CN214084193U - 自动驾驶机器人制动执行机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种自动驾驶机器人制动执行机构，包括安装座体、伺服电机、减速机、摆杆、连杆组件和制动踏板适配器，其中伺服电机和减速机平行设于安装座体一侧，所述安装座体内设有传动组件，且所述伺服电机输出轴通过所述传动组件与所述减速机输入轴连接，所述减速机输出轴与所述摆杆下端固连，所述连杆组件包括依次连接的拉压力传感器、气缸和长度调节杆，所述摆杆上端与所述拉压力传感器后端铰接，所述长度调节杆前端与所述制动踏板适配器铰接。本实用新型结构牢靠，控制精度高，响应迅速，占用空间小，并且还具有紧急保护功能，在触发急停或系统意外断电时能够提供推动制动踏板使车辆停止。

Description

自动驾驶机器人制动执行机构

技术领域

本实用新型涉及用于车辆检测的自动驾驶机器人领域，具体地说是一种自动驾驶机器人制动执行机构。

背景技术

随着汽车工业新技术的发展，人们对汽车的安全性和可靠性提出了越来越高的要求，这就需要汽车制造企业对汽车做大量稳定性、安全性和可靠耐久性的试验来不断提高汽车技术水平。

随着汽车试验要求的不断提高，有些环境人类无法完成，或者对人类驾驶员来说有一定的危险性，此时汽车试验就可以通过自动驾驶机器人来完成。相比于人类试驾员，自动驾驶机器人具有高精度控制性、重复性好、疲劳耐久性强等优点，特别是道路试验驾驶机器人，其通过环境感知和识别系统大大提高了自动化程度，可代替驾驶员完成一些疲劳性和危险性驾驶试验，为驾驶员的安全和实验结果的可靠性提供保证。

执行机构是自动驾驶机器人实现所有预期功能的基础，其通过操纵车辆离合器踏板等实现车辆的控制，自动驾驶机器人在进行各项功能操作时，需要像经验丰富的驾驶员一样保证各动作的协调并符合正确的驾驶行为，其中离合踏板的控制较为复杂，需要与制动、油门、档位等进行一系列具有逻辑的操控，这就需要各个执行机构具有较高的动作响应以及精确的位置控制性能。

但现有技术中的制动执行机构存在一些缺陷，比如德国STAHLE公司研发了一款踏板制动机器人，该产品机构体积庞大，在测试车辆内安装后占比空间较大，另外该产品机构采用伺服电机驱动钢丝绳轮转动，绳轮旋转缠绕钢丝绳，钢丝绳拉拽导向轴，导向轴推压测试车辆制动踏板，由于采用柔性钢丝绳，同时机构通过压缩弹簧进行复位，这就导致机构在正向推动踏板时，伺服电机要额外克服不断增大的弹簧弹力，而这部分弹簧弹力对于机构来说是冗余力，整个机构动力利用率低，响应速度慢，另外在机构正向推动踏板时，突变的拉力全部集中在钢丝绳上，钢丝绳存在折断风险，具不完全统计，该结构实际使用时，平均每1000小时就存在一次折断情况。折断后制动执行机构失控，进而导致车辆制动失控，安全隐患极高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种自动驾驶机器人制动执行机构，其通过伺服电机和特定减速比的减速机驱动摆杆摆动，进而通过连杆组件移动压住制动踏板，结构牢靠，控制精度高，响应迅速，占用空间小，并且还具有紧急保护功能，在触发急停或系统意外断电时能够推动制动踏板使车辆停止。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种自动驾驶机器人制动执行机构，包括安装座体、伺服电机、减速机、摆杆、连杆组件和制动踏板适配器，其中伺服电机和减速机平行设于安装座体一侧，所述安装座体内设有传动组件，且所述伺服电机输出轴通过所述传动组件与所述减速机输入轴连接，所述减速机输出轴与所述摆杆下端固连，所述连杆组件包括依次连接的拉压力传感器、气缸和长度调节杆，所述摆杆上端与所述拉压力传感器后端铰接，所述长度调节杆前端与所述制动踏板适配器铰接。

