CN115092023B - 一种用于自动驾驶汽车的安全装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于自动驾驶汽车的安全装置,包括信息采集模块、安全处理模块和执行模块,信息采集模块至少包括车距检测雷达和车速采集装置,分别用于采集前后方的车距信息和自身车速,安全处理模块用于根据车距信息和自身车速判断是否进行预碰撞保护,安全处理模块还连接了车距提示模块,执行机构包括汽车座椅的滑轨调节装置、设于滑轨调节装置上的预碰撞保护器和座椅姿态调节机构,预碰撞保护器在进行预碰撞保护时驱动座椅本体向后移动至安全位置。本发明能在车距过近状态下,让驾驶员与方向盘保持一定安全距离,在风险较小的第一级不改变座椅位置仍处于适于手动驾驶的位置,而在风险较高的第二级状态下,座椅位置后移到最大的安全距离。
Description
技术领域
本发明属于自动驾驶技术领域,具体涉及一种用于自动驾驶汽车的安全装置。
背景技术
为了保证乘客和驾驶员在意外事故发生的安全,车辆的安全防护系统通常都会通过安全气囊和安全带等安全装置对乘客或驾驶员进行保护。而今,由于自动驾驶技术的发展和扩散,针对自动驾驶技术中驾驶员的状态,现有的汽车安全系统需要进行相应改进以提高该位置驾驶员的生命安全保障。
在自动驾驶过程中,由于驾驶员无需随时对汽车运行状态进行操控,因此让驾驶员从驾驶行为中解放出来,可以进行其他活动,但这也造成了驾驶员常常不能随时关注汽车的状态,因此造成其对突发的急刹车、撞击等事件缺乏预判。另一方面,现有的驾驶技术还不完备,因此都需要驾驶员能在必要情况下及时接管车辆的驾驶行为,因此驾驶员仍需要处于便于操控方向盘的位置,驾驶员与方向盘之间的距离要根据驾驶员身高、腿长进行调整已达到适于操控方向盘的位置,因此驾驶员与方向盘之间不会保持最大的安全距离。这两方面因素导致驾驶员的位置相对接近方向盘,但又不会常常保持驾驶的预备状态,缺乏对突发事件的预警能力,因此发生急刹车、撞击等事件时,常常由于身体过于接近方向盘或身体处于难以反应撞击的无防备状态,造成安全气囊打开不及时或安全气囊打开时产生的冲击伤害到驾驶员。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于自动驾驶汽车的安全装置,用于解决现有技术中由于驾驶员的位置处于适于驾驶而相对接近方向盘的位置,但自身难以长期保持能对意外事件及时反应的状态,从而令驾驶员生命安全受到威胁技术问题。
所述的一种用于自动驾驶汽车的安全装置,包括信息采集模块、安全处理模块和执行模块,所述信息采集模块至少包括车距检测雷达和车速采集装置,分别用于采集前后方的车距信息和自身车速,所述安全处理模块用于根据车距信息和自身车速判断是否进行预碰撞保护,安全处理模块还连接了车距提示模块,所述执行机构包括汽车座椅的滑轨调节装置、设于滑轨调节装置上的预碰撞保护器和座椅姿态调节机构,所述预碰撞保护器在进行预碰撞保护时驱动座椅本体向后移动至安全位置,所述座椅姿态调节机构用于调节高度或在进行预碰撞保护时驱动座椅本体实现向后侧偏转的姿态调整,所述座椅姿态调节机构包括状态切换装置,所述状态切换装置用于让座椅姿态调节机构在高度调节状态和姿态调节状态进行切换。
优选的,所述预碰撞保护器包括丝杠驱动装置,所述丝杠驱动装置的移动组件通过所述座椅姿态调节机构连接所述座椅本体驱动所述座椅本体向后偏转和移动,所述丝杠驱动装置包括前后方向固定设置的保护丝杠和被所述保护丝杠驱动的所述移动组件,所述保护丝杠安装在所述滑轨调节装置的滑动部件上,所述移动组件上固定有滑动导板,所述滑动导板底部设有与所述导向安装板滑动连接的滑动导槽,所述滑动导板的后端连接有限位支腿,所述滑轨调节装置的后方设有固定在汽车地板上面的安全定位块,所述限位支腿的伸出端抵接到所述安全定位块时,所述座椅主体的前后方向位置达到设定的安全位置。
