CN217980792U - 用于自动驾驶模拟测试的力反馈装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于自动驾驶模拟测试的力反馈装置，包括模拟驾驶器、工控机、CAN总线和底盘；所述模拟驾驶器包括方向盘，所述方向盘与所述工控机连接，所述方向盘将转向角度值输送给所述工控机；所述工控机与所述底盘连接，所述工控机将接收到的所述转向角度值下发到所述车辆底盘；所述底盘包括转向模块，所述工控机通过所述CAN总线与所述转向模块相连，所述转向模块接收所述工控机下发的所述转向角度值。本实用新型结构简单，制作成本低，而且通过CAN总线和USB总线，实现了数据的稳定传输，进而到达良好的力反馈效果，防止汽车在高速行驶下方向盘发生抖动现象，提高方向盘的稳定性。

Description

用于自动驾驶模拟测试的力反馈装置

技术领域

本实用新型涉及模拟自动驾驶技术领域，具体地，涉及用于自动驾驶模拟测试的力反馈装置。

背景技术

随着自动驾驶技术的发展，自动模拟驾驶器越来越受到世人的关注。目前市面上的模拟器方向盘大多是用于游戏机产业和模拟自动驾驶技术中，且这种方向盘朝着真实化的方向发展。为了提升方向盘转动的手感，会采用方向检测、力反馈来模拟车辆的真实驾驶情景。方向盘力反馈技术又称为力回馈技术，主要为使用者提供触觉、体验感方面的模拟，使用者可以通过操作方向盘设备，利用设备的反作用力来体验真实方向盘的力度感。

方向盘力反馈技术是模拟车辆驾驶的非常重要组成部分，反向盘对驾驶员的反作用力就是所谓的“路感”，为使用者提供车辆运动状态变化的实时操纵力感模拟，方向盘力反馈的效果将影响模拟自动驾驶的准确性。

随着汽车智能化的发展，虚拟驾驶技术越来越趋于成熟，许多智能化的虚拟设备运用于操控车辆的行驶，为了满足使用者的真实体验感，方向盘的力反馈技术逐渐走向成熟。但是对于自动驾驶测试车辆来说，使用一套成熟的模拟驾驶器设备能够代替车辆的自动驾驶，但是，为了让方向盘能够运行平稳，方向盘的力反馈尤其重要，不仅使自动驾驶测试车辆在道路上进行模拟测试时更加真实，而且更加安全。

在道路工况环境下，考虑到路面侧向力和一些意外的情况，需要虚拟方向盘通过力反馈能够回到原来的行驶方向，或者使方向盘自动回正，而且当车辆在高速场景下运行时，没有力反馈的反向盘会出现抖动现象，这样会导致安全事故的发生。所以方向盘的力反馈方法对自动驾驶车辆的平稳运行变得尤其重要。

公开号为CN107369355A的专利文献公开了一种汽车模拟驾驶器的方向盘力反馈装置及方法，力反馈装置包括方向盘传动机构、角度传感器、直流电机驱动单元、反馈单元、第一直流电机和第二直流电机，通过角度传感器检测方向盘传动机构的角度和转动速度，当角度和转动速度均不为零时，反馈单元通过直流电机驱动单元控制第一直流电机对方向盘传动机构施加瞬时反向阻力，同时将所述角度和转动速度的信息发送给反馈单元，所述反馈单元根据所述角度和转动速度计算得到持续反向作用力信息，并根据持续反向作用力信息控制第二直流电机对方向盘传动机构施加持续反向作用力；角度传感器用于检测所述方向盘传动机构转动的角度和转动速度，并将转动角度值和转动速度值传送给所述反馈单元，反馈单元与第一直流电机和第二直流电机电连接，反馈单元检测到有角度和转动速度的变化后发送信号给第一直流电机产生瞬时反向阻力，反馈单元根据转动角度值和转动速度值的变化计算得到反向作用力，根据反向作用力的数值驱动所述第二直流电机产生持续反向力，第一直流电机和第二直流电机均与方向盘传动机构机械连接并分别为方向盘传动机构施加瞬时反向阻力和持续反向力，直流电机驱动单元用来驱动第一直流电机和第二直流电机。但是该专利文献相对于罗技遥感的方向盘而言，需要设计力反馈装置，成本相对较高，效率也大大降低，并且该专利文献的装置不适配自动驾驶汽车底盘，结构相对复杂。

公开号为CN110782739A的专利文献公开了一种方向盘力反馈装置，包括：方向盘、转向连接组件、直角转换器、角度编码器、扭矩传感器和驱动组件；方向盘通过转向连接组件和直角转换器的一端连接；直角转换器的另一端连接传动轴，传动轴通过第一联轴器和角度编码器连接；传动轴通过第二联轴器和扭矩传感器连接；扭矩传感器通过第三联轴器和驱动组件连接；扭矩传感器、角度编码器和驱动组件分别和力反馈控制系统电连接；力反馈控制系统用于接收扭矩传感器发送的扭矩值、角度编码器发送的旋转角度值以及根据预设程序控制驱动组件输出力矩的大小。但是该专利文献需要在现有的模拟驾驶器上设计一套力反馈装置，成本较高，并且结构相对复杂。