所述长度调节杆包括螺杆、护套、钢珠和内套管，其中内套管中设有容置槽，螺杆前端插入所述容置槽中、后端与所述气缸的缸杆固连，护套套装于所述内套管上，且所述护套内壁设有凸起，所述凸起内侧设有多个凹槽，每个凹槽内均设有钢珠，且所述钢珠置于所述螺杆的螺纹槽中，所述护套一端设有限位堵头，且钢珠设于限位堵头与内套管之间，所述护套另一端设有限位挡圈，所述护套内壁与所述内套管外壁之间设有压缩弹簧，且所述压缩弹簧一端与所述凸起相抵，另一端与所述限位挡圈相抵，所述内套管远离气缸一端设有连杆与制动踏板适配器铰接。

所述制动踏板适配器包括可沿着前后方向张合的第一夹板和第二夹板，所述第二夹板上设有铰接座，且所述铰接座通过铰接轴与所述长度调节杆前端铰接。

所述安装座体内的传动组件为皮带传动组件，所述皮带传动组件中的主动带轮安装于伺服电机输出轴上、从动带轮设于减速机的输入轴上，且所述主动带轮和从动带轮通过同步带相连。

所述气缸通过一个供气系统控制供气，所述供气系统包括储气罐、通止阀、压力表和电磁阀，其中储气罐输出端通过管路与所述通止阀相连，且压缩空气经过所述通止阀后分为两路，其中一路与所述压力表相连，另一路与所述电磁阀相连，所述电磁阀与所述气缸连接。

所述摆杆与拉压力传感器的铰接端设有通过关节轴承支撑的插拔销，所述长度调节杆和制动踏板适配器铰接端设有通过关节轴承支撑的铰接轴。

本实用新型的优点与积极效果为：

1、本实用新型通过伺服电机和特定减速比的减速机驱动摆杆摆动，进而通过连杆组件移动压住制动踏板，相比现有技术中的柔性钢丝绳等结构，本实用新型结构牢靠、控制精度高且响应迅速，并且所述伺服电机和减速机上下平行设置，有效降低整体机构尺寸，占用空间小，安装后整体更加低矮、隐蔽，测试人员乘坐舒适性提高。

2、本实用新型的连杆组件包括拉压力传感器、气缸和长度调节杆，其中拉压力传感器能够实时检测作用在测试车辆制动踏板上的压力值并反馈给设备PLC控制系统，气缸在紧急情况下可提供推力可代替伺服电机输出力矩推压制动踏板，长度调节杆可根据实现需要调节整个连杆组件的伸出长度，并且所述长度调节杆只需扳动外部护套即可驱动螺杆移动，调节方便。

3、本实用新型的气缸通过一个供气系统控制供气，所述供气系统包括储气罐、通止阀、压力表和电磁阀，所述压力表实时监控气路内压缩空气，所述电磁阀在急停触发后或者自动驾驶机器人意外断电后开启使气缸缸杆伸出驱动制动踏板适配器压住制动踏板，从而实现紧急保护。

4、本实用新型设有滑座可挂接于座椅滑轨上，安装拆卸都很方便，且占用空间小。

5、本实用新型中的摆杆与拉压力传感器后端通过插拔销连接，且所述插拔销通过关节轴承支撑，摆杆和关节轴承采用可以快速插拔的球头锁紧销铰接，安装、拆卸方便快捷，并且本实用新型两个铰接处均采用关节轴承，在安装时，踏板适配器和驱动部分安装位置可在一定角度范围内调整，使设备调整更方便，适用性更好。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图，

图2为图1中本实用新型的另一角度结构示意图，

图3为图1中的长度调节杆剖视图，

图4为图3中的A处放大图，

图5为图1中的制动踏板适配器结构示意图，

图6为本实用新型使用状态示意图，

图7为图1中气缸的供气系统示意图。

其中，1为安装座体，2为同步带，3为滑座，4为摆杆，5为伺服电机，6为拉压力传感器，7为气缸，8为长度调节杆，801为螺杆，802为限位堵头，803为护套，804为钢珠，805为压缩弹簧，806为内套管，807为限位挡圈，808为连杆，9为制动踏板适配器，901为铰接轴，902为第一夹板，903为第二夹板，10为座椅滑轨，11为储气罐，12为通止阀，13为压力表，14为电磁阀，15为插拔销。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详述。

