本實用新型涉及無人車的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無人車主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，在無人車的技術(shù)領(lǐng)域中，例如，在進(jìn)行無人車的相關(guān)測試時，無人車在直線行駛的時候，由于其他原因，會導(dǎo)致無人車出現(xiàn)轉(zhuǎn)彎的情況，從而導(dǎo)致相關(guān)的測試無法進(jìn)行下去?，F(xiàn)有技術(shù)中，也有能實現(xiàn)主動轉(zhuǎn)向的功能，但往往結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制作成本高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本實用新型的目的是：提供一種無人車主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，能實現(xiàn)無人車的主動轉(zhuǎn)向。

為了達(dá)到上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案：

一種無人車主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、第一電機、輸出軸、蝸桿蝸輪機構(gòu)、第一軸、第一齒輪機構(gòu)、第二軸、多圈編碼器、扭矩傳感器、安裝在無人車上的攝像機、第一控制系統(tǒng)、第二控制系統(tǒng)；

第一電機與輸出軸相接，輸出軸通過蝸桿蝸輪機構(gòu)驅(qū)動第一軸轉(zhuǎn)動，第一軸通過第一齒輪機構(gòu)驅(qū)動第二軸轉(zhuǎn)動，扭矩傳感器安裝在第一軸上，多圈編碼器安裝在第二軸上，用于驅(qū)動無人車車輪轉(zhuǎn)向的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與第一軸相接，攝像機與用于控制第一電機的第一控制系統(tǒng)信號連接，多圈編碼器和第一電機均與第一控制系統(tǒng)信號連接，扭矩傳感器與用于控制電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的第二控制系統(tǒng)信號連接。

進(jìn)一步的是：電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括橫向伸縮機構(gòu)、第二電機、第二齒輪機構(gòu)、第三軸、齒輪齒條機構(gòu)；第二電機安裝在橫向伸縮機構(gòu)上，第二電機與第二控制系統(tǒng)信號連接，第二電機通過第二齒輪機構(gòu)驅(qū)動第三軸轉(zhuǎn)動，第三軸通過齒輪齒條機構(gòu)驅(qū)動橫向伸縮機構(gòu)橫向運動，第三軸通過萬向節(jié)與第一軸連接。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以輔助第三軸轉(zhuǎn)動，很好地將現(xiàn)有技術(shù)中的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)用在本實用新型上。

進(jìn)一步的是：第一控制系統(tǒng)包括嵌入式硬件系統(tǒng)和微控制單元，攝像機與嵌入式硬件系統(tǒng)信號連接，嵌入式硬件系統(tǒng)與微控制單元信號連接，多圈編碼器和第一電機均與微控制單元信號連接。實現(xiàn)控制第一電機的目的，嵌入式硬件系統(tǒng)能處理攝像機的視頻圖像信息，便于微控制單元做進(jìn)一步的處理。嵌入式系統(tǒng)是處理視頻圖像信息的必要條件。

進(jìn)一步的是：第一軸上設(shè)有固定套，第一軸轉(zhuǎn)動式地安裝在固定套上。固定套可以固定在無人車的合適地方。

進(jìn)一步的是：主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還包括機座，第一軸和第二軸均轉(zhuǎn)動式地安裝在機座上。結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便。

進(jìn)一步的是：蝸桿蝸輪機構(gòu)包括蝸桿和蝸輪，蝸桿安裝在輸出軸上，蝸輪套裝在第一軸上。實現(xiàn)動力傳遞，第一電機的動力可以傳遞給第一軸，蝸輪蝸桿傳動精確且穩(wěn)定。

進(jìn)一步的是：第一齒輪機構(gòu)的主動齒輪套裝在第一軸上，第一齒輪機構(gòu)的被動齒輪套裝在第二軸上。實現(xiàn)第一軸和第二軸之間的動力傳遞。

進(jìn)一步的是：第二齒輪機構(gòu)的主動齒輪安裝在第二電機上，第二齒輪機構(gòu)的被動齒輪套裝在第三軸上。

進(jìn)一步的是：齒輪齒條機構(gòu)的齒輪套裝在第三軸上，齒輪齒條機構(gòu)的齒條安裝在橫向伸縮機構(gòu)上。

進(jìn)一步的是：橫向伸縮機構(gòu)的兩邊設(shè)有伸縮橡膠。

總的說來，本實用新型具有如下優(yōu)點：

本實用新型可以實現(xiàn)無人車的主動轉(zhuǎn)向，結(jié)構(gòu)簡單、傳動精確穩(wěn)定，成本低。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)起到輔助轉(zhuǎn)動的作用。本實用新型能使車輛在出現(xiàn)轉(zhuǎn)向時，主動恢復(fù)到直線行駛的狀態(tài)。

