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CN203172694U - 车辆运动方向调整系统 - Google Patents

车辆运动方向调整系统 Download PDF

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李兆通
李宁
苗齐田
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Nuctech Co Ltd
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Nuctech Co Ltd
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Abstract

本实用新型公开一种车辆运动方向调整系统,包括:执行器,所述执行器包括电机和安装机构,所述安装机构将所述电机与车辆方向盘连接,使得所述电机能够驱动所述车辆方向盘转动;检测装置,所述检测装置包括多个传感器以及被检测目标,其中,所述多个传感器设置在车辆的前部和后部,被检测目标平铺在车辆行进的道路上,所述多个传感器对被检测目标进行检测以确定车辆的运动方向;控制器,所述控制器根据所述传感器检测到的信息对电机进行控制,以使车辆运动方向进行调整,所述安装机构包括安装板和固定杆,所述安装板可拆卸地连接到所述车辆方向盘上,电机轴与安装板可拆卸地连接以便带动所述安装板和所述车辆方向盘一起转动,所述固定杆将电机固定到车体内,所述固定杆包括固定管和伸缩管,所述固定管和伸缩管通过滑套连接在一起使得伸缩管相对于固定管能够伸缩滑动。

Description

车辆运动方向调整系统
技术领域
本实用新型涉及一种车辆运动方向调整系统。 
背景技术
在某些情况下,车辆不能由人驾驶,而需要自主驾驶,例如,在海关对集装箱车辆进行安全检查时。但是,车辆自主行驶容易发生跑偏,因此车辆需要具有车辆运动方向调整系统。现有技术中一般采用具有纠偏装置的专用车辆,这种专用车辆采用推杆式纠偏装置,当车辆发生跑偏时,推杆在90度范围内前后推动来调节车轮方向角。由于推杆需要在前后方向上直线运动,因此需要直线式驱动机构,一般采用液压缸等作为这种直线式驱动机构,但是液压缸等直线驱动机构动作响应慢,存在严重的滞后现象,导致纠偏控制效果不佳。因此,需要开发一种动作响应快、纠偏效果好的车辆运动方向调整系统。 
实用新型内容
因此,本实用新型旨在设计一种成本低、精度高的车辆运动方向调整系统。 
为了实现上述目的,本实用新型提供一种车辆运动方向调整系统,包括:执行器,所述执行器包括电机和安装机构,所述安装机构将所述电机与车辆方向盘连接,使得所述电机能够驱动所述车辆方向盘转动;检测装置,所述检测装置包括多个传感器以及被检测目标,其中,所述多个传感器设置在车辆的前部和后部,被检测目标平铺在车辆行进的道路上,所述多个传感器对被检测目标进行检测以确定车辆的运动方向;控制器,所述控制器根据所述传感器检测到的信息对电机进行控制,以使车辆运动方向 进行调整,所述安装机构包括安装板和固定杆,所述安装板可拆卸地连接到所述车辆方向盘上,电机轴与安装板可拆卸地连接以便带动所述安装板和所述车辆方向盘一起转动,所述固定杆将电机固定到车体内,所述固定杆包括固定管和伸缩管,所述固定管和伸缩管通过滑套连接在一起使得伸缩管相对于固定管能够伸缩滑动。与现有技术相比,本实用新型所占空间小、成本低,同时,由于本实用新型的固定杆可伸缩地滑动,因此当电机轴与方向盘不同心时也不会出现卡死现象。 
附图说明
图1是本实用新型的车辆运动方向调整系统的立体示意图; 
图2是本实用新型的车辆运动方向调整系统的局部安装剖视图; 
图3是本实用新型的车辆运动方向调整系统的布线图; 
图4是本实用新型的车辆运动方向调整系统的固定杆局部放大图; 
图5是本实用新型的车辆运动方向调整系统控制装置应用示意图; 
图6是本实用新型的车辆运动方向调整系统控制装置的结构示意图; 
图7是本实用新型的车辆运动方向调整系统控制装置前进时的控制方法原理图; 
图8是本实用新型的车辆运动方向调整系统控制装置后退时的控制方法原理图。 
具体实施方式
如图1-3所示,该车辆运动方向调整系统包括仿人执行器1、检测装置2和控制器3。 
如图1所示,所述仿人执行器1包括电机101、安装机构,该安装机构包括安装板102和固定杆103,安装板102为圆盘状,在其四周设置有三个向外伸出的连接臂104,并且三个连接臂104均匀地分布在安装板102的四周。安装板102的三个连接臂104通过螺栓连接到方向盘4上,当然也可以采用卡合等可拆卸方式连接到方向盘4上。 
如图2所示,电机101的轴通过键槽(未图示)插接在安装板102的中心孔(参见图2)中。当然,电机101的轴也可以采用销钉等其它可拆 卸的方式连接到安装板上。优选地,电机101的轴与方向盘4所在平面垂直并位于方向盘4的中心,即,电机101的轴与方向盘4同心,以便电机101的轴总是围绕方向盘4的中心转动方向盘4。 
如图2所示,电机101的外壳通过固定杆103连接到车体的横杆5上。如图2所示,固定杆103具有特殊结构,其可伸缩地滑动。具体地,如附图4所示,固定杆103包括直径较大的固定管103a和直径较小的伸缩管103b,伸缩管103b的一端插入固定管103a的内孔中,为了使得伸缩管103b能够相对固定管103a伸缩地滑动,固定管103a的内孔直径被制得等于或稍大于伸缩管103b的外直径。伸缩管103b的另一端连接到电机101的外壳上,因此,电机101可随伸缩管103b一起前后伸缩移动。这种伸缩滑动结构的优点是可防止电机101的轴与方向盘4不同心所造成的卡死现象。事实上,由于制造误差和安装误差,很难使电机101的轴与方向盘4完全同心。但由于本实用新型采用了上述伸缩滑动结构,所以不需要很高的制造精度和安装精度,因此,降低了制造成本和安装时间。 
如图4所示,固定杆103的固定管103a和伸缩管103b通过滑套205连接在一起。具体地,伸缩管103b的凸出端部卡合在滑套一端的内壁内,固定管103a从滑套的另一端可滑动地插接在滑套205内。因此,伸缩管103b可相对固定管103a伸缩滑动,以防止电机101的轴与方向盘4不同心所造成的卡死现象。 
