无方向盘自动驾驶转向机构的制作方法

1.本发明涉及自动驾驶装置，特别是涉及一种无方向盘自动驾驶转向机构。


背景技术：

2.市场常见的自动驾驶转向机构为手动、电动二合一结构(见图1)，通常有方向盘1、联接轴2、电磁离合器6、万向轴4、方向机5等组成。电磁离合器6在正常状态下接通电流并打开，使得转方向盘1和方向机5失去了机械连接，由电机7、同步带9、小带轮8、大带轮3带动方向机5作直线运动，从而实现无人电动驾驶转向；而在发生错误时，离合器掉电，从而在复位弹簧的作用下接合，在紧急状态下通过驾驶员对方向盘的直接操控实现手动。该机构成本高、体积大、结构复杂。


技术实现要素：

3.针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种自动喷药转动装置和自动喷药装置，解决了现有自动驾驶转向机构成本高、体积大、结构复杂的问题。
4.为了达到上述目的，本发明所采用的具体技术方案如下：
5.一种无方向盘自动驾驶转向机构，包括电机、小带轮、大带轮、同步带、联接轴、方向机、雷达、中央处理器、转向角度传感器和电机驱动器，所述电机的输出轴与所述小带轮连接，所述同步带分别连接所述小带轮和大带轮，所述大带轮通过联接轴与所述方向机连接，所述中央处理器分别与所述雷达、转向角度传感器和电机驱动器连接，所述雷达与所述转向角度传感器连接，所述雷达探测外部环境和障碍并发送信号给所述中央处理器，所述转向角度传感器获取车辆的转向角度并反馈给所述中央处理器，所述中央处理器根据接收到的信号发送转向控制信号给所述电机驱动器，所述电机驱动器根据转向控制信号驱动所述电机转动。
6.优选的，所述雷达包括激光雷达和超声波雷达。
7.优选的，所述电机为步进电机。
8.优选的，还包括显示屏，所述显示屏与所述中央处理器连接，用于显示雷达数据、转向数据。
9.优选的，还包括语音电路，所述语音电路与所述中央处理器连接。
10.优选的，所述语音电路包括拾音器、语音处理电路和扬声器，所述拾音器获取语音信号，发送给所述语音处理电路，所述语音处理电路将处理后的语音信号发送给所述中央处理器；所述中央处理器将语音指示信号发送所述扬声器进行播放。
11.优选的，还包括无线通信电路，所述中央处理器与所述无线通信电路连接。
12.优选的，所述无线通信电路为蓝牙通信电路或红外通信电路或射频通信电路或wifi通信电路或4g通信电路或5g通信电路。
13.本发明的有益效果在于：取消了方向盘、电磁离合器、万向联轴器等，降低了自动驾驶转向机构成本，体积小，能完全实现无人驾驶转向。
附图说明
14.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1是现有的自动驾驶转向机构的结构示意图；
16.图2是本发明实施例提供的无方向盘自动驾驶转向机构的结构示意图；
17.图3是本发明实施例提供的无方向盘自动驾驶转向机构的电路原理图。
18.图中，1
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方向盘、2
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联接轴、3
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大带轮、4
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万向轴、5
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方向机、6
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电磁离合器、7
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电机、8
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小带轮、9
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同步带、10
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雷达、11
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中央处理器、12
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转向角度传感器、13
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电机驱动器。
具体实施方式
19.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”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发明和简化描述，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发明的限制。
