驱动机构及目标测试小车的制作方法

本实用新型属于车辆检测技术领域，具体涉及一种驱动机构及目标测试小车。

背景技术：

在无人驾驶汽车的功能和性能测试过程中，由于对于无人驾驶汽车的碰撞性能的测试，需要在测试时能够具有较高的运行速度。但是，目标测试小车从静止启动时，目标测试小车需要克服静摩擦力由静止转化为运动，当小车运动时与地面的摩擦即转化为滚动摩擦，由理论力学可知，静摩擦力大于滚动摩擦，由于目标测试小车自身的重量原因，克服静摩擦需要提供较大的扭矩，因此，启动目标测试小车时则需要在较低的速度下运行且需要较大的扭矩。因此，无人驾驶汽车的碰撞性能的测试不但需要目标测试小车的驱动机构能够提供低速、高速两种运行状态，还需要驱动机构提供较大的驱动力。

由于测试条件及各方面因素的限制，目标测试小车是锂电池供直流电，所以驱动电机可以选择伺服电机。而伺服电机的运转要靠伺服驱动器来驱动，在驱动负载时，角速度越大，需要的扭矩越大，伺服电机正是基于负载的需要而加大扭矩输出。交流伺服电机一般为恒力矩输出，即在其额定转速(一般为2000RPM或3000RPM)以内，都能输出额定转矩，在额定转速以上为恒功率输出。但是，交流伺服电机前提不能超过最大扭矩，否则伺服会报警。

由于现有市场永磁交流伺服电机驱动器的通过电流限制，导致伺服电机功率普遍较小，所以输出扭矩一般也较小。因此，伺服驱动电机不但由于速度的限制，无法满足同时为目标测试小车提供低速和高速的两种运行状态的需求，而且由于其扭矩的限制，也无法实现对目标测试小车的启动及加速提供较大扭矩的需求。

综上所述，现有技术中的驱动机构不能仅采用伺服电机实现同时为目标测试小车提供高速、低速两种速度以及较大的扭矩，无法满足无人驾驶汽车的功能和性能测试的目标测试小车的需求。

技术实现要素：

本实用新型基于现有技术中的驱动机构不能仅采用伺服电机实现同时为目标测试小车提供高速、低速两种速度以及较大的扭矩的技术问题，目的在于提供一种驱动机构，包括驱动电机、驱动轮和控制单元，其中，

所述驱动电机分别与第一带轮驱动机构和第二带轮驱动机构连接，所述第一带轮驱动机构与所述驱动轮连接，所述第二带轮驱动机构通过减速机构与所述驱动轮连接；所述驱动电机通过第一带轮驱动机构带动所述驱动轮高速旋转，所述驱动电机通过第二带轮驱动机构和减速机构带动所述驱动轮低速旋转；

所述控制单元根据测试需要确定所述驱动轮低速旋转或者高速旋转，以控制所述驱动轮跟随所述第一带轮驱动机构或所述第二带轮驱动机构旋转。

所述驱动机构进一步地还包括机架，所述第一带轮驱动机构、所述第二带轮驱动机构和所述减速机构均固定于所述机架上，所述第一带轮驱动机构通过第一电磁离合器与所述驱动轮连接，所述第二带轮驱动机构通过第二电磁离合器与所述减速机构连接。

所述控制单元进一步地通过控制所述第一电磁离合器和所述第二电磁离合器是否接合，控制所述驱动轮跟随所述第一带轮驱动机构或所述第二带轮驱动机构旋转。

所述驱动轮进一步地通过驱动轮轴分别与所述第一带轮驱动机构和所述减速机构连接。

所述驱动机构进一步地还包括传动轴，所述驱动电机的电机轴通过齿轮机构带动所述传动轴旋转，所述传动轴的一端连接所述第一带轮驱动机构，另一端连接所述第二带轮驱动机构。

本实用新型的目的还在于提供一种目标测试小车，包括小车车体和设置于小车车体上的上述的驱动机构。

进一步地，所述驱动机构与所述小车车体通过所述驱动机构的机架固定连接。

本实用新型的积极进步效果在于：本实用新型通过控制单元根据测试需要确定驱动轮低速旋转或者高速旋转，并控制驱动轮跟随第一带轮驱动机构或第二带轮驱动机构旋转，使驱动机构和目标测试小车在仅采用伺服电机的情况下，既能满足高速需求，又能提供较大扭矩。当目标测试小车在测试无人驾驶车安全行驶过程中使用时，可以通过对第一带轮驱动机构与第二带轮驱动机构之间的切换实现无人驾驶测试小车高速、低速两种状态的切换，从而满足目标测试小车的测试需求。由于本实用新型的驱动机构和目标测试小车可以通过简单的机械结构满足测试的驱动需求，因此，可以降低测试成本并且降低操作难度。