公开号为CN107256655A的专利文献公开了一种驾驶模拟器方向盘力反馈系统，包括C8051F340中央控制模块、USB通信模块、上位机和电机控制模块；所述C8051F340中央控制模块用于将系统的其他功能模块进行初始化配置，并进行数据处理；所述上位机用于虚拟场景并模拟汽车运动时的机车运动碰撞信号、表示静止或运动状态的速度信号、表示公路或草地或泥地的阻尼系数信号；所述USB通信驱动模块用于发送并接收数据；所述电机控制模块用于驱动方向盘力反馈；所述力反馈包括：在碰撞状态下，方向盘产生一个相应角度的瞬时偏；在静止状态下，方向盘不自动回零；在运动状态下，方向盘根据机车的速度产生一个相应的回零速度。但是该专利文献与本申请的技术方案不同。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种用于自动驾驶模拟测试的力反馈装置。

根据本实用新型提供的一种用于自动驾驶模拟测试的力反馈装置，包括模拟驾驶器、工控机、CAN总线和底盘；

所述模拟驾驶器包括方向盘，所述方向盘与所述工控机连接，所述方向盘将转向角度值输送给所述工控机；

所述工控机与所述底盘连接，所述工控机将接收到的所述转向角度值下发到所述车辆底盘；

所述底盘包括转向模块，所述工控机通过所述CAN总线与所述转向模块相连，所述转向模块接收所述工控机下发的所述转向角度值。

优选的，所述方向盘和所述工控机之间设置有USB总线，所述USB总线设置在所述方向盘的下方，所述USB总线通过USB接口分别与所述方向盘和所述工控机连接。

优选的，所述方向盘还包括执行机构，所述执行机构与所述USB总线连接。

优选的，所述转向模块包括传感器、电子控制单元以及转向器；

所述电子控制单元通过CAN总线接收所述工控机下发的转向角度值，所述电子控制单元连接所述转向器，所述传感器连接所述电子控制单元和所述转向器；所述传感器用于获取转向信息。

优选的，所述传感器获取转向信息后，通过所述CAN总线将所述转向信息反馈至所述工控机，所述工控机通过所述USB总线将所述转向信息输送至所述执行机构，所述执行机构产生反馈力，作用于所述方向盘上。

优选的，所述工控机采用EPC-C或ITA-5000。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

1、本实用新型的力反馈装置结构简单，制作成本低；

2、本实用新型的力反馈装置通过CAN总线和USB总线，实现了数据的稳定传输，进而到达良好的力反馈效果，防止汽车在高速行驶下方向盘发生抖动现象，提高方向盘的稳定性。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型的用于自动驾驶模拟测试的力反馈装置的结构原理图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

实施例1：

如图1所示，本实施例提供一种用于自动驾驶模拟测试的力反馈装置，包括模拟驾驶器、工控机、CAN总线和底盘，模拟驾驶器包括方向盘，方向盘与工控机连接，方向盘将转向角度值输送给工控机，工控机与底盘连接，工控机将接收到的转向角度值下发到车辆底盘，底盘包括转向模块，工控机通过CAN总线与转向模块相连，转向模块接收工控机下发的转向角度值。工控机采用EPC-C或ITA-5000。

转向模块包括传感器、电子控制单元以及转向器，电子控制单元通过CAN总线接收工控机下发的转向角度值，电子控制单元连接转向器，传感器连接电子控制单元和转向器，传感器用于获取转向信息。电子控制单元控制所述转向器进行转向调节。

方向盘和工控机之间设置有USB总线，USB总线设置在方向盘的下方，方向盘还包括执行机构，执行机构与USB总线连接，USB总线通过USB接口分别与执行机构和工控机连接。

传感器获取转向信息后，通过CAN总线将转向信息反馈至工控机，工控机通过USB总线将转向信息输送至执行机构，执行机构产生反馈力，作用于方向盘上。

本实施例的力反馈装置为模拟驾驶器的方向盘配合汽车底盘的转向模块以CAN总线通讯方式的进行力反馈。

本实施例的力反馈装置可以防止发生意外情况导致汽车转向，力反馈装置可以使得反向盘及时回正，有效应对突发情况。针对虚拟自动驾驶技术，本实施例的力反馈装置可以防止汽车在高速行驶下方向盘发生抖动现象，提高了使用者控制方向盘的稳定性。基于本实施例的力反馈装置，在道路工况环境下，使用者可以根据行驶过程中所处的交通状态对方向盘进行操作来改变自动驾驶汽车行驶的方向，可以防止汽车转向轮因受到路面侧向力引起的偏离直线行驶的趋势避免汽车脱离原来的直线行驶方向。本实施例的力反馈装置可以提升自动驾驶车辆行驶方向上的稳定性和安全性。