21.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
22.如图2和图3所示，本发明提出了一种无方向盘自动驾驶转向机构，包括电机7、小带轮8、大带轮、同步带9、联接轴2、方向机、雷达10、中央处理器11、转向角度传感器12和电机驱动器13，电机7的输出轴与小带轮8连接，同步带9分别连接小带轮8和大带轮，大带轮通过联接轴2与方向机连接，中央处理器11分别与雷达10、转向角度传感器12和电机驱动器13连接，雷达10与转向角度传感器12连接，雷达10探测外部环境和障碍并发送信号给中央处理器11，转向角度传感器12获取车辆的转向角度并反馈给中央处理器11，中央处理器11根据接收到的信号发送转向控制信号给电机驱动器13，电机驱动器13根据转向控制信号驱动电机7转动。
23.优选的，雷达10包括激光雷达10和超声波雷达10。电机7为步进电机7。
24.优选的，本发明还包括显示屏，显示屏与中央处理器11连接，用于显示雷达10数据、转向数据。本发明还包括语音电路，语音电路与中央处理器11连接。具体的，语音电路包括拾音器、语音处理电路和扬声器，拾音器获取语音信号，发送给语音处理电路，语音处理电路将处理后的语音信号发送给中央处理器11；中央处理器11将语音指示信号发送扬声器进行播放。
25.优选的，本发明还包括无线通信电路，中央处理器11与无线通信电路连接。具体的，无线通信电路为蓝牙通信电路或红外通信电路或射频通信电路或wifi通信电路或4g通信电路或5g通信电路。
26.本发明的工作原理为：
27.由激光雷达10、超声波雷达10探测外部环境、识别障碍；由转向角度传感器12监控转向角度；中央处理器11发送转向信号给电机7；由电机7带动小带轮8，通过同步带9把扭矩传递给大带轮，大带轮通过联接轴2与方向机连接为一体，大带轮转动就直接带动方向机输入轴转动，方向机内部为齿轮齿条结构，从而将电机7的旋转运动输出为直线运动，控制车辆方向；中央处理器11根据激光雷达10、超声波雷达10、角度传感器等反馈的信息，控制行车线路、避障，实现无方向盘自动驾驶功能。激光雷达10以激光作为信号源，由激光器发射出的脉冲激光打在树木、道路、桥梁和建筑物上，引起散射，一部分光波会被反射到激光雷达10的接收器上，根据激光测距原理计算，就得到从激光雷达10到目标点的距离，脉冲激光不断地扫描目标物，就可以得到目标物上全部目标点的数据。中央处理器将这些数据在软件界面上显示出来，专业人员根据所显示的雷达散点数据绘制实际地图。可通过slam技术绘制环境地图，先构建子图，将构建的子图通过非线性优化方法(spa)为全局地图。当地图绘制完成后，专业人员根据实际所需行驶的路径在地图上依次绘制出来，小车依据绘制的路线，自动控制小车的行驶路径。设小车的行驶路线包括直线、缓和曲线和圆曲线，根据小车行驶速度向量的斜率差变化来判断小车当前行驶路径为直线、缓和曲线或圆曲线。在此过程中小车需要知道自身在所处地图当中的位置坐标，利用概率统计方法，通过多特征匹配来达到定位和减少定位误差的目的，结合车子上的编码器通过imu计算得到里程计信息，运用车子的运动模型得到车子的位姿初估计，再通过车子装载的激光传感器获取的激光数据结合观测模型(激光的扫描匹配)对车子的位姿进行精确修正，得到车子的精确定位。角度传感器将小车当前实际角度信息反馈给主机使其与目标角度信息作比较，自动控制小车的行车路线。利用车头的激光雷达返回的距离信息，判断小车前方是否有障碍物，达到控制小车自动避障的目的。
28.在具体实施过程中，激光雷达10/超声波雷达10的数量为多个，至少分布在车子的前端、左侧和右侧。首先对激光雷达图像进行区域分割，在分割的区域中提取出线段信息，区域分割的参数采用自适应动态的方法以克服需要在不同场景下调整参数的缺陷。在分割的区域中提取出线段信息之前进行零点补偿，以免零值数据点对聚类分析的连续性受到影响。在分割的区域中提取线段信息采用聚类算法，将雷达图像分割区域中的相对临近的数据归为一个数据集合，表示一个目标物体。在具体计算过程中，聚类算法可采用基本划分聚类法或基于网格的聚类方法。将分割后的区域按照不同分辨率划分为m个矩形单元，根据不同分辨率，将矩形单元生成独立的层级结构，高分辨率单元被划分为低一层的单元，高分辨率的统计参数从低层单元计算得到，包括但不限于平均值、标准偏差、最小值、最大值等。采用sting聚类算法进行聚类计算，得到线段特征。然后依次对其他分割后的区域进行处理和计算。
29.为了进一步提高本发明的安全等级，中央处理器还收集车子在行驶过程中的偏离数据，偏离数据根据行驶速度和横向速度进行计算，若横向速度为负值，代表车辆偏左行驶，若横向速度为正值，代表车辆偏右行驶。并根据偏离数据调整转向控制信号。
30.本发明的有益效果在于：取消了方向盘、电磁离合器、万向联轴器等，降低了自动驾驶转向机构成本，体积小，能完全实现无人驾驶转向。
31.以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，本领域技术人员完全可以在不偏离本发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求书范围来确定其技术性范围。