如图1～7所示，本实用新型包括安装座体1、伺服电机5、减速机、摆杆4、连杆组件和制动踏板适配器9，其中伺服电机5和减速机平行设于安装座体1一侧，且伺服电机5位于减速机上方，所述安装座体1内设有传动组件，且所述伺服电机5输出轴通过所述传动组件与所述减速机输入轴连接，所述减速机输出轴与所述摆杆4下端固连，所述摆杆4上端与所述连杆组件铰接，所述连杆组件包括依次连接的拉压力传感器6、气缸7和长度调节杆8，所述摆杆4上端与所述拉压力传感器6后端铰接，所述长度调节杆8前端与所述制动踏板适配器9铰接。本实用新型工作时，所述伺服电机5通过所述传动组件和特定减速比的减速机传递转矩驱动所述摆杆4摆动，所述摆杆4摆动带动所述连杆组件摆动，进而驱动制动踏板适配器9给制动踏板施加压力，所述连杆组件中的拉压力传感器6能够实时检测作用在测试车辆制动踏板上的压力值，所述连杆组件中的气缸7在紧急情况下可提供高达350N的推力，该推力可代替伺服电机5输出力矩推压制动踏板。

如图3～4所示，所述长度调节杆8包括螺杆801、护套803、钢珠804和内套管806，其中内套管806中设有容置槽，螺杆801前端插入所述容置槽中，螺杆801后端与所述气缸7的缸杆固连，护套803套装于所述内套管806上，且所述护套803内壁设有凸起，所述凸起内侧设有多个凹槽，每个凹槽内均设有钢珠804，且所述钢珠804置于所述螺杆801的螺纹槽中，所述护套803一端设有限位堵头802，且所述钢珠804设于所述限位堵头802和内套管806之间，限位堵头802与所述内套管806配合限定所述钢珠804位移，所述护套803另一端内设有限位挡圈807，且所述限位挡圈807套装于所述内套管806上，所述护套803内壁与所述内套管806外壁之间设有压缩弹簧805，且所述压缩弹簧805一端与所述凸起相抵，另一端与所述限位挡圈807相抵，所述内套管806远离气缸7一端设有连杆808与制动踏板适配器9铰接。所述长度调节杆8用于调节整个连杆组件的伸出长度，调节时仅需扳动所述护套803，所述护套803带动内部钢珠804沿着圆周方向移动，而钢珠804沿着螺杆801的螺纹槽相对运动，进而推动螺杆801移动。

如图5所示，本实施例中，所述制动踏板适配器9包括可沿着前后方向张合的第一夹板902和第二夹板903，且所述第一夹板902和第二夹板903宽度相等，所述第二夹板903上设有铰接座，且所述铰接座通过铰接轴901与所述长度调节杆8前端的连杆808铰接。

如图1～2所示，本实施例中，所述安装座体1内的传动组件为皮带传动组件，其主动带轮安装于伺服电机5输出轴上，从动带轮设于减速机的输入轴上，所述主动带轮和从动带轮通过同步带2相连。

如图1～2所示，所述安装座体1和减速机一侧设有滑座3，如图6所示，所述滑座3与座椅滑轨10挂接配合。

如图7所示，所述气缸7通过一个供气系统控制供气，所述供气系统包括储气罐11、通止阀12、压力表13和电磁阀14，其中压缩空气经过水分离过滤器过滤水分后经单向阀进入所述储气罐11中，储气罐11输出端通过管路与所述通止阀12相连，本实施例中，所述通止阀12为两位两通通止阀，压缩空气经过所述通止阀12后分为两路，其中一路与所述压力表13相连，另一路与所述电磁阀14相连，所述电磁阀14与所述气缸7连接。由于紧急制动时需要一定的推力推动制动踏板，本实用新型通过压力表13实时监控气路内压缩空气压强，气压过低时设备PLC控制系统发出命令启动空压机工作，对储气罐11和气路进行补气，气压高于设定压强时空压机停止工作，保证气路内压强实时稳定。所述电磁阀14为常闭两位三通电磁阀，正常工作状态下所述电磁阀14关闭，当急停触发后，设备PLC控制系统发出命令使所述电磁阀14开启，所述气缸7缸杆伸出，急停触发复位后，所述电磁阀14关闭，气路内气体通过电磁阀排出，气缸7缸杆缩回，当自动驾驶机器人意外断电后，所述电磁阀14失电打开，所述气缸7缸杆伸出，处理完紧急情况后，手动关闭所述电磁阀14，气路内气体由所述通止阀12排出，气缸7缸杆缩回。