附圖說明

圖1是本實用新型的立體圖。

圖2是本實用新型方向盤以下的放大圖。

圖3是第一電機、蝸桿蝸輪機構(gòu)、第一軸處的放大圖。

圖4是機座處的放大圖。

圖5是齒輪齒條機構(gòu)處的示意圖。

其中，1為方向盤，2為固定套，3為多圈編碼器，4為機座，5為第一電機，6為萬向節(jié)，7為第二齒輪機構(gòu)的主動齒輪，8為第二齒輪機構(gòu)的被動齒輪，9為第二電機，10為橫向伸縮機構(gòu)，11為伸縮橡膠，12為輸出軸，13為蝸桿蝸輪機構(gòu)的蝸桿，14為蝸桿蝸輪機構(gòu)的蝸輪，15為第一軸，16為第一齒輪機構(gòu)的主動齒輪，17為第一齒輪機構(gòu)的被動齒輪，18為第二軸，19為第三軸，20為齒輪齒條機構(gòu)的齒輪，21為齒輪齒條機構(gòu)的齒條。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖和具體實施方式來對本實用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

一種無人車主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、第一電機、輸出軸、蝸桿蝸輪機構(gòu)、第一軸、第一齒輪機構(gòu)、第二軸、多圈編碼器、扭矩傳感器、安裝在無人車上的攝像機、第一控制系統(tǒng)、第二控制系統(tǒng)、機座。

結(jié)合圖1至圖5所示，第一軸和第二軸均轉(zhuǎn)動式地安裝在機座上，第一電機與輸出軸相接，即輸出軸安裝在第一電機上，輸出軸通過蝸桿蝸輪機構(gòu)驅(qū)動第一軸轉(zhuǎn)動，蝸桿蝸輪機構(gòu)位于機座的內(nèi)部，第一軸通過第一齒輪機構(gòu)驅(qū)動第二軸轉(zhuǎn)動，扭矩傳感器安裝在第一軸上，多圈編碼器安裝在第二軸上，用于驅(qū)動無人車車輪轉(zhuǎn)向的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與第一軸相接，攝像機與用于控制第一電機的第一控制系統(tǒng)信號連接，多圈編碼器和第一電機均與第一控制系統(tǒng)信號連接，扭矩傳感器與用于控制電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的第二控制系統(tǒng)信號連接。第一控制系統(tǒng)、第二控制系統(tǒng)、多圈編碼器、電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)均屬于現(xiàn)有的成熟的技術(shù)。

電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的英文全稱為Electric Power Steering，英文簡稱為EPS，是一種直接依靠電機提供輔助扭矩的動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，常見的助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有機械液壓助力、電子液壓助力、電動助力。結(jié)合圖1和圖2所示，本實用新型所選用的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括橫向伸縮機構(gòu)、第二電機、第二齒輪機構(gòu)、第三軸、齒輪齒條機構(gòu)。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)位于機座的下方，第二電機安裝在橫向伸縮機構(gòu)上，第二電機與第二控制系統(tǒng)信號連接，第二電機通過第二齒輪機構(gòu)驅(qū)動第三軸轉(zhuǎn)動，第三軸通過齒輪齒條機構(gòu)驅(qū)動橫向伸縮機構(gòu)橫向運動，第三軸的上端通過萬向節(jié)與第一軸連接。第二控制系統(tǒng)為電子控制單元，電子控制單元的英文全稱為Electronic Control Unit，英文簡稱為ECU，第二電機的運轉(zhuǎn)由電子控制單元控制。

第一控制系統(tǒng)包括嵌入式硬件系統(tǒng)和微控制單元，攝像機與嵌入式硬件系統(tǒng)信號連接，嵌入式硬件系統(tǒng)與微控制單元信號連接，多圈編碼器和第一電機均與微控制單元信號連接。嵌入式硬件系統(tǒng)內(nèi)置有嵌入式系統(tǒng)，嵌入式硬件系統(tǒng)可選用樹莓派等，樹莓派又稱卡片式電腦。微控制單元的英文全稱為Micro Control Unit，英文簡稱為MCU，第一電機的運轉(zhuǎn)由微控制單元控制，微控制單元屬于現(xiàn)有的成熟的技術(shù)。本實用新型選用的微控制單元里設(shè)有STM32系列、Arduino等處理最小系統(tǒng)平臺。