优选的,所述移动组件包括设有丝杠螺母、移动块和移动电机,所述丝杠螺母与所述移动块转动连接,所述丝杠螺母与所述保护丝杠螺纹连接,所述移动电机安装在所述移动块上用于驱动所述丝杠螺母转动,所述滑动导板固定在所述移动块上。
优选的,所述座椅姿态调节机构包括所述状态切换装置,所述状态切换装置设于所述滑动部件上,所述状态切换装置包括固定在所述滑动部件上面的前后向导轨、沿所述前后向导轨滑动的滑台、固定在所述滑台上的固定座、铰接在所述固定座前端的可动安装座、两根前支杆和后支杆,所述前支杆和所述后支杆倾斜方向相反组成梯形支撑结构,所述后支杆下端铰接在所述滑动导板的后部,所述前支杆包括等长的前支杆一和前支杆二,所述前支杆一和所述前支杆二的下端分别铰接在所述固定座和所述可动安装座上,所述前支杆一和所述前支杆二的的上端均铰接在座椅安装板的底部,座椅安装板用于安装座椅主体,所述状态切换装置设于所述固定座上用于在可动安装座和所述支杆一之间进行可转动状态的切换。
优选的,在高度调节状态下,所述可动安装座压在所述滑动部件上面,所述座椅安装板为水平状态,所述状态切换装置将可动安装座的铰轴一锁住而允许所述前支杆一转动,所述可动安装座与所述固定座之间被锁住固定后组成底座,两根前支杆、所述座椅安装板和所述底座构成平行四边形连杆机构。
优选的,在姿态调节状态下,所述状态切换装置锁住所述前支杆一而允许可动安装座的铰轴一转动,所述可动安装座和前支杆二在座椅主体向后下方偏转的作用下能向上运动。
优选的,所述状态切换装置包括安装在所述可动安装座的铰轴一上的齿轮一、安装在所述前支杆一下端的铰轴二上的齿轮二、安装在所述固定座外侧的切换电机和转动连接在所述固定座内的可转锁合件,所述齿轮一和所述可动安装座相对固定,所述齿轮二和所述前支杆一相对固定,所述可转动锁合件包括设于所述齿轮一、所述齿轮二左右两侧的一对转盘和位于所述转盘之间的锁合部,所述锁合部的左右两端均与对应的转盘固定连接,所述锁合部的前后两侧设有分别能与所述齿轮一和所述齿轮二相啮合锁定的啮合齿一和啮合齿二。
优选的,所述后支架的下端铰接在一个滑块上,所述滑动导板的侧面设有与所述滑块滑动配合的缓冲槽,所述缓冲槽的前端通过缓冲弹簧与其中的滑块连接,所述缓冲槽、所述缓冲弹簧和所述滑块组成了对所述后支架进行缓冲的缓冲结构。
优选的,所述滑轨调节装置包括安装在所述汽车地板上前后设置的平移滑轨、与所述平移滑轨滑动连接的滑动支撑件和两侧均固定在对应滑动支撑件上的滑动部件,所述滑动部件为水平设置的滑动支架,预碰撞保护器和座椅姿态调节机构均设于所述滑动支架上。
本发明具有以下优点:本装置基于座椅高度调节装置进行改进,通过预碰撞保护器的单向移动即可让座椅姿态和座椅位置进行调整,而通过信息采集模块和安全处理模块对车辆运行状态和碰撞风险的计算和判断,能根据需要进行座椅姿态调整和位置后移,通过这两种方式让驾驶员与方向盘保持一定安全距离,安全距离根据碰撞风险进行二级设置,在风险较小的第一级不改变座椅位置仍处于适于手动驾驶的位置,让驾驶员能比较方便地改变驾驶模式,并快速进入手动驾驶状态。而在风险较高的第二级状态下,座椅位置后移到最大的安全距离,最有效地减少间距不足对驾驶员造成的碰撞危险,而当车距恢复后,本方案能自动让座椅位置恢复到驾驶员调节后的适于驾驶的位置。因此本方案解决了驾驶员的位置处于适于驾驶而相对接近方向盘的位置,无法保证自身安全的技术问题。
本方案通过状态切换装置让座椅姿态调节机构既能实现对座椅主体高度的调节,也能实现座椅后偏转防止驾驶员过于接近方向盘,并通过同一预碰撞保护器的驱动实现这两种调节方式,结构紧凑,调节方式方便,并能避免高度调节装置与座椅姿态调节机构之间的干涉现象,保证预碰撞保护器和座椅姿态调节机构的正常运行。最后为了避免进行安全保护时座椅位置快速后移产生对驾驶员的冲击,本方案还设置了缓冲结构。