附图说明

图1为本实用新型驱动机构的结构示意图；

图2为本实用新型驱动机构的俯视图；

图3为本实用新型驱动机构的第一带轮驱动机构的结构示意图。

具体实施方式

如图1-2所示，本实用新型实施例提供的一种驱动机构，包括驱动电机1、驱动轮10和控制单元。其中，驱动电机1通过第一带轮驱动机构5与驱动轮10连接并带动驱动轮10高速旋转，驱动电机1通过第二带轮驱动机构6与驱动轮10连接并带动驱动轮10低速旋转。控制单元根据测试需要确定驱动轮10低速旋转或者高速旋转，以控制驱动轮10跟随第一带轮驱动机构5或第二带轮驱动机构6旋转。

此时，驱动机构还可以包括减速机构9，使第二带轮驱动机构6通过减速机构9与驱动轮10连接，其中，减速机构9起到降低由第二带轮驱动机构6传递至驱动轮10的旋转速度的作用。从而在驱动电机1的转速一定的情况下，可以通过第一带轮驱动机构5和第二带轮驱动机构6输出不同的旋转速度至驱动轮10，从而带动驱动轮10高速旋转或者低速旋转。如图1-2所示的驱动机构中，减速机构9为双轴减速机，当然减速机构也可以为齿轮的组合，只要是能够起到降低由第二带轮驱动机构6传递至驱动轮10的旋转速度的作用即可。

在本实用新型实施例中，驱动机构还包括机架11，其中，第一带轮驱动机构5、第二带轮驱动机构6和减速机9构均固定于机架上。如图1-2中所述，第一带轮驱动机构5通过第一电磁离合器7与驱动轮10连接，从而第一带轮驱动机构5可以带动驱动轮10高速旋转。第二带轮驱动机构6通过第二电磁离合器8与减速机构9连接，再通过减速机构9与驱动轮10连接，从而第二带轮驱动机构6可以带动驱动轮10低速旋转。驱动轮10可以通过驱动轮轴分别与第一带轮驱动机构5和减速机构9连接。因此，控制单元可以通过控制第一电磁离合器7和第二电磁离合器8是否接合，以控制驱动轮10跟随第一带轮驱动机构5或第二带轮驱动机构6旋转。

在本实用新型实施例中，驱动机构还包括传动轴4，驱动电机1的电机轴通过齿轮机构带动传动轴4旋转。传动轴4的一端连接第一带轮驱动机构5，另一端连接第二带轮驱动机构6，并且传动轴4的两端分别伸出第一带轮驱动机构5和第二带轮驱动机构6上，最终可旋转地固定于机架11上。

在本实用新型实施例中，如图1-2所示，齿轮机构包括相互啮合的第一齿轮2和第二齿轮3，第一齿轮2固定于驱动电机1的电机轴上，并且与电机轴同轴设置，第二齿轮3固定于传动轴4上，并且与传动轴4同轴设置。其中，第一齿轮2的齿数和第二齿轮3的齿数可根据实际需要进行设计，只要是能够满足测试时的需求即可。

在本实用新型实施例中，第一带轮驱动机构5的结构可以与第二带轮驱动机构6相同，以第一带轮驱动机构5为例，如图3所示，第一带轮驱动机构5包括第一同步带轮13、第二同步带轮14、同步带12和张紧轮15。同步带12套设于第一同步带轮13和第二同步带轮14上，并且通过张紧轮15进行张紧。第一同步带轮14的直径可以设置为小于第二同步带轮14，第一同步带轮13与第二齿轮3同轴并且套设于转动轴4上，第二同步带轮14连接于第二电磁离合器8的输入轴上。

机架11使驱动电机1、传动轴4、第一齿轮2、第二齿轮3、第一带轮驱动机构5、第二带轮驱动机构6、减速机构9和驱动轮10形成一个整体结构。控制单元可以设置于机架11上，也可以设置于其他位置，例如控制单元可以为目标测试小车的控制器的一个模块。

在本实用新型实施例中，驱动电机1可以为伺服电机，为驱动机构提供转动动力，采用控制模块控制驱动电机1带动驱动轮10低速或者高速运行的方法可以为：控制单元通过控制第一电磁离合器7和第二电磁离合器8是否接合，控制驱动轮10跟随第一带轮驱动机构5或者第二带轮驱动机构6旋转。

