一種可伸縮化汽車駕駛機器人制造技術

本發明專利技術提供一種可伸縮模塊化汽車駕駛機器人，包括機械腿模塊、換擋機械手模塊、汽車車速測量模塊、發動機轉速測量模塊、運動控制模塊、數據采集與信號調理模塊，駕駛機器人實時控制計算機。機械腿模塊包括機械腿和機械腿控制器、換擋機械手模塊包括換擋機械手和換擋機械手控制器，控制器中采用旋轉電機作為執行器。機械腿模塊和換擋機械手模塊均具有伸縮功能，不需要駕駛機器人工作時，不必將其移出駕駛室，換擋機械手與機械腿均可縮回，對駕駛員駕駛無影響；采用旋轉電機來完成換擋與踩踏板的動作，無需中間傳動環節和復雜的機械調節結構，減少了體積，降低重量，可提高控制精度和實時性。

Retractable automobile driving robot

The invention provides a scalable modular robot driver, including mechanical leg module, shift manipulator module, speed measurement module, engine speed measurement module, motion control module, data acquisition and signal conditioning module, real-time control of robot driver computer. The mechanical leg module comprises a mechanical leg and a mechanical leg controller, wherein the shifting manipulator module comprises a shift manipulator and a shift manipulator controller, wherein the rotating motor is used as an actuator in the controller. Mechanical leg module and shift manipulator module has telescopic function, do not need to drive the robot while working, need not be removed from the cab, shift manipulator and mechanical legs can be retracted, no influence on the driver; the rotary motor moves to complete the shift and pedal, adjust the structure without intermediate transmission links and complex machinery, reduces the volume, reduce weight, can improve the accuracy and real time control.