附图说明
图1为本发明一种用于自动驾驶汽车的安全装置工作流程的流程图。
图2为本发明一种用于自动驾驶汽车的安全装置的模块连接图。
图3为本发明一种用于自动驾驶汽车的安全装置中执行模块的结构示意图。
图4为图3所示结构的侧视图。
图5为图3所示结构除去座椅主体底部后另一视角的结构示意图。
图6为图1所示结构中状态切换装置内部结构的结构示意图。
附图中标记为:1、座椅安装板,2、安全定位块,3、滑轨调节装置,301、平移滑轨,302、滑动支撑件,303、滑动部件,4、预碰撞保护器,401、限位支腿,402、滑动导板,403、导向安装板,404、保护丝杠,405、移动电机,406、移动块,407、前安装板,408、后支杆,409、缓冲结构,410、连接板,411、限位结构,5、座椅姿态调节机构,501、前支杆一,502、前支杆二,503、切换电机,504、固定座,505、铰轴一,506、可动安装座,507、滑台,508、前后向导轨,509、齿轮二,510、转盘,511、铰轴二,512、锁合部,513、输出轴,514、齿轮一。
具体实施方式
下面对照附图,通过对实施例的描述,对本发明具体实施方式作进一步详细的说明,以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和伸入的理解。
如图1-6所示,本发明提供了一种用于自动驾驶汽车的安全装置,包括信息采集模块、安全处理模块和执行模块,所述信息采集模块至少包括车距检测雷达和车速采集装置,分别用于采集前后方的车距信息和自身车速,所述安全处理模块用于根据车距信息和自身车速判断是否进行预碰撞保护,安全处理模块还连接了车距提示模块,所述执行机构包括汽车座椅的滑轨调节装置3、设于滑轨调节装置3上的预碰撞保护器4和座椅姿态调节机构5,所述预碰撞保护器4在进行预碰撞保护时驱动座椅本体向后移动至安全位置,所述座椅姿态调节机构5用于调节高度或在进行预碰撞保护时驱动座椅本体实现向后侧偏转的姿态调整,所述预碰撞保护器4包括丝杠驱动装置,所述丝杠驱动装置的移动组件通过所述座椅姿态调节机构5连接所述座椅本体驱动所述座椅本体向后偏转和移动,所述座椅姿态调节机构5包括状态切换装置,所述状态切换装置用于让座椅姿态调节机构5在高度调节状态和姿态调节状态进行切换。
所述丝杠驱动装置包括前后方向固定设置的保护丝杠404和所述移动组件,所述保护丝杠404安装在所述滑轨调节装置3的滑动部件303上,所述保护丝杠404的后端固定连接在靠后的导向安装板403上,所述保护丝杠404的前端固定连接在前安装板407上,所述前安装板407和所述导向安装板403分别设于所述滑动部件303的前后两侧,所述移动组件包括设有丝杠螺母、移动块406和移动电机405,所述丝杠螺母与所述移动块406转动连接,所述丝杠螺母与所述保护丝杠404螺纹连接,所述移动电机405安装在所述移动块406上用于驱动所述丝杠螺母转动,所述移动块406上固定有滑动导板402,所述滑动导板402底部设有与所述导向安装板403滑动连接的滑动导槽,所述滑动导板402的后端连接有限位支腿401,所述滑轨调节装置3的后方设有固定在汽车地板上面的安全定位块2,所述限位支腿401的伸出端抵接到所述安全定位块2时,所述座椅主体的前后方向位置达到设定的安全位置。