实施例2：

本领域技术人员可以将本实施例理解为实施例1的更为具体的说明。

本实施例提供了一种自动驾驶模拟测试的力反馈装置及方法，采用本实施例的技术方案，可以提升自动驾驶车辆行驶方向上的稳定性和安全性。本实施例的反馈装置由模拟驾驶器、工控机、CAN总线和底盘的转向模块构成。将方向盘产生的信号通过USB协议读取并通过CAN总线下发到转向电机，然后通过CAN总线报文反馈上来。

本实施例提供了一种自动驾驶模拟测试的力反馈装置，包括模拟驾驶器、工控机、CAN总线、底盘。

模拟驾驶器包括方向盘，且与工控机连接，方向盘与工控机通过USB连接，且方向盘的转向角度值通过USB协议输送到工控机；工控机通过CAN总线与底盘连接，工控机接收的转向角度值通过CAN总线下发到底盘；底盘包括转向模块，转向模块接收转向角度值后进行转向调节，且带动车辆方向盘转动。

方向盘还包括执行机构，执行机构与USB总线连接，且执行机构为电机，优选为无刷电机。

具体通过以下技术方案实现：

转向角度下发：通过模拟驾驶器的方向盘控制底盘的转向模块进行转向，具体为，方向盘的转向角度经过USB协议获取转向角度值信息，下发到CAN总线，通过CAN总线下发到底盘的转向模块。

转向角速度下发：工控机通过CAN总线下发特定的转向角速度到底盘的转向模块。

转向角度反馈：转向模块的转向角度通过CAN总线反馈到工控机，然后工控机通过USB协议传送给执行机构，执行机构收到转向角度值信息后，电机产生反馈力，作用于方向盘上，使方向盘进行反向转动。

转向角速度反馈：CAN总线将其反馈到工控机，然后工控机通过USB协议传送给执行机构，执行机构收到转向角度值信息后，电机控制方向盘进行反向转动。

方向盘接收工控机反馈的转向角度和转向角速度后，产生反馈的作用力。

工作原理：模拟驾驶器的方向盘通过USB连接到工控机，工控机通过CAN总线与底盘相连接。在对自动驾驶车辆进行测试时，使用模拟驾驶器代替自动驾驶下发指令，方向盘放在驾驶室的右舵，转动方向盘，USB协议响应方向盘转向角度数值，下发到工控机，工控机再通过CAN总线下发到底盘的转向模块，同时，工控机也通过CAN总线下发特定的转向角速度到底盘的转向模块；转向模块接收信号后进行响应转向，并且左舵的车辆方向盘也跟着转向模块转动。转向模块的转向角度和转向角速度通过CAN总线反馈到工控机，方向盘上的执行机构接收工控机反馈的转向角度和转向角速度，产生反馈的作用力控制方向盘转动。

方向盘力反馈的大小根据方向盘旋转角度的大小而改变，当方向盘左右旋转时，会产生将反向盘拉回零位的反作用力，方向盘旋转的角度越大，反作用力就越大。

本实施例仅仅是以罗技遥感方向盘、CAN总线和线控底盘为主的力反馈装置，在此方法基础上的其他力反馈装置均包含在本实施例所说明的范围内。

本实用新型可以防止发生意外情况导致汽车转向，可以使得方向盘及时回正，有效应对突发情况。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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申请和简化描述，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申请的限制。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (6)

1.一种用于自动驾驶模拟测试的力反馈装置，其特征在于，包括模拟驾驶器、工控机、CAN总线和底盘；

所述模拟驾驶器包括方向盘，所述方向盘与所述工控机连接，所述方向盘将转向角度值输送给所述工控机；

所述工控机与所述底盘连接，所述工控机将接收到的所述转向角度值下发到所述底盘；

所述底盘包括转向模块，所述工控机通过所述CAN总线与所述转向模块相连，所述转向模块接收所述工控机下发的所述转向角度值。

2.根据权利要求1所述的用于自动驾驶模拟测试的力反馈装置，其特征在于，所述方向盘和所述工控机之间设置有USB总线，所述USB总线设置在所述方向盘的下方，所述USB总线通过USB接口分别与所述方向盘和所述工控机连接。

3.根据权利要求2所述的用于自动驾驶模拟测试的力反馈装置，其特征在于，所述方向盘还包括执行机构，所述执行机构与所述USB总线连接。

4.根据权利要求3所述的用于自动驾驶模拟测试的力反馈装置，其特征在于，所述转向模块包括传感器、电子控制单元以及转向器；

所述电子控制单元通过CAN总线接收所述工控机下发的转向角度值，所述电子控制单元连接所述转向器，所述传感器连接所述电子控制单元和所述转向器；所述传感器用于获取转向信息。

5.根据权利要求4所述的用于自动驾驶模拟测试的力反馈装置，其特征在于，所述传感器获取转向信息后，通过所述CAN总线将所述转向信息反馈至所述工控机，所述工控机通过所述USB总线将所述转向信息输送至所述执行机构，所述执行机构产生反馈力，作用于所述方向盘上。

6.根据权利要求1所述的用于自动驾驶模拟测试的力反馈装置，其特征在于，所述工控机采用EPC-C或ITA-5000。

Images