【技術實現步驟摘要】
一種可伸縮化汽車駕駛機器人
本專利技術涉及一種機器人技術，特別是一種可伸縮化汽車駕駛機器人。
技術介紹
可伸縮模塊化汽車駕駛機器人是指安裝在汽車駕駛室內，代替人類駕駛員在危險的條件和惡劣環境下進行車輛駕駛的工業駕駛機器人。利用駕駛機器人進行汽車試驗、幫助殘疾者駕駛汽車操作或者用于核電站、重化工等存在嚴重污染的場合時，可以減輕人類的勞動強度，降低危險惡劣環境對人類的傷害，提高試驗結果的客觀性和準確度、殘疾者駕駛汽車的能力以及安全性。另外，智能車輛是將汽車作為一個整體進行考慮，把車輛作為移動機器人進行改裝或者重新設計，對汽車的操縱機構甚至動力系統等進行了比較多的改造，或者重新設計。一旦該車輛任何一部分損壞，就無法繼續進行作業，那么人類駕駛員就要參與到汽車作業中來。可伸縮模塊化汽車駕駛機器人并非構建在特殊車輛上，而是可以安裝在各種規格的汽車駕駛室內，一旦汽車損壞，該駕駛機器人就可以換裝到另一臺車上。目前已有的駕駛機器人主要用于汽車試驗，通用性較差。駕駛機器人在使用時占用駕駛員座位,不使用時需要將其移出駕駛室。且現有的駕駛機器人有太多的機械調節機構，在不同的車輛上使用時需要調節機械手臂的長度和位置以及機械腿的長度，操作較復雜。中國專利201310361723.X“電磁驅動汽車駕駛機器人”目前僅用于汽車試驗，通用性較差。在試驗時需將駕駛機器人放于駕駛員座椅上，并用繩子辦好，并調節駕駛機器人的腳板固定在汽車踏板上，且機械腿之間的間距不可調節，對于不同踏板間距的汽車通用性較差。每次試驗結束，需要人工將機械腿腳板和換擋機械手卸下，解除綁在駕駛機器人身上的繩子，最后將駕駛機器人移除駕駛室，操作較為繁瑣。中國專利201420450442.1“一種用于汽車試驗的高性能自主駕駛機器人”和中國專利2015105569990.5“一種基于力/位置混合控制的拖拉機駕駛機器人”在使用時同樣也占用了駕駛員座椅，使用完畢也需將駕駛機器人從駕駛室移除，操作繁瑣。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種可伸縮化汽車駕駛機器人，該汽車駕駛機器人安裝方便、通用性強、結構簡單、定位和控制精度高、實時性好，且適合各種汽車。一種可伸縮化汽車駕駛機器人，包括換擋機械手模塊、機械腿模塊、駕駛機器人實時控制計算機、運動控制模塊、數據采集與信號調理模塊、車速測量模塊、發動機轉速測量模塊。其中換擋機械手模塊包括機械手、換擋機械手旋轉電機和機械手控制器，機械手控制器包括機械手旋轉電機運動控制單元和機械手角度位移及電流傳感器，換擋機械手的機械手固定在換擋箱上，換擋機械手旋轉電機驅動換擋機械手動作，換擋機械手旋轉電機與機械手旋轉電機運動控制單元輸出端、機械手角度位移及電流傳感器輸入端連接，機械手旋轉電機運動控制單元輸入端與運動控制模塊輸出端連接，機械手角度位移及電流傳感器輸出端與數據采集與信號調理模塊輸入端連接；機械腿模塊包括機械腿、機械腿旋轉電機和機械腿控制器，機械腿控制器包括機械腿旋轉電機控制單元和機械腿角度位移及電流傳感器，機械腿末端設置于踏板上，機械腿旋轉電機驅動機械腿動作，機械腿旋轉電機與機械腿旋轉電機控制單元輸出端、機械腿角度位移及電流傳感器輸入端連接，機械腿的旋轉電機控制單元輸入端與運動控制模塊輸出端連接，機械腿角度位移及電流傳感器輸出端與數據采集與信號調理模塊輸入端連接；車速測量模塊獲取車速信息且車速測量模塊輸出端與數據采集與信號調理模塊輸入端連接；發動機轉速測量模塊獲取發動機轉速且發動機轉速測量模塊輸出端與數據采集與信號調理模塊輸入端連接；數據采集與信號調理模塊用于將采集的信號傳遞給駕駛機器人實時控制計算機且數據采集與信號調理模塊輸出端與駕駛機器人實時控制計算機輸入端連接；駕駛機器人實時控制計算機對信號進行處理獲取各旋轉電機旋轉軸旋轉角度。本專利技術與現有技術相比，其顯著優點在于：(1)本專利技術采用可調節安裝底座，可以替換原駕駛員座椅安裝在汽車駕駛室內，且能適應各種車型。在不需要機器人駕駛時，不用將駕駛機器人移出駕駛室；(2)本專利技術換擋機械手結構是參考人類手臂關節特征而設計的，無需外加機械調整機構，能夠操縱不同汽車的不同位置的換擋手柄，且不使用時可以收進換擋箱；(3)本專利技術機械腿結構考慮到人類腿的關節特征以及踩踏板的需要而設計的，無需附加調整機構，能夠操控不同汽車的踏板，且機械腿可收回到汽車座椅下，對駕駛員駕駛汽車時不造成影響。機械腿的間距可調，可以適應不同汽車上不同間距的踏板；(4)本專利技術采用旋轉電機直接驅動駕駛機器人油門、制動、離合器機械腿和換擋機械手等執行機構動作，無需中間傳動環節及調節機構，減小了體積，降低了重量，提高了定位和控制精度，實時性更好。下面結合說明書附圖度本專利技術做進一步描述。附圖說明圖1本專利技術總體結構示意圖。圖2本專利技術可調節安裝底座結構示意圖。圖3本專利技術換擋機械手結構示意圖。圖4本專利技術機械腿結構示意圖。圖5本專利技術控制結構示意圖。具體實施方式可伸縮模塊化汽車駕駛機器人，包括汽車座椅、可調節安裝底座8、機械腿模塊、換擋機械手模塊、車速測量模塊34、發動機轉速測量模塊35、運動控制模塊32、數據采集與信號調理模塊33和駕駛機器人實時控制計算機31。其中機械腿模塊包括機械腿和機械腿控制器，換擋機械手模塊包括換擋機械手10和換擋機械手控制器；機械腿與機械腿控制器相連，換擋機械手10與換擋機械手控制器相連，機械腿控制器和換擋機械手控制器都與運動控制模塊32、數據采集與信號調理模塊33相連，運動控制模塊32和數據采集與信號調理模塊33和駕駛機器人實時控制計算機31相連，機械腿控制器包括機械腿旋轉電機、機械腿旋轉電機控制單元和機械腿旋轉電機角度位移及電流傳感器，機械腿旋轉電機與機械腿相連，機械腿旋轉電機控制單元和機械腿旋轉電機角度位移及電流傳感器與機械腿旋轉電機相連；換擋機械手控制器包括機械手旋轉電機、機械手旋轉電機運動控制單元30、換擋機械手角度位移及電流傳感器，換擋機械手旋轉電機與換擋機械手旋轉電機運動控制單元30以及換擋機械手角度位移及電流傳感器29相連，換擋機械手旋轉電機一20固定在換擋箱9上。換擋機械手運動控制單元30以及機械腿電機控制單元與運動控制模塊32相連，換擋機械手角度位移及電流傳感器29、機械腿角度位移及電流傳感器、車速測量模塊34、發動機轉速測量模塊35分別于數據采集與信號調理模塊33連接。換擋機械手模塊包括換擋機械手旋轉電機一20、換擋機械手旋轉電機二21、換擋機械手旋轉電機三22、一號手臂桿36、二號手臂桿37、換擋機械手掌38；換擋機械手旋轉電機一20安裝在換擋箱9底座上，換擋機械手旋轉電機二21安裝在換擋機械手旋轉電機一20上，換擋機械手旋轉電機二21與一號手臂桿36一端連接，一號手臂桿36另一端與換擋機械手旋轉電機三23連接，二號手臂桿37一端與換擋機械手旋轉電機三22連接，另一端與換擋機械手掌38連接；角度位移傳感器分別安裝在3個換擋機械手旋轉電機上；換擋機械手掌38與二號手臂桿37采用球鉸鏈方式連接；換擋箱9固定在汽車扶手箱上，換擋箱滑蓋11沿著換擋箱9上的軌道滑動。機械腿模塊包括機械腿腳板、機械腿小腿桿、機械腿大腿桿、機械腿旋轉電機、機械腿間距調節塊48、機械腿間距調節連接塊49，機械腿間距調節塊48用螺栓本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種可伸縮化汽車駕駛機器人，其特征在于，包括換擋機械手模塊、機械腿模塊、駕駛機器人實時控制計算機(31)、運動控制模塊(32)、數據采集與信號調理模塊(33)、車速測量模塊(34)、發動機轉速測量模塊(35)；其中換擋機械手模塊包括機械手(10)、換擋機械手旋轉電機和機械手控制器，機械手控制器包括機械手旋轉電機運動控制單元(30)和機械手角度位移及電流傳感器(29)，換擋機械手(10)的機械手固定在換擋箱(9)上，換擋機械手旋轉電機驅動換擋機械手(10)動作，換擋機械手旋轉電機與機械手旋轉電機運動控制單元(30)輸出端、機械手角度位移及電流傳感器(29)輸入端連接，機械手旋轉電機運動控制單元(30)輸入端與運動控制模塊(32)輸出端連接，機械手角度位移及電流傳感器(29)輸出端與數據采集與信號調理模塊(33)輸入端連接；機械腿模塊包括機械腿、機械腿旋轉電機和機械腿控制器，機械腿控制器包括機械腿旋轉電機控制單元和機械腿角度位移及電流傳感器，機械腿末端設置于踏板上，機械腿旋轉電機驅動機械腿動作，機械腿旋轉電機與機械腿旋轉電機控制單元輸出端、機械腿角度位移及電流傳感器輸入端連接，機械腿的旋轉電機控制單元輸入端與運動控制模塊(32)輸出端連接，機械腿角度位移及電流傳感器輸出端與數據采集與信號調理模塊(33)輸入端連接；車速測量模塊(34)獲取車速信息且車速測量模塊(34)輸出端與數據采集與信號調理模塊(33)輸入端連接；發動機轉速測量模塊(35)獲取發動機轉速且發動機轉速測量模塊(35)輸出端與數據采集與信號調理模塊(33)輸入端連接；數據采集與信號調理模塊(33)用于將采集的信號傳遞給駕駛機器人實時控制計算機(31)且數據采集與信號調理模塊(33)輸出端與駕駛機器人實時控制計算機(31)輸入端連接；駕駛機器人實時控制計算機(31)對信號進行處理獲取各旋轉電機旋轉軸旋轉角度。...

