一种无人驾驶装置的制作方法

1.本发明属于无人驾驶技术领域，具体涉及一种无人驾驶装置。


背景技术：

2.现有无人驾驶车辆一般都是从源头进行开发，即车辆在设计之初就将无人驾驶系统集成在车辆内部，这导致的一个问题是，现有无人驾驶技术无法应用于市面上现存的车辆中，而实际上，市面上现存的很多车辆都存在无人驾驶需求，例如应用于恶劣、高危环境中的车辆，对于这一类车辆而言，若要重新设计一种全新的车辆架构来适应无人驾驶系统，需要付出高昂的成本，且研发周期较长，无法适应现阶段的需求。


技术实现要素：

3.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种能够对现有车辆进行改造，使其具备远程无人驾驶功能的无人驾驶装置。
4.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种无人驾驶装置，用于安装在车辆的驾驶位，以代替人工控制所述车辆，包括机架，以安装于所述机架的：
5.方向盘驱动机构，与所述车辆的方向盘传动连接，以驱动所述方向盘转动；
6.档把驱动机构，与所述车辆的档把传动连接，以驱动所述档把换挡；
7.油门踏板驱动机构，与所述车辆的油门踏板传动连接，以驱动所述油门踏板动作；
8.刹车踏板驱动机构，与所述车辆的刹车踏板传动连接，以驱动所述刹车踏板动作；
9.灯光拨杆驱动机构，与所述车辆的灯光拨杆传动连接，以驱动所述灯光拨杆动作；
10.控制器，用于控制所述方向盘驱动机构、所述档把驱动机构、所述油门踏板驱动机构、所述刹车踏板驱动机构和所述灯光拨杆驱动机构动作；
11.无线通讯模块，与所述控制器电连接，并与远程控制终端通讯连接。
12.在本发明的一可选实施例中，所述方向盘驱动机构包括：
13.第一伺服驱动器，安装于所述机架；
14.方向盘卡具，与所述第一伺服驱动器的输出轴连接，以驱动所述方向盘卡具转动，所述方向盘卡具被装配为能够以可拆卸的方式与所述方向盘同轴连接；
15.在本发明的一可选实施例中，所述方向盘卡具包括本体，以及沿所述本体周向间隔布置的多个用于连接所述方向盘辐条的限位部。
16.在本发明的一可选实施例中，所述机架上设有用于调节所述方向盘卡具的高度的第一调节单元。
17.在本发明的一可选实施例中，所述机架上设有用于调节所述方向盘卡具的轴线角度的第二调节单元。
18.在本发明的一可选实施例中，所述档把驱动机构包括：
19.第二伺服驱动器；安装于所述机架；
20.第一摆杆，与所述第二伺服驱动器的输出轴连接；
21.第一连杆，与所述第一摆杆铰接；
22.档把连接部，与所述第一连杆铰接，且所述档把连接部被装配为能够以可拆卸的方式与所述档把连接。
23.在本发明的一可选实施例中，所述第一连杆被装配为其长度可调。
24.在本发明的一可选实施例中，所述油门踏板驱动机构包括：
25.第三伺服驱动器，安装于所述机架；
26.第二摆杆，与所述第三伺服驱动器的输出轴连接；
27.第二连杆，与所述第二摆杆铰接；
28.第一踏板连接部，与所述第二连杆铰接，且所述第一踏板连接部被装配为能够以可拆卸的方式与所述油门踏板连接。
29.在本发明的一可选实施例中，所述第二连杆被装配为其长度可调。
30.在本发明的一可选实施例中，所述刹车踏板驱动机构包括：
31.第四伺服驱动器，安装于所述机架；
32.第三摆杆，与所述第四伺服驱动器的输出轴连接；
33.第三连杆，与所述第三摆杆铰接；
34.第二踏板连接部，与所述第三连杆铰接，且所述第二踏板连接部被装配为能够以可拆卸的方式与所述刹车踏板连接。
35.在本发明的一可选实施例中，所述第三连杆被装配为其长度可调。
36.在本发明的一可选实施例中，所述灯光拨杆驱动机构包括：
37.第五伺服驱动器，安装于所述机架；