如图2所示,固定管103a的另一端通过一竖直连杆204连接到车体内的横杆5上。具体地,在固定管103a的末端开设有一槽口g,竖直连杆204的上端插在该槽口中并可在该槽口中上下自由滑动,即,固定管103a的末端可沿竖直连杆204上下滑动。竖直连杆204的下端固定到车体内的横杆5上。由于固定管103a的末端可沿竖直连杆204上下滑动,所以可防止方向盘倾斜度发生变化时所造成的卡死现象。 
如图3所示,车辆运动方向调整系统还包括检测装置2和控制器3。如图3所示,检测装置2与控制器3相连,用于向控制器传送检测信号;控制器3与电机101相连,用于向电机101发出控制指令。 
如图5所示,该检测装置2包括被检测目标50;分别设置在车辆51前、后的传感器52,传感器52用于检测被检测目标50;控制器3,用于 根据传感器52检测到的信息对车辆51进行纠偏控制。 
如图6所示,被检测目标50包括中部的黑带501和位于黑带501两侧的白带502,所述被检测目标50平铺在车辆51行进的道路上;传感器52为两组光电传感器,分别安装在车辆前、后端的下面,与被检测目标50相对,每组光电传感器52包括排成一排的四个光电探头,前面的一组光电传感器52的四个光电探头被表示成f1、f2、f3、f4,后面的一组光电传感器52的四个光电探头被表示成b1、b2、b3、b4。两排光电探头f1、f2、f3、f4,b1、b2、b3、b4通过信号线分别与控制器连接,当然,也可以无线连接。其中,当车辆51沿正确的行驶路径行驶时,前、后两组光电传感器52的中间两个光电探头f2、f3,b2、b3分别位于被检测目标50的黑带501区域内(如图6所示)。 
优选地,被检测目标由PVC材料制成,具体地,先由PVC材料制成一白底的长带,然后,在长带的中间涂上一条黑带。当然,也可以先由PVC材料制成一白色长带,然后,由PVC材料制成一黑色较窄的长带,最后将较窄的黑色长带粘附到较宽的白色长带的中间。需要说明的是,被检测目标的材料不限于PVC,还可以是任何其它任何材料,只要其能够制成上述结构和形状。 
图7和图8显示车辆运动方向调整系统的控制方法原理图。 
车辆运动方向调整系统的纠偏控制方法包括车辆前进时的前进控制方法(如图7所示)和车辆倒车时的后退控制方法(如图8所示); 
前进控制方法为:在车辆前进时,通过安装在车辆前端的传感器检测车身的状态,当检测到车身偏离被检测目标时(如图7B-图7E所示),控制器对车辆执行反向纠偏控制,以便使车辆回到正确的行驶路径(如图7A所示); 
所述后退控制方法为:当车辆后退时,通过安装在车辆后端的传感器检测车身的状态,当检测到车身偏离被检测目标时(如图8A所示),控制器对车辆执行反向纠偏控制,同时,通过安装在车辆前端的传感器检测车身前端的状态,若车辆前端偏离被检测目标达到预定量时(如图8B所示),控制器执行前轮保护控制,以便使车辆回到正确的行驶路径(如图8C所示)。 
优选地,下面参考图7说明本实用新型前进控制方法,其包括如下步骤: 
FS1:用设置在车前的一组光电传感器检测所述被检测目标,并将所检测的信息传送给控制器; 
FS2:当检测到车前光电传感器的中间两个光电探头f2、f3位于黑带101区域内时(如图7A所示),控制器不执行控制操作; 
FS3:当检测到车前光电传感器的中间两个光电探头f2、f3中的一个位于黑带501区域内、另一个位于黑带501区域之外时(如图7B-图7C所示),控制器对车辆执行反向微调控制以便使车辆回到正确的行驶路径(如图7A所示); 
FS4:当检测到车前光电传感器的中间两个光电探头f2、f3都位于黑带501区域之外时(如图7D-图7E所示),控制器对车辆执行反向大调控制以便使车辆回到正确的行驶路径(如图7A所示)。 
优选地,下面参考图8说明本实用新型后控制方法,其包括如下步骤: 
BS1:用设置在车后的一组光电传感器检测所述被检测目标,并将所检测的信息传送给控制器; 
BS2:当检测到车后光电传感器的中间两个光电探头b2、b3位于黑带501区域内时(如图8C所示),控制器不执行控制操作; 
BS3:当检测到车后的光电传感器的中间两个光电探头b2、b3中的一个位于黑带501区域内、另一个位于黑带501区域之外时(未图所示),控制器对车辆执行反向微调控制以便使车后光电传感器的中间两个光电探头b2、b3返回到黑带501区域内,之后,再用车前的一组光电传感器检测所述被检测目标,并将所检测的信息传送给控制器,控制器根据车前的光电传感器所检测的信息对车辆再执行前轮保护控制,即,当检测到车前的光电传感器的中间两个光电探头f2、f3中的一个或两个位于黑带101区域之外(如图8B所示)时,控制器对前轮执行反向纠偏控制使得车辆回到正确的行驶路径(如图8C所示); 
BS4:当检测到车后的光电传感器的中间两个光电探头b2、b3都位于黑带区域之外时(如图8A所示),控制器对车辆执行反向大调控制以便使车后光电传感器的中间两个光电探头b2、b3返回到黑带501区域内,之 后,再用车前的一组光电传感器检测所述被检测目标,并将所检测的信息传送给控制器,控制器根据车前的光电传感器所检测的信息对车辆再执行前轮保护控制,即,当检测到车前的光电传感器的中间两个光电探头f2、f3中的一个或两个位于黑带501区域之外时,控制器对前轮执行反向纠偏控制使得车辆回到正确的行驶路径(如图8C所示)。 
具体地,前述反向微调控制的每次调整角度为1-6度。需要说明的是,反向微调控制的每次调整角度可以保持恒定不变,如3度;也可以根据具体情况,逐次递增或递降,例如每次递增或递降1度。 
具体地,前述反向大调控制的每次调整角度为7-13度。需要说明的是,反向大调控制的每次调整角度可以保持恒定不变,如10度;也可以根据具体情况,逐次递增或递降,例如每次递增或递降1度。 
【其它可能的变化例】 
本实用新型的每组光电传感器的光电探头不限于四个,也可以是六个或更多个,只要其能够检测和判断出车身偏离即可。 
本实用新型的被检测目标不限于中间为黑带区域、两侧为白带区域的结构,还可以是中间为白带区域、两侧为黑带区域的结构。这种变化应当属于一种等同变化,其必然也落入本实用新型的所附权利要求的保护范围之内。 
通过阅读本说明书,这些简单的置换和变化对于本领域的技术人员而言,是显而易见的,因此不在一一列举。 
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行变化,本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。 

