一种无人车主动转向系统的制作方法

本实用新型涉及无人车的技术领域，尤其涉及一种无人车主动转向系统。

背景技术：

目前，在无人车的技术领域中，例如，在进行无人车的相关测试时，无人车在直线行驶的时候，由于其他原因，会导致无人车出现转弯的情况，从而导致相关的测试无法进行下去。现有技术中，也有能实现主动转向的功能，但往往结构复杂，制作成本高。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是：提供一种无人车主动转向系统，能实现无人车的主动转向。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种无人车主动转向系统，包括电动助力转向系统、第一电机、输出轴、蜗杆蜗轮机构、第一轴、第一齿轮机构、第二轴、多圈编码器、扭矩传感器、安装在无人车上的摄像机、第一控制系统、第二控制系统；

第一电机与输出轴相接，输出轴通过蜗杆蜗轮机构驱动第一轴转动，第一轴通过第一齿轮机构驱动第二轴转动，扭矩传感器安装在第一轴上，多圈编码器安装在第二轴上，用于驱动无人车车轮转向的电动助力转向系统与第一轴相接，摄像机与用于控制第一电机的第一控制系统信号连接，多圈编码器和第一电机均与第一控制系统信号连接，扭矩传感器与用于控制电动助力转向系统的第二控制系统信号连接。

进一步的是：电动助力转向系统包括横向伸缩机构、第二电机、第二齿轮机构、第三轴、齿轮齿条机构；第二电机安装在横向伸缩机构上，第二电机与第二控制系统信号连接，第二电机通过第二齿轮机构驱动第三轴转动，第三轴通过齿轮齿条机构驱动横向伸缩机构横向运动，第三轴通过万向节与第一轴连接。电动助力转向系统可以辅助第三轴转动，很好地将现有技术中的电动助力转向系统应用在本实用新型上。

进一步的是：第一控制系统包括嵌入式硬件系统和微控制单元，摄像机与嵌入式硬件系统信号连接，嵌入式硬件系统与微控制单元信号连接，多圈编码器和第一电机均与微控制单元信号连接。实现控制第一电机的目的，嵌入式硬件系统能处理摄像机的视频图像信息，便于微控制单元做进一步的处理。嵌入式系统是处理视频图像信息的必要条件。

进一步的是：第一轴上设有固定套，第一轴转动式地安装在固定套上。固定套可以固定在无人车的合适地方。

进一步的是：主动转向系统还包括机座，第一轴和第二轴均转动式地安装在机座上。结构简单，安装方便。

进一步的是：蜗杆蜗轮机构包括蜗杆和蜗轮，蜗杆安装在输出轴上，蜗轮套装在第一轴上。实现动力传递，第一电机的动力可以传递给第一轴，蜗轮蜗杆传动精确且稳定。

进一步的是：第一齿轮机构的主动齿轮套装在第一轴上，第一齿轮机构的被动齿轮套装在第二轴上。实现第一轴和第二轴之间的动力传递。

进一步的是：第二齿轮机构的主动齿轮安装在第二电机上，第二齿轮机构的被动齿轮套装在第三轴上。

进一步的是：齿轮齿条机构的齿轮套装在第三轴上，齿轮齿条机构的齿条安装在横向伸缩机构上。

进一步的是：横向伸缩机构的两边设有伸缩橡胶。

总的说来，本实用新型具有如下优点：

本实用新型可以实现无人车的主动转向，结构简单、传动精确稳定，成本低。电动助力转向系统起到辅助转动的作用。本实用新型能使车辆在出现转向时，主动恢复到直线行驶的状态。

附图说明

图1是本实用新型的立体图。

图2是本实用新型方向盘以下的放大图。

图3是第一电机、蜗杆蜗轮机构、第一轴处的放大图。

图4是机座处的放大图。

图5是齿轮齿条机构处的示意图。

其中，1为方向盘，2为固定套，3为多圈编码器，4为机座，5为第一电机，6为万向节，7为第二齿轮机构的主动齿轮，8为第二齿轮机构的被动齿轮，9为第二电机，10为横向伸缩机构，11为伸缩橡胶，12为输出轴，13为蜗杆蜗轮机构的蜗杆，14为蜗杆蜗轮机构的蜗轮，15为第一轴，16为第一齿轮机构的主动齿轮，17为第一齿轮机构的被动齿轮，18为第二轴，19为第三轴，20为齿轮齿条机构的齿轮，21为齿轮齿条机构的齿条。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式来对本实用新型做进一步详细的说明。

一种无人车主动转向系统，包括电动助力转向系统、第一电机、输出轴、蜗杆蜗轮机构、第一轴、第一齿轮机构、第二轴、多圈编码器、扭矩传感器、安装在无人车上的摄像机、第一控制系统、第二控制系统、机座。