38.摆臂，与所述第五伺服驱动器的输出轴连接；
39.拨杆连接部，沿所述摆臂的长度方向与所述摆臂滑动连接，且所述拨杆连接部被装配为能够以可拆卸的方式与所述灯光拨杆连接。
40.在本发明的一可选实施例中，还包括分别用于检测所述方向盘驱动机构、所述档把驱动机构、所述油门踏板驱动机构、所述刹车踏板驱动机构和所述灯光拨杆驱动机构的运动状态的多个传感器，各所述传感器分别与所述控制器电连接。
41.本发明的技术效果在于：本发明通过方向盘驱动机构、档把驱动机构、油门踏板驱动机构、刹车踏板驱动机构、灯光拨杆驱动机构分别驱动现有车辆侧方向盘、档把、油门踏板、刹车踏板和灯光拨杆运动，并通过传感器采集各机构的实时工位信息，通过无线通讯模块发送本车的运行参数并获取远程控制终端的控制信号，实现对车辆侧远程控制，本发明能够对现有车辆进行改装，降低了远程无人驾驶技术的实施成本。
附图说明
42.图1是本发明的实施例所提供的无人驾驶装置的立体图；
43.图2是本发明的实施例所提供的方向盘驱动机构及灯光拨杆驱动机构的安装结构示意图；
44.图3是本发明的实施例所提供的方向盘驱动机构的立体图；
45.图4是本发明的实施例所提供的灯光拨杆驱动机构的立体图；
46.图5是本发明的实施例所提供的档把驱动机构的立体图；
47.图6是本发明的实施例所提供的油门踏板驱动机构的立体图。
具体实施方式
48.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
49.需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
50.请参阅图1-6所示，本发明提供一种无人驾驶装置，用于安装在车辆的驾驶位，以代替人工控制所述车辆，可以理解的是，本发明的无人驾驶装置能够与现有车辆进行匹配，对现有车辆进行改装，使其具备远程无人驾驶功能，特别适用于一些工作环境恶劣、存在高危风险的工作车辆，当然本发明也可以应用于普通家用车辆。
51.请参阅图1所示，所述无人驾驶装置包括机架10，以安装于所述机架10的方向盘驱动机构20、档把驱动机构30、油门踏板驱动机构40、刹车踏板驱动机构50、灯光拨杆驱动机构60、控制器和无线通讯模块。在具体实施例中，根据车型的不同，各机构的安装位置可以进行适应性调整，此外，对于手动挡车辆，还可以增加一个离合器踏板驱动机构，其结构例如可以与油门踏板驱动机构40和刹车踏板驱动机构50的结构类似。
52.请参阅图2、3所示，所述方向盘驱动机构20与所述车辆的方向盘1传动连接，以驱动所述方向盘1转动。
53.请参阅图3所示，在一具体实施例中，所述方向盘驱动机构20包括第一伺服驱动器21和方向盘卡具22，所述第一伺服驱动器21安装于所述机架10；所述方向盘卡具22与所述第一伺服驱动器21的输出轴连接，以驱动所述方向盘卡具22转动，所述方向盘卡具22被装配为能够以可拆卸的方式与所述方向盘同轴连接。所述第一伺服驱动器21例如可以是伺服电机，或伺服电机与减速器的组合，本实施例中，方向盘卡具22直接与方向盘同轴连接，同时方向盘卡具22与第一伺服驱动器21的输出轴同轴连接，不需要经过复杂的传动过程，降低动能损失，同时提高驱动精度。在其它替代实施例中，也可以利用齿轮机构、带轮机构或链轮机构等传动机构来实现第一伺服驱动器21与方向盘卡具22之间的传动，例如当车辆纵向空间不足时，可以将第一伺服驱动器21布置在其它位置，并通过上述传动机构来实现动力传递。