Claims (5)

1.一种车辆运动方向调整系统,包括: 
执行器,所述执行器包括电机和安装机构,所述安装机构将所述电机与车辆方向盘连接,使得所述电机能够驱动所述车辆方向盘转动; 
检测装置,所述检测装置包括多个传感器以及被检测目标,其中,所述多个传感器设置在车辆的前部和后部,被检测目标平铺在车辆行进的道路上,所述多个传感器对被检测目标进行检测以确定车辆的运动方向; 
控制器,所述控制器根据所述传感器检测到的信息对电机进行控制,以使车辆运动方向进行调整, 
其特征在于: 
所述安装机构包括安装板和固定杆,所述安装板可拆卸地连接到所述车辆方向盘上,电机轴与安装板可拆卸地连接以便带动所述安装板和所述车辆方向盘一起转动,所述固定杆将电机固定到车体内,所述固定杆包括固定管和伸缩管,所述固定管和伸缩管通过滑套连接在一起使得伸缩管相对于固定管能够伸缩滑动。 
2.根据权利要求1所述的车辆运动方向调整系统,其中,所述被检测目标包括中部的黑带和位于黑带两侧的白带,所述前部、后部的传感器分别由排成一排的四个光电探头构成,当车辆沿正确的行驶路径行驶时,前、后两组光电探头的中间两个光电探头分别位于被检测目标的黑带区域内。 
3.根据权利要求1所述的车辆运动方向调整系统,其中,所述固定管的另一端设有槽口,竖直连杆的一端插在该槽口中以便在槽口中上下滑动,所述竖直连杆的另一端固定到车体内。 
4.根据权利要求1所述的车辆运动方向调整系统,其中,所述安装板呈圆盘状,在所述安装板的四周设置有三个向外伸出的连接臂,所述连接臂通过螺栓连接到方向盘上,所述电机轴通过键槽插接在圆盘状安装板的 中心。 
5.根据权利要求4所述的车辆运动方向调整系统,其中,所述三个连接臂围绕圆盘状安装板的四周均匀分布。 
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