结合图1至图5所示，第一轴和第二轴均转动式地安装在机座上，第一电机与输出轴相接，即输出轴安装在第一电机上，输出轴通过蜗杆蜗轮机构驱动第一轴转动，蜗杆蜗轮机构位于机座的内部，第一轴通过第一齿轮机构驱动第二轴转动，扭矩传感器安装在第一轴上，多圈编码器安装在第二轴上，用于驱动无人车车轮转向的电动助力转向系统与第一轴相接，摄像机与用于控制第一电机的第一控制系统信号连接，多圈编码器和第一电机均与第一控制系统信号连接，扭矩传感器与用于控制电动助力转向系统的第二控制系统信号连接。第一控制系统、第二控制系统、多圈编码器、电动助力转向系统均属于现有的成熟的技术。

电动助力转向系统的英文全称为Electric Power Steering，英文简称为EPS，是一种直接依靠电机提供辅助扭矩的动力转向系统，常见的助力转向系统有机械液压助力、电子液压助力、电动助力。结合图1和图2所示，本实用新型所选用的电动助力转向系统包括横向伸缩机构、第二电机、第二齿轮机构、第三轴、齿轮齿条机构。电动助力转向系统位于机座的下方，第二电机安装在横向伸缩机构上，第二电机与第二控制系统信号连接，第二电机通过第二齿轮机构驱动第三轴转动，第三轴通过齿轮齿条机构驱动横向伸缩机构横向运动，第三轴的上端通过万向节与第一轴连接。第二控制系统为电子控制单元，电子控制单元的英文全称为Electronic Control Unit，英文简称为ECU，第二电机的运转由电子控制单元控制。

第一控制系统包括嵌入式硬件系统和微控制单元，摄像机与嵌入式硬件系统信号连接，嵌入式硬件系统与微控制单元信号连接，多圈编码器和第一电机均与微控制单元信号连接。嵌入式硬件系统内置有嵌入式系统，嵌入式硬件系统可选用树莓派等，树莓派又称卡片式电脑。微控制单元的英文全称为Micro Control Unit，英文简称为MCU，第一电机的运转由微控制单元控制，微控制单元属于现有的成熟的技术。本实用新型选用的微控制单元里设有STM32系列、Arduino等处理最小系统平台。

结合图3所示，蜗杆蜗轮机构包括蜗杆和蜗轮，蜗杆安装在输出轴上，蜗轮套装在第一轴上，蜗杆蜗轮机构位于第一齿轮机构的下方。

结合图4所示，第一齿轮机构的主动齿轮套装在第一轴上，第一齿轮机构的被动齿轮套装在第二轴上，多圈编码器位于第一齿轮机构的被动齿轮的上方，多圈编码器为多圈绝对值编码器，多圈编码器属于现有的成熟的技术，能够读取相应的转向及角度的大小。

结合图1和图2所示，第二齿轮机构的主动齿轮安装在第二电机上，第二齿轮机构的被动齿轮套装在第三轴上。

结合图5所示，齿轮齿条机构的齿轮套装在第三轴上，齿轮齿条机构的齿条安装在横向伸缩机构上。横向伸缩机构的两边设有伸缩橡胶。齿轮齿条机构位于横向伸缩机构的内部，齿条的横向运动会带动横向伸缩机构的横向运动，可以使横向伸缩机构两边的伸缩橡胶，一边处于拉伸状态，一边处于压缩状态。

第一轴上设有固定套，第一轴可以相对固定套转动，第一轴的上端设有方向盘，固定套可以固定在无人车的合适地方。

该无人车在预定的直线道路上行驶，当无人车遇到其他原因，没有直线行驶时(如车头出现转弯时)，该主动转向系统可以实现自主转向，使得无人车重新恢复直线行驶。使用一种无人车主动转向系统时，摄像机拍摄到视频图像信息，并将视频图像信息传输给嵌入式硬件系统，嵌入式硬件系统处理视频图像信息，嵌入式硬件系统将视频图像信息处理成微控制单元可读取的数据，嵌入式硬件系统将处理后的视频图像信息传输给微控制单元，微控制单元发出指令，控制第一电机运转，第一电机将动力传递给输出轴，输出轴的转动带动蜗杆蜗轮运转，蜗轮的转动带动第一轴转动，第一轴的转动向两个方向输出动力：

第一个方向输出的动力：第一轴的转动通过万向节带动第三轴转动，第三轴的转动通过齿轮齿条机构驱动横向伸缩机构做横向伸缩运动，从而实现无人车车轮的转向(横向伸缩机构的两端分别连接在车轮上)；由第一轴传递过来的动力比较小，难以直接带动横向伸缩机构的横向运动，因此设置了第二电机等。在第一轴转动的时候，安装在第一轴上的扭矩传感器感应到相应的数据信息并将信息传递给电子控制单元，电子控制单元再发出指令控制第二电机的运转，第二电机通过第二齿轮机构进一步驱动第三轴转动，从而实现辅助第三轴转动的作用。

第二个方向输出的动力：第一轴的转动通过万向节向第三轴传递动力的同时，第一轴的转动通过第一齿轮机构带动第二轴的转动，随着第二轴的转动，多圈编码器读取相应的转向和角度大小的信息并将这些信息反馈给微控制单元，微控制单元根据反馈而来的信息继续控制第一电机的运转，直至无人车恢复直线行驶，微控制单元则不向第一电机发出转向的指令。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。