54.请参阅图3所示，在一具体实施例中，所述方向盘卡具22包括本体221，以及沿所述本体221周向间隔布置的多个用于连接所述方向盘辐条的限位部222。可以理解的是，所述限位部222并不一定是与辐条完全固定的，实际上限位部222只要能够与辐条构成周向挡接配合即可，例如限位部222可以是本体221上开设的与辐条对应的凹槽。在优选实施例中，为了确保系统的可靠性，可以将限位部222与辐条完全固定，例如除了在所述本体221上设置上述凹槽外，还可以在凹槽的开口处设置可拆卸式的卡箍，使辐条被限制在卡箍和凹槽之
间。在进一步优选实施例中，为了适应不同车型的方向盘辐条尺寸，卡箍可以设置为可调式结构，例如在卡箍上设置条形孔，卡箍通过螺钉与凹槽侧壁连接，通过调节螺钉在条形孔内的位置来调节卡箍与凹槽之间的缝隙的大小，以此来适应不同的方向盘规格。
55.请参阅2所示，所述机架10上设有用于调节所述方向盘卡具22的高度的第一调节单元，以及用于调节所述方向盘卡具22的轴线角度的第二调节单元。可以理解的是，不同车型的方向盘安装位置和安装角度也存在一定差别，本发明为了使方向盘卡具22能够适应更多车型，固设计了所述第一调节单元和第二调节单元。
56.请参阅图2所示。在一具体实施例中，所述第一调节单元例如可以包括机架10上设置的空心立柱11，空心立柱11内设有能够沿竖直方向滑动的支撑杆12，空心立柱11与支撑杆12之间设有锁止机构，锁止机构能够将支撑杆12保持在行程内的任意高度，并能够将支撑杆12从任意高度释放，在具体实施例中，锁止机构例如可以是空心立柱11上设置的预紧螺栓111，预紧螺栓111拧紧时能够抵紧支撑杆12，以阻止支撑杆12运动，预紧螺栓111松开时，支撑杆12能够自由滑动。
57.请参阅图2所示，在一具体实施例中，所述支撑杆12上例如可以设置一横梁13，所述方向盘驱动机构20安装在该横梁13上，所述横梁13例如可以与所述支撑杆12转动连接，所述第二调节单元例如可以包括所述立柱上设置的弧形孔121，弧形孔121的弧心位于横梁13的转动轴线上，弧形孔121内设有调节螺钉122，调节螺钉122与横梁13的端部螺纹连接，松开调节螺钉122时，横梁13能够自由转动，拧紧调节螺钉122时，横梁13与支撑杆12保持相对固定。
58.请参阅图1、5所示，所述档把驱动机构30与所述车辆的档把传动连接，以驱动所述档把换挡。在具体应用场景中，部分车辆可能存在多个档把，此时可以对应设置多个档把驱动机构30。
59.请参阅图5所示，在具体实施例中，所述档把驱动机构30包括第二伺服驱动器31、第一摆杆32、第一连杆33和档把连接部34。本实施例利用曲柄连杆机构驱动档把运动，可以理解的是，传动方式并不是惟一的，例如在其它替代实施例中，所述档把驱动机构30也可以选用丝杆螺母机构。
60.请参阅图5所述，在具体实施例中，所述第二伺服驱动器31安装于所述机架10，所述第二伺服驱动器31例如可以是伺服电机或伺服电机与减速器的组合；
61.请参阅图5所示，所述第一摆杆32与所述第二伺服驱动器31的输出轴连接；所述第一连杆33与所述第一摆杆32铰接；所述档把连接部34与所述第一连杆33铰接，且所述档把连接部34被装配为能够以可拆卸的方式与所述档把连接。在具体实施例中，所述档把连接部34例如可以是圆形套管，圆形套管的侧壁上可以设置夹紧机构，所述夹紧机构例如可以是螺钉，当圆形套管套设在档把上以后，将螺钉抵紧档把即可实现档把与圆形套管之间的固定。
62.请参阅图5所示，在进一步优选实施例中，所述第一连杆33被装配为其长度可调，具体的，所述第一连杆33例如可以包括两段，两段连杆上分别设置螺纹杆和螺纹套，调节螺纹杆和螺纹套的旋入深度来调节第一连杆33的长度。
63.请参阅图5所示，在一具体实施例中，所述第一连杆33与所述第一摆杆32之间例如可以构成球铰配合，以便适应档把的横向位置以及档把运动过程中可能存在的横向偏移。