【技術特征摘要】
1.一種可伸縮化汽車駕駛機器人，其特征在于，包括換擋機械手模塊、機械腿模塊、駕駛機器人實時控制計算機(31)、運動控制模塊(32)、數據采集與信號調理模塊(33)、車速測量模塊(34)、發動機轉速測量模塊(35)；其中換擋機械手模塊包括機械手(10)、換擋機械手旋轉電機和機械手控制器，機械手控制器包括機械手旋轉電機運動控制單元(30)和機械手角度位移及電流傳感器(29)，換擋機械手(10)的機械手固定在換擋箱(9)上，換擋機械手旋轉電機驅動換擋機械手(10)動作，換擋機械手旋轉電機與機械手旋轉電機運動控制單元(30)輸出端、機械手角度位移及電流傳感器(29)輸入端連接，機械手旋轉電機運動控制單元(30)輸入端與運動控制模塊(32)輸出端連接，機械手角度位移及電流傳感器(29)輸出端與數據采集與信號調理模塊(33)輸入端連接；機械腿模塊包括機械腿、機械腿旋轉電機和機械腿控制器，機械腿控制器包括機械腿旋轉電機控制單元和機械腿角度位移及電流傳感器，機械腿末端設置于踏板上，機械腿旋轉電機驅動機械腿動作，機械腿旋轉電機與機械腿旋轉電機控制單元輸出端、機械腿角度位移及電流傳感器輸入端連接，機械腿的旋轉電機控制單元輸入端與運動控制模塊(32)輸出端連接，機械腿角度位移及電流傳感器輸出端與數據采集與信號調理模塊(33)輸入端連接；車速測量模塊(34)獲取車速信息且車速測量模塊(34)輸出端與數據采集與信號調理模塊(33)輸入端連接；發動機轉速測量模塊(35)獲取發動機轉速且發動機轉速測量模塊(35)輸出端與數據采集與信號調理模塊(33)輸入端連接；數據采集與信號調理模塊(33)用于將采集的信號傳遞給駕駛機器人實時控制計算機(31)且數據采集與信號調理模塊(33)輸出端與駕駛機器人實時控制計算機(31)輸入端連接；駕駛機器人實時控制計算機(31)對信號進行處理獲取各旋轉電機旋轉軸旋轉角度。2.根據權利要求1所述的機器人，其特征...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳剛，吳俊，虞沈林，汪俊，王紀偉，
申請(專利權)人：南京理工大學，
類型：發明
國別省市：江蘇,32