本实用新型另一实施例提供了一种目标测试小车，包括小车车体和设置于小车车体上的上述的驱动机构。为了可以使驱动机构可以更高地固定于小车车体上，驱动机构可以通过机架11与小车车体固定连接。

本实用新型提供的驱动机构及目标测试小车的驱动原理为：

初始状态(即实验开始前的静止状态)时，两台电机均不转动，两个电磁离合器均处于分离状态。

先控制驱动电机1以一定转速转动，驱动电机1通过齿轮机构带动传动轴4转动，传动轴4带动第一带轮驱动机构5和第二带轮驱动机构6同步转动。

当目标测试小车由静止转化为运动(即准备启动)时，控制第二电磁离合器8接合，从而带动减速机构9运转，从而带动驱动轮10转动，提供较大的扭矩使目标测试小车克服静摩擦力改变其运动状态，低速运行。

当目标测试小车的重量增加，导致驱动轮10所需扭矩大于驱动电机1输出的扭矩时，可以通过增大第二带轮驱动机构6的传动比，或者增大减速机构9的减速比，或者同时增大第二带轮驱动机构6的传动比和减速机构9的减速比，从而增大驱动轮10的扭矩，这样可以最大限度的发挥伺服电机的扭矩性能。

由于，带轮驱动机构的传动比的计算公式如下：

其中，i为带轮驱动机构的传动比；ω₁为第一同步带轮13的角速度；ω₂为第二同步带轮14的角速度；d₁为第一同步带轮13的分度圆直径；d₂为第二同步带轮14的分度圆直径；z₁为第一同步带轮13的齿数；z₂为第二同步带轮14齿数；T₁为第一同步带轮13的扭矩；T₂为第二同步带轮14的扭矩。

并且，减速机构9的减速比与其输入轴、输出轴的关系式如下：

其中，i_减为减速机构9的减速比；ω_减1为输入轴(即减速机构9与第二电磁离合器8连接的轴段)的角速度；ω_减2为输出轴(即减速机构9与第一电磁离合器7连接的轴段)角速度；T_减1为输入轴的扭矩；T_减2为输出轴的扭矩。

因此，要增大驱动轮10的扭矩，可以增大第一同步带轮13的扭矩T₂，即需要增大第二带轮驱动机构6的传动比i，即只要更换第二带轮驱动机构6上的同步带轮，增大第二同步带轮13的齿数z₂或者减小第一同步带轮13的齿数z₁或者既增大第二同步带轮13的齿数z₂，又减小第一同步带轮13的齿数z₁即可。

另一方面，要增大驱动轮10的扭矩，还可以增大减速机构9的输出轴的扭矩T_减2，即增大减速机构9的减速比i_减，更换大减速比的减速机构9即可。或者也可以同时增大第二带轮驱动机构6的传动比和减速机构9的减速比。

当目标测试小车需要高速运行时，此时驱动轮10需要高速运转，控制驱动电机1高速运转，并且使第二电磁离合器8分离，第一电磁离合器7接合，从而带动驱动轮10高速运转。

若需要使驱动轮10达到更高的速度，可以通过减小第一带轮驱动机构5的传动比，从而提高驱动轮10的转速，这样可以最大限度的发挥伺服电机的速度性能。

由于，上述的带轮驱动机构的传动比的计算公式和减速机构9的减速比的计算公式。要提高驱动轮10的转速，即增大第二同步带轮14的转速ω₂，即需要减小第一带轮传动机构5的传动比i，即可以减小第二同步带轮14齿数z₂、增大第二同步带轮13的齿数z₁，或者既减小第二同步带轮14的齿数z₂又增大第一同步带轮13的齿数z₁。

综上所述，本实用新型提供的驱动机构及目标测试小车在测试无人驾驶车安全行驶过程中，当目标测试小车启动时，可以通过第二带轮驱动机构带动驱动轮低速转动，提供较大的扭矩，使目标测试小车克服静摩擦力，改变其静止状态为低速运行状态，从而完成低速运行测试。当目标测试小车需要高速运行时，第一带轮驱动机构带动驱动轮高速转动，从而完成高速运行测试。并且，本实用新型提供的驱动机构及目标测试小车，可以在低速运行和高速运行的状态下自由切换。此外，本实用新型提供的驱动机构及目标测试小车可以依据测试小车的结构及性能，通过更改带轮驱动机构的传动比或者减速机构的减速比，从而适应不同速度及驱动力的目标测试小车，其结构灵活性及互换性较强。并且本实用新型提供的驱动机构及目标测试小车由于能够通过简单的机械结构满足驱动需求，其成本较低，经济性好。