64.请参阅图6所示，所述油门踏板驱动机构40与所述车辆的油门踏板传动连接，以驱动所述油门踏板动作；所述刹车踏板驱动机构50与所述车辆的刹车踏板传动连接，以驱动所述刹车踏板动作。可以理解的是，所述油门踏板驱动机构40与所述刹车踏板驱动机构50的工作原理可以完全相同，因此以下实施例仅对油门踏板驱动机构40进行详细说明。
65.请参阅图6所示，在一具体实施例中，所述油门踏板驱动机构40包括第三伺服驱动器41、第二摆杆42、第二连杆43和第一踏板连接部44。本实施例采用曲柄连杆机构来驱动油门踏板动作，同样的，该传动机构也可以采用其它类型的传动机构代替，例如采用丝杆螺母机构代替。
66.请参阅图6所示，所述第三伺服驱动器41安装于所述机架10；所述第三伺服驱动器41例如可以是伺服电机或伺服电机与减速器的组合。
67.请参阅图6所示，所述第二摆杆42与所述第三伺服驱动器41的输出轴连接；所述第二连杆43与所述第二摆杆42铰接；所述第一踏板连接部44与所述第二连杆43铰接，且所述第一踏板连接部44被装配为能够以可拆卸的方式与所述油门踏板连接。
68.请参阅图6所示，在具体实施例中，所述第一踏板连接部44例如可以包括一u型夹板，u型夹板从油门踏板的侧面卡在油门踏板上，所述u型夹板上例如可以设置夹紧机构，夹紧机构例如可以是螺钉，螺钉拧紧时能够抵紧油门踏板。
69.请参阅图6所示，在一优选实施例中，所述第二连杆43被装配为其长度可调，所述第二连杆43例如可以与第二摆杆42球铰连接，以适应不同车型的油门踏板位置；第二连杆43的长度调节方式可以与第一连杆33类似，在此不再赘述。
70.请参阅图4所示，所述灯光拨杆驱动机构60与所述车辆的灯光拨杆2传动连接，以驱动所述灯光拨杆2动作，在具体实施例中，所述灯光拨杆驱动机构60包括第五伺服驱动器61、摆臂62和拨杆连接部43。
71.具体的，请参阅图4所示，所述第五伺服驱动器61安装于所述机架10；所述第五伺服驱动器61可以是伺服电机或伺服电机与减速器的组合；所述摆臂62与所述第五伺服驱动器61的输出轴连接；所述拨杆连接部43沿所述摆臂62的长度方向与所述摆臂62滑动连接，且所述拨杆连接部43被装配为能够以可拆卸的方式与所述灯光拨杆连接。在具体实施例中，所述拨杆连接部43例如可以是套筒，套筒侧壁上设有螺钉，灯光拨杆置于套筒内时，拧紧螺钉即可将灯光拨杆与套筒固定。可以理解的是，灯光拨杆的摆动路径并不一定是严格的弧形，为此，本发明将套筒与摆臂62滑动连接，摆臂62驱动套筒摆动的同时，套筒能够沿摆臂62滑动，以此来适应灯光拨杆的摆动路径。
72.可以理解的是，所述控制器用于控制所述方向盘驱动机构20、所述档把驱动机构30、所述油门踏板驱动机构40、所述刹车踏板驱动机构50和所述灯光拨杆驱动机构60动作；所述无线通讯模块与所述控制器电连接，并与远程控制终端通讯连接。在一具体实施例中，所述控制器和所述无线通讯模块可以集成在一个控制柜中。
73.请参阅图1-6所示，本发明还包括分别用于检测所述方向盘驱动机构20、所述档把驱动机构30、所述油门踏板驱动机构40、所述刹车踏板驱动机构50和所述灯光拨杆驱动机构60的运动状态的多个传感器，各所述传感器分别与所述控制器电连接。控制器能够通过传感器获取各机构的实时工位，进而根据各机构的实时运动状态以及接收的远程控制指令精准控制各机构动作。
74.请参阅图3-6所示，在具体实施例中，所述传感器例如可以包括用于检测方向盘卡具22转动角度的第一传感器101；用于检测第一摆杆32转动角度的第二传感器102；用于检测第二摆杆42转动角度的第三传感器103，用于检测刹车踏板驱动机构位置的第四传感器，以及用于检测灯光拨杆连接部43的滑移位置的第五传感器105。