結(jié)合圖3所示，蝸桿蝸輪機構(gòu)包括蝸桿和蝸輪，蝸桿安裝在輸出軸上，蝸輪套裝在第一軸上，蝸桿蝸輪機構(gòu)位于第一齒輪機構(gòu)的下方。

結(jié)合圖4所示，第一齒輪機構(gòu)的主動齒輪套裝在第一軸上，第一齒輪機構(gòu)的被動齒輪套裝在第二軸上，多圈編碼器位于第一齒輪機構(gòu)的被動齒輪的上方，多圈編碼器為多圈絕對值編碼器，多圈編碼器屬于現(xiàn)有的成熟的技術(shù)，能夠讀取相應(yīng)的轉(zhuǎn)向及角度的大小。

結(jié)合圖1和圖2所示，第二齒輪機構(gòu)的主動齒輪安裝在第二電機上，第二齒輪機構(gòu)的被動齒輪套裝在第三軸上。

結(jié)合圖5所示，齒輪齒條機構(gòu)的齒輪套裝在第三軸上，齒輪齒條機構(gòu)的齒條安裝在橫向伸縮機構(gòu)上。橫向伸縮機構(gòu)的兩邊設(shè)有伸縮橡膠。齒輪齒條機構(gòu)位于橫向伸縮機構(gòu)的內(nèi)部，齒條的橫向運動會帶動橫向伸縮機構(gòu)的橫向運動，可以使橫向伸縮機構(gòu)兩邊的伸縮橡膠，一邊處于拉伸狀態(tài)，一邊處于壓縮狀態(tài)。

第一軸上設(shè)有固定套，第一軸可以相對固定套轉(zhuǎn)動，第一軸的上端設(shè)有方向盤，固定套可以固定在無人車的合適地方。

該無人車在預(yù)定的直線道路上行駛，當(dāng)無人車遇到其他原因，沒有直線行駛時(如車頭出現(xiàn)轉(zhuǎn)彎時)，該主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以實現(xiàn)自主轉(zhuǎn)向，使得無人車重新恢復(fù)直線行駛。使用一種無人車主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)時，攝像機拍攝到視頻圖像信息，并將視頻圖像信息傳輸給嵌入式硬件系統(tǒng)，嵌入式硬件系統(tǒng)處理視頻圖像信息，嵌入式硬件系統(tǒng)將視頻圖像信息處理成微控制單元可讀取的數(shù)據(jù)，嵌入式硬件系統(tǒng)將處理后的視頻圖像信息傳輸給微控制單元，微控制單元發(fā)出指令，控制第一電機運轉(zhuǎn)，第一電機將動力傳遞給輸出軸，輸出軸的轉(zhuǎn)動帶動蝸桿蝸輪運轉(zhuǎn)，蝸輪的轉(zhuǎn)動帶動第一軸轉(zhuǎn)動，第一軸的轉(zhuǎn)動向兩個方向輸出動力：

第一個方向輸出的動力：第一軸的轉(zhuǎn)動通過萬向節(jié)帶動第三軸轉(zhuǎn)動，第三軸的轉(zhuǎn)動通過齒輪齒條機構(gòu)驅(qū)動橫向伸縮機構(gòu)做橫向伸縮運動，從而實現(xiàn)無人車車輪的轉(zhuǎn)向(橫向伸縮機構(gòu)的兩端分別連接在車輪上)；由第一軸傳遞過來的動力比較小，難以直接帶動橫向伸縮機構(gòu)的橫向運動，因此設(shè)置了第二電機等。在第一軸轉(zhuǎn)動的時候，安裝在第一軸上的扭矩傳感器感應(yīng)到相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息并將信息傳遞給電子控制單元，電子控制單元再發(fā)出指令控制第二電機的運轉(zhuǎn)，第二電機通過第二齒輪機構(gòu)進(jìn)一步驅(qū)動第三軸轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)輔助第三軸轉(zhuǎn)動的作用。

第二個方向輸出的動力：第一軸的轉(zhuǎn)動通過萬向節(jié)向第三軸傳遞動力的同時，第一軸的轉(zhuǎn)動通過第一齒輪機構(gòu)帶動第二軸的轉(zhuǎn)動，隨著第二軸的轉(zhuǎn)動，多圈編碼器讀取相應(yīng)的轉(zhuǎn)向和角度大小的信息并將這些信息反饋給微控制單元，微控制單元根據(jù)反饋而來的信息繼續(xù)控制第一電機的運轉(zhuǎn)，直至無人車恢復(fù)直線行駛，微控制單元則不向第一電機發(fā)出轉(zhuǎn)向的指令。

上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。