如图1所示，所述摆杆4与拉压力传感器6后端通过插拔销15连接，且所述插拔销15通过关节轴承支撑实现摆杆4与拉压力传感器6后端铰接，另外如图5所示，所述铰接轴901同样通过关节轴承支撑实现长度调节杆8前端与制动踏板适配器9铰接。本实施例中，摆杆4和关节轴承采用可以快速插拔的球头锁紧销铰接，安装、拆卸方便快捷，并且两个铰接处均采用关节轴承，在安装时，踏板适配器和驱动部分安装位置可在一定角度范围内调整，使设备调整更方便，适用性更好。

本实用新型的工作原理为：

本实用新型工作时，伺服电机5通过所述传动组件和特定减速比的减速机传递转矩驱动所述摆杆4摆动，所述摆杆4摆动带动所述连杆组件摆动，进而驱动制动踏板适配器9给制动踏板施加压力，所述连杆组件中的拉压力传感器6能够实时检测作用在测试车辆制动踏板上的压力值，所述连杆组件中的气缸7在紧急情况下可提供推力代替伺服电机5输出力矩推压制动踏板，所述连杆组件中的长度调节杆8可用于调节整个连杆组件的伸出长度。

Claims (6)

1.一种自动驾驶机器人制动执行机构，其特征在于：包括安装座体(1)、伺服电机(5)、减速机、摆杆(4)、连杆组件和制动踏板适配器(9)，其中伺服电机(5)和减速机平行设于安装座体(1)一侧，所述安装座体(1)内设有传动组件，且所述伺服电机(5)输出轴通过所述传动组件与所述减速机输入轴连接，所述减速机输出轴与所述摆杆(4)下端固连，所述连杆组件包括依次连接的拉压力传感器(6)、气缸(7)和长度调节杆(8)，所述摆杆(4)上端与所述拉压力传感器(6)后端铰接，所述长度调节杆(8)前端与所述制动踏板适配器(9)铰接。

2.根据权利要求1所述的自动驾驶机器人制动执行机构，其特征在于：所述长度调节杆(8)包括螺杆(801)、护套(803)、钢珠(804)和内套管(806)，其中内套管(806)中设有容置槽，螺杆(801)前端插入所述容置槽中、后端与所述气缸(7)的缸杆固连，护套(803)套装于所述内套管(806)上，且所述护套(803)内壁设有凸起，所述凸起内侧设有多个凹槽，每个凹槽内均设有钢珠(804)，且所述钢珠(804)置于所述螺杆(801)的螺纹槽中，所述护套(803)一端设有限位堵头(802)，且钢珠(804)设于限位堵头(802)与内套管(806)之间，所述护套(803)另一端设有限位挡圈(807)，所述护套(803)内壁与所述内套管(806)外壁之间设有压缩弹簧(805)，且所述压缩弹簧(805)一端与所述凸起相抵，另一端与所述限位挡圈(807)相抵，所述内套管(806)远离气缸(7)一端设有连杆(808)与制动踏板适配器(9)铰接。

3.根据权利要求1所述的自动驾驶机器人制动执行机构，其特征在于：所述制动踏板适配器(9)包括可沿着前后方向张合的第一夹板(902)和第二夹板(903)，所述第二夹板(903)上设有铰接座，且所述铰接座通过铰接轴(901)与所述长度调节杆(8)前端铰接。

4.根据权利要求1所述的自动驾驶机器人制动执行机构，其特征在于：所述安装座体(1)内的传动组件为皮带传动组件，所述皮带传动组件中的主动带轮安装于伺服电机(5)输出轴上、从动带轮设于减速机的输入轴上，且所述主动带轮和从动带轮通过同步带(2)相连。

5.根据权利要求1所述的自动驾驶机器人制动执行机构，其特征在于：所述气缸(7)通过一个供气系统控制供气，所述供气系统包括储气罐(11)、通止阀(12)、压力表(13)和电磁阀(14)，其中储气罐(11)输出端通过管路与所述通止阀(12)相连，且压缩空气经过所述通止阀(12)后分为两路，其中一路与所述压力表(13)相连，另一路与所述电磁阀(14)相连，所述电磁阀(14)与所述气缸(7)连接。

6.根据权利要求1所述的自动驾驶机器人制动执行机构，其特征在于：所述摆杆(4)与拉压力传感器(6)的铰接端设有通过关节轴承支撑的插拔销(15)，所述长度调节杆(8)和制动踏板适配器(9)铰接端设有通过关节轴承支撑的铰接轴(901)。

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