所述座椅姿态调节机构5包括所述状态切换装置,所述状态切换装置设于所述滑动部件303上,所述状态切换装置包括固定在所述滑动部件303上面的前后向导轨508、沿所述前后向导轨508滑动的滑台507、固定在所述滑台507上的固定座504、铰接在所述固定座504前端的可动安装座506、两根前支杆和后支杆408,所述前支杆和所述后支杆408倾斜方向相反组成梯形支撑结构,所述后支杆408下端铰接在所述滑动导板402的后部,所述前支杆包括等长的前支杆一501和前支杆二502,所述前支杆一501和所述前支杆二502的下端分别铰接在所述固定座504和所述可动安装座506上,所述前支杆一501和所述前支杆二502的的上端均铰接在座椅安装板1的底部,座椅安装板1用于安装座椅主体,所述状态切换装置设于所述固定座504上用于在可动安装座506和所述支杆一之间进行可转动状态的切换。
在高度调节状态下,所述可动安装座506压在所述滑动部件303上面,所述座椅安装板1为水平状态,所述状态切换装置将可动安装座506的铰轴一505锁住而允许所述前支杆一501转动,所述可动安装座506与所述固定座504之间被锁住固定后组成底座,所述前支杆一501与所述前支杆二502等长并在此状态下与所述前支杆二502平行,两根前支杆、所述座椅安装板1和所述底座构成平行四边形连杆机构,在座椅安装板1为水平状态的情况下,丝杠驱动装置通过前后移动驱动后支杆408运动,由于滑动部件303前侧设有限位结构411挡住所述滑台507,因此当滑台507被移动到限位结构411处后,通过移动组件的移动能实现前支杆和后支杆408的相对转动改变座椅主体的高度,同时通过平行四边形连杆机构保持座椅主体水平。
在姿态调节状态下,所述状态切换装置将可动安装座506的铰轴一505解放使其能转动而锁住所述前支杆一501,这样当需要进行预碰撞保护时,通过移动组件的后移让后支杆408转动将座椅主体后侧下拉,而前支杆一501被锁住保持固定支撑,而可动安装座506和前支杆二502在座椅主体向后下方偏转的作用下向上运动。这样由于座椅主体向后偏转,一方面能提醒其上的驾驶员需要进行预碰撞准备,另一方面能让驾驶员上半身通过后偏转远离方向盘,增大碰撞时的反应时间,减少安全气囊膨胀时对驾驶员产生冲击的可能。
所述状态切换装置包括安装在所述可动安装座506的铰轴一505上的齿轮一514、安装在所述前支杆一501下端的铰轴二511上的齿轮二509、安装在所述固定座504外侧的切换电机503和转动连接在所述固定座504内的可转锁合件,所述齿轮一514和所述可动安装座506相对固定,所述齿轮二509和所述前支杆一501相对固定,所述可转动锁合件包括设于所述齿轮一514、所述齿轮二509左右两侧的一对转盘510和位于所述转盘510之间的锁合部512,所述锁合部512的左右两端均与对应的转盘510固定连接,所述锁合部512的前后两侧设有分别能与所述齿轮一514和所述齿轮二509相啮合锁定的啮合齿一和啮合齿二。所述切换电机503的输出轴513与所述转盘510的中心连接驱动两个转盘510同步转动,这样切换电机503与所述可转锁合件组成电切换锁合器。通过转盘510转动带动所述锁合部512在所述齿轮一514和齿轮二509之间移动,在不同状态下或者让所述齿轮一514被所述啮合齿一啮合锁定、或者让所述齿轮二509被所述啮合齿二啮合锁定。由此,本状态切换装置实现了座椅姿态调节机构5的状态切换。
所述滑轨调节装置3包括安装在所述汽车地板上前后设置的平移滑轨301、与所述平移滑轨301滑动连接的滑动支撑件302和两侧均固定在对应滑动支撑件302上的滑动部件303,所述滑动部件303为水平设置的滑动支架,预碰撞保护器4和座椅姿态调节机构5均设于所述滑动支架上。一对移动组件之间通过连接板410相连,保持二者同步移动。所述后支架的下端铰接在一个滑块上,所述滑动导板402的侧面设有与所述滑块滑动配合的缓冲槽,所述缓冲槽的前端通过缓冲弹簧与其中的滑块连接。缓冲槽、缓冲弹簧和滑块组成了对后支架进行缓冲的缓冲结构409,这样预碰撞保护器4启动让座椅主体后移时产生的冲击能通过缓冲结构409进行缓冲。