75.综上所述，本发明通过方向盘驱动机构20、档把驱动机构30、油门踏板驱动机构40、刹车踏板驱动机构50、灯光拨杆驱动机构60分别驱动现有车辆侧方向盘、档把、油门踏板、刹车踏板和灯光拨杆运动，并通过传感器采集各机构的实时工位信息，通过无线通讯模块发送本车的运行参数并获取远程控制终端的控制信号，实现对车辆侧远程控制，本发明能够对现有车辆进行改装，降低了远程无人驾驶技术的实施成本。
76.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
77.在本文的描述中，提供了许多特定细节，诸如部件和/或方法的实例，以提供对本发明实施例的完全理解。然而，本领域技术人员将认识到可以在没有一项或多项具体细节的情况下或通过其他设备、系统、组件、方法、部件、材料、零件等等来实践本发明的实施例。在其他情况下，未具体示出或详细描述公知的结构、材料或操作，以避免使本发明实施例的方面变模糊。
78.在整篇说明书中提到“一个实施例”、“实施例”或“具体实施例”意指与结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中，并且不一定在所有实施例中。因而，在整篇说明书中不同地方的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”或“在具体实施例中”的各个表象不一定是指相同的实施例。此外，本发明的任何具体实施例的特定特征、结构或特性可以按任何合适的方式与一个或多个其他实施例结合。应当理解本文所述和所示的发明实施例的其他变型和修改可能是根据本文教导的，并将被视作本发明精神和范围的一部分。
79.还应当理解还可以以更分离或更整合的方式实施附图所示元件中的一个或多个，或者甚至因为在某些情况下不能操作而被移除或因为可以根据特定应用是有用的而被提供。
80.另外，除非另外明确指明，附图中的任何标志箭头应当仅被视为示例性的，而并非限制。此外，除非另外指明，本文所用的术语“或”一般意在表示“和/或”。在术语因提供分离或组合能力是不清楚的而被预见的情况下，部件或步骤的组合也将视为已被指明。
81.如在本文的描述和在下面整篇权利要求书中所用，除非另外指明，“一个”、和“该”包括复数参考物。同样，如在本文的描述和在下面整篇权利要求书中所用，除非另外指明，“在
…
中”的意思包括“在
…
中”和“在
…
上”。
82.本发明所示实施例的上述描述(包括在说明书摘要中所述的内容)并非意在详尽列举或将本发明限制到本文所公开的精确形式。尽管在本文仅为说明的目的而描述了本发明的具体实施例和本发明的实例，但是正如本领域技术人员将认识和理解的，各种等效修改是可以在本发明的精神和范围内的。如所指出的，可以按照本发明所述实施例的上述描述来对本发明进行这些修改，并且这些修改将在本发明的精神和范围内。
83.本文已经在总体上将系统和方法描述为有助于理解本发明的细节。此外，已经给出了各种具体细节以提供本发明实施例的总体理解。然而，相关领域的技术人员将会认识到，本发明的实施例可以在没有一个或多个具体细节的情况下进行实践，或者利用其它装置、系统、配件、方法、组件、材料、部分等进行实践。在其它情况下，并未特别示出或详细描述公知结构、材料和/或操作以避免对本发明实施例的各方面造成混淆。
84.因而，尽管本发明在本文已参照其具体实施例进行描述，但是修改自由、各种改变和替换亦在上述公开内，并且应当理解，在某些情况下，在未背离所提出发明的范围和精神的前提下，在没有对应使用其他特征的情况下将采用本发明的一些特征。因此，可以进行许多修改，以使特定环境或材料适应本发明的实质范围和精神。本发明并非意在限制到在下面权利要求书中使用的特定术语和/或作为设想用以执行本发明的最佳方式公开的具体实施例，但是本发明将包括落入所附权利要求书范围内的任何和所有实施例及等同物。因而，本发明的范围将只由所附的权利要求书进行确定。