯性测量单元(53)、毫米波雷达(54)、激光雷达(55)以及摄像头(56)；其中：所述差分RTK/GPS(52)安装于所述天线固定支架(12)，当使用所述差分RTK时，在所述主体骨架(1)顶部的前后方向上，各设置一个；所述摄像头(56)安装于所述摄像头安装槽(13)内；所述毫米波雷达(54)安装于所述主体骨架(1)的前侧，且位于所述摄像头(56)的下方；所述激光雷达(55)安装于所述激光雷达支架(11)；所述惯性测量单元(53)安装于所述盖板(30)，且位于所述主体骨架(1)的空腔结构内；所述测量设备(5)与所述整机控制器(6)建立信号连接。

5.如权利要求4所述的一种针对自动驾驶研发的线控机器人，其特征在于：所述主体骨架(1)还搭载有显示器(51)；所述显示器(51)通过显示器支架(14)倾斜的安装在所述主体骨架(1)的后侧；所述显示器(51)与所述整机控制器(6)建立信号连接。

6.如权利要求4所述的一种针对自动驾驶研发的线控机器人，其特征在于：所述摄像头(56)能够实现左右及上下摆动；所述摄像头(56)在所述摄像头安装槽(13)能够实现移动。

7.如权利要求6所述的一种针对自动驾驶研发的线控机器人，其特征在于：所述摄像头(56)通过双自由度云台及带滑轨的横梁(561)安装于所述摄像头安装槽(13)内；所述双自由度云台包括：用于固定所述摄像头(56)的顶座(562)、用于与所述横梁(561)滑轨配合的滑块(563)、以及转台(564)；所述转台(564)通过竖直转轴与所述滑块(563)活动连接；所述顶座(562)通过横向转轴与所述转台(564)活动连接；所述横梁(561)安装于所述摄像头安装槽(13)内。

8.如权利要求1-3任一项所述的一种针对自动驾驶研发的线控机器人，其特征在于：所述车辆底盘(3)采用拖曳臂式前后悬架，所述前后悬架独立设置，中部留有所述设备舱(2)的安装空间；其中，前桥总成(31)配有前稳定杆(32)；转向模组(33)安装于所述设备舱(2)内，并通过传动轴与所述前桥总成(31)上的转向机连接；所述车辆底盘(3)采用后置后驱模式，驱动模组(34)位于后桥总成(35)后侧；所述车辆底盘(3)采用液压制动，制动模组(36)安装于所述设备舱(2)内。

9.如权利要求8所述的一种针对自动驾驶研发的线控机器人，其特征在于：所述前桥总成(31)与所述后桥总成(35)分别通过左右摆臂、减震器以及横向拉杆与所述盖板(30)固定连接。

10.如权利要求1-3任一项所述的一种针对自动驾驶研发的线控机器人，其特征在于：所述设备舱(2)为由四块侧板及一块底板组成的盒体结构；所述设备舱(2)设有走线及安装接口。

11.如权利要求10所述的一种针对自动驾驶研发的线控机器人，其特征在于：所述盖板(30)上设有活动的维修盖板(301)；所述维修盖板(301)位于所述设备舱(2)的上方。

12.如权利要求1-3任一项所述的一种针对自动驾驶研发的线控机器人，其特征在于：在所述车辆底盘(3)的车轮处设置传感器单元(20)；所述传感器单元(20)与所述整机控制器(6)建立信号连接。

13.如权利要求12所述的一种针对自动驾驶研发的线控机器人，其特征在于：所述传感器单元(20)设置在所述车辆底盘(3)左前轮和左后轮处；所述传感器单元(20)用于对车轮压力、轮速进行采集。

14.如权利要求1-3任一项所述的一种针对自动驾驶研发的线控机器人，其特征在于：所述电池组件(4)包括：电池包(41)、电池挡板(42)以及电池绝缘隔离层(43)；所述电池绝缘隔离层(43)与所述设备舱(2)固定连接，用于对所述电池包(41)进行三面封闭；所述电池包(41)推入所述电池绝缘隔离层(43)内，并由所述电池挡板(42)进行位置限定；所述电池组件(4)配有电压转换器；所述电压转换器安装于所述设备舱(2)内。

15.如权利要求14所述的一种针对自动驾驶研发的线控机器人，其特征在于：所述电池挡板(42)为L型结构，所述电池挡板(42)的水平端与竖直端分别设有螺纹孔，分别用于与所述设备舱(2)、所述电池包(41)连接。

16.如权利要求1-3任一项所述的一种针对自动驾驶研发的线控机器人，其特征在于：所述执行控制器(10)包括：驱动执行控制器、转向执行控制器以及制动系统控制器；所述驱动执行控制器、所述转向执行控制器、所述制动系统控制器分别对所述车辆底盘(3)中驱动模组(34)的电机、转向模组(33)的电机、制动模组(36)的电机进行控制；所述执行控制器与所述整机控制器(6)建立信号连接。

17.如权利要求1-3任一项所述的一种针对自动驾驶研发的线控机器人，其特征在于：在所述车辆底盘(3)的前后设置碰撞保护装置(8)；所述碰撞保护装置(8)安装在所述盖板(30)上，所述碰撞保护装置(8)设有信号触发装置，所述信号触发装置与所述整机控制器(6)建立信号连接。

18.如权利要求17所述的一种针对自动驾驶研发的线控机器人，其特征在于：在后侧的所述碰撞保护装置(8)上设有电器面板模组(9)；所述电器面板模组(9)包括：急停开关与电器功能面板；所述急停开关与所述整机控制器(6)建立信号连接；所述电器功能面板包括：上电旋钮、供电插件、通讯接口、以及升级接口。

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