采用上述的自动驾驶汽车的安全装置,其具体的运行流程如下。
本装置通过车距检测雷达持续采集车距信息,发送到安全处理模块后首先判断车距是否小于阈值,如果是则向车距提示模块发出命令让后者发出提示,驾驶员如果在收到相应提示后决定转为手动操作,在执行该转变动作后将安全系统中手动驾驶模式的常规安全防护模块予以启动。如果之后驾驶员未做反应或保持自动驾驶状态,则安全处理模块将车距信息结合车速采集装置采集到的车速,根据动量碰撞模型计算碰撞危险分数。
系统中设置有对应碰撞危险分数的阈值,当碰撞危险分数小于阈值说明风险还相对较小,启动电切换锁合器,启动预碰撞保护器4,在姿态调节状态下让座椅主体向后偏转令座椅处于后仰状态,一方面能提醒其上的驾驶员需要进行预碰撞准备,另一方面能让驾驶员上半身通过后偏转远离方向盘。而如果碰撞危险分数大于阈值,说明需要进一步防备碰撞事件可能对驾驶员造成的伤害,此时不仅要启动预碰撞保护器4令座椅处于后仰状态,还需要进一步让座椅主体后移到后撤状态,所述座椅主体的前后方向位置达到设定的安全位置,最大程度保证驾驶员安全。完成预碰撞保护器4的启动后开始进行下一轮对车距的检测。
而当安全处理模块后判断车距不小于阈值时,首先再对预碰撞保护器4是否启动进行检测,如果预碰撞保护器4未启动,则本次检测停止开始进行下一轮对车距的检测。而如果预碰撞保护器4已经启动,则让预碰撞保护器4和电切换锁合器复位,首先让预碰撞保护器4的移动组件前移复位,当位置复位实现后座椅主体自动恢复到驾驶员调节至适于驾驶的位置,同时可动安装座506压在所述滑动部件303上面,因而可以通过电切换锁合器复位令座椅姿态调节机构5回到高度调节状态。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述,显然本发明具体实现并不受上述方式的限制,只要采用了本发明的发明构思和技术方案进行的各种非实质性的改进,或未经改进将本发明构思和技术方案直接应用于其它场合的,均在本发明保护范围之内。
Claims (5)
1.一种用于自动驾驶汽车的安全装置,其特征在于:包括信息采集模块、安全处理模块和执行模块,所述信息采集模块至少包括车距检测雷达和车速采集装置,分别用于采集前后方的车距信息和自身车速,所述安全处理模块用于根据车距信息和自身车速判断是否进行预碰撞保护,安全处理模块还连接了车距提示模块,所述执行模块包括汽车座椅的滑轨调节装置(3)、设于滑轨调节装置(3)上的预碰撞保护器(4)和座椅姿态调节机构(5),所述预碰撞保护器(4)在进行预碰撞保护时驱动座椅本体向后移动至安全位置,所述座椅姿态调节机构(5)用于调节高度或在进行预碰撞保护时驱动座椅本体实现向后侧偏转的姿态调整,所述座椅姿态调节机构(5)包括状态切换装置,所述状态切换装置用于让座椅姿态调节机构(5)在高度调节状态和姿态调节状态进行切换;
所述预碰撞保护器(4)包括丝杠驱动装置,所述丝杠驱动装置的移动组件通过所述座椅姿态调节机构(5)连接所述座椅本体并驱动所述座椅本体向后偏转和移动,所述丝杠驱动装置包括前后方向固定设置的保护丝杠(404)和被所述保护丝杠(404)驱动的所述移动组件,所述保护丝杠(404)安装在所述滑轨调节装置(3)的滑动部件(303)上,所述保护丝杠(404)的后端固定连接在靠后的导向安装板(403)上,所述移动组件上固定有滑动导板(402),所述滑动导板(402)底部设有与所述导向安装板(403)滑动连接的滑动导槽,所述滑动导板(402)的后端连接有限位支腿(401),所述滑轨调节装置(3)的后方设有固定在汽车地板上面的安全定位块(2),所述限位支腿(401)的伸出端抵接到所述安全定位块(2)时,座椅主体的前后方向位置达到设定的安全位置;
所述座椅姿态调节机构(5)包括所述状态切换装置,所述状态切换装置设于所述滑动部件(303)上,所述状态切换装置包括固定在所述滑动部件(303)上面的前后向导轨(508)、沿所述前后向导轨(508)滑动的滑台(507)、固定在所述滑台(507)上的固定座(504)、铰接在所述固定座(504)前端的可动安装座(506)、两根前支杆和一根后支杆(408),所述前支杆和所述后支杆(408)倾斜方向相反组成梯形支撑结构,所述后支杆(408)下端铰接在所述滑动导板(402)的后部,所述前支杆包括等长的前支杆一(501)和前支杆二(502),所述前支杆一(501)和所述前支杆二(502)的下端分别铰接在所述固定座(504)和所述可动安装座(506)上,所述前支杆一(501)和所述前支杆二(502)的的上端均铰接在座椅安装板(1)的底部,座椅安装板(1)用于安装座椅主体,所述状态切换装置设于所述固定座(504)上用于在可动安装座(506)和所述支杆一之间进行可转动状态的切换;
在姿态调节状态下,所述状态切换装置锁住所述前支杆一(501)而允许可动安装座(506)的铰轴一(505)转动,所述可动安装座(506)和前支杆二(502)在座椅主体向后下方偏转的作用下能向上运动;
所述状态切换装置包括安装在所述可动安装座(506)的铰轴一(505)上的齿轮一(514)、安装在所述前支杆一(501)下端的铰轴二(511)上的齿轮二(509)、安装在所述固定座(504)外侧的切换电机(503)和转动连接在所述固定座(504)内的可转锁合件,所述齿轮一(514)和所述可动安装座(506)相对固定,所述齿轮二(509)和所述前支杆一(501)相对固定,所述可转锁合件包括设于所述齿轮一(514)、所述齿轮二(509)左右两侧的一对转盘(510)和位于所述转盘(510)之间的锁合部(512),所述锁合部(512)的左右两端均与对应的转盘(510)固定连接,所述锁合部(512)的前后两侧设有分别能与所述齿轮一(514)和所述齿轮二(509)相啮合锁定的啮合齿一和啮合齿二。
2.根据权利要求1所述的一种用于自动驾驶汽车的安全装置,其特征在于:所述移动组件包括设有丝杠螺母、移动块(406)和移动电机(405),所述丝杠螺母与所述移动块(406)转动连接,所述丝杠螺母与所述保护丝杠(404)螺纹连接,所述移动电机(405)安装在所述移动块(406)上用于驱动所述丝杠螺母转动,所述滑动导板(402)固定在所述移动块(406)上。
3.根据权利要求1所述的一种用于自动驾驶汽车的安全装置,其特征在于:在高度调节状态下,所述可动安装座(506)压在所述滑动部件(303)上面,所述座椅安装板(1)为水平状态,所述状态切换装置将可动安装座(506)的铰轴一(505)锁住而允许所述前支杆一(501)转动,所述可动安装座(506)与所述固定座(504)之间被锁住固定后组成底座,两根前支杆、所述座椅安装板(1)和所述底座构成平行四边形连杆机构。
4.根据权利要求1所述的一种用于自动驾驶汽车的安全装置,其特征在于:所述后支杆的下端铰接在一个滑块上,所述滑动导板(402)的侧面设有与所述滑块滑动配合的缓冲槽,所述缓冲槽的前端通过缓冲弹簧与其中的滑块连接,所述缓冲槽、所述缓冲弹簧和所述滑块组成了对所述后支杆进行缓冲的缓冲结构(409)。
5.根据权利要求1所述的一种用于自动驾驶汽车的安全装置,其特征在于:所述滑轨调节装置(3)包括安装在所述汽车地板上前后设置的平移滑轨(301)、与所述平移滑轨(301)滑动连接的滑动支撑件(302)和两侧均固定在对应滑动支撑件(302)上的滑动部件(303),所述滑动部件(303)为水平设置的滑动支架,预碰撞保护器(4)和座椅姿态调节机构(5)均设于所述滑动支架上。
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