[发明专利]一种智能车辆的自动驾驶装置及控制方法

说明书

技术领域

本发明属于智能车辆的技术领域，具体涉及一种智能车辆的自动驾驶装置及控制方法。

背景技术

智能车辆是验证机器感知与认知理论、方法与技术的最佳平台之一。智能车辆不仅在军事、探险和救援等危险、恶劣环境下具有广阔的应用前景，同时智能车辆所涉及到的各种汽车传感器、环境感知系统、行驶安全预警与辅助驾驶智能决策等关键技术对于提高人工驾驶汽车的智能化程度和行驶安全性具有重要意义。因此，世界主要发达国家将智能车辆作为展示人工智能技术水平、引领车辆工业未来的重要平台，纷纷开展智能车辆的研究。

在智能车辆的发展过程中，底层自动驾驶装置的性能始终是影响车辆智能控制能力的关键因素之一。自动驾驶装置能够接收上层控制系统的指令，并控制车辆的转向、速度与档位等运动特性。自动驾驶装置作为所有运动动作的最终执行者，其执行效果直接影响智能车辆能否准确且实时地完成上层系统的控制指令，是整个智能车辆感知、规划、推理以及决策等智能能力的基础，是智能车辆的核心系统之一。然而，目前对于智能车辆的自动驾驶装置尚无完善的方案。检索现有的技术文献，中国专利申请号为201110261026.8，名称：一种用于车辆道路试验的自动驾驶机器人，该专利可实现车辆的自动驾驶，但是，自动驾驶机器人占用了驾驶空间，自动驾驶和人工驾驶两种模式的切换不方便，主要用于车辆的道路试验；中国专利申请号为201010104800.X，公开日：2011年7月27日，名称：一种无人驾驶车辆转向装置及其控制方法，该专利能实现智能车辆的自动转向，但是对原车机械结构进行了较多的改造，容易对原车性能产生影响，且只能用于有限的车型；美国专利号：US7628239B1，名称：Adaptable Remote Control Driving，主要应用于对自动驾驶车辆的改装，但是其价格昂贵并且转向装置的位置控制精度不高，传动不平稳等。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺陷，达到具有通用性强、自动控制精度高、响应速度快、人工驾驶模式和自动驾驶模式切换方便、对原车的机械改造少、易于装拆并不影响原车驾驶性能的效果，本发明提供一种智能车辆自动驾驶装置及控制方法。

本发明一种智能车辆的自动驾驶装置包括自动驾驶执行机构和控制系统。

所述自动驾驶执行机构包括转向执行机构、制动执行机构、油门执行机构和档位执行机构；

所述转向执行机构包括直流伺服电机2，直流伺服电机2的输出端连接着行星齿轮减速器3，行星齿轮减速器3的输出端连接着小带轮轴4的一端，小带轮轴4的另一端上依次连接着干式电磁离合器5和小带轮6；与小带轮轴4平行设有大带轮轴9，大带轮轴9的一端上设在大带轮8，大带轮轴9的另一端为连接盘，连接盘上均布连接着三根方向盘夹杆10，每根方向盘夹杆10的外端为倒U形开口端，U形的夹块与倒U形开口端配合连接，使用时，所述夹块和方向盘夹杆10的倒U形开口端配合卡扣在方向盘的环杆上；大带轮8和小带轮6上跨设着同步带7；所述直流伺服电机2上设有转向编码器1；

所述制动执行机构包括依次连接的制动直流伺服电机23和制动滚珠丝杠26，制动直流伺服电机23上设有制动编码器20；

所述油门执行机构包括依次连接着油门直流伺服电机24和油门滚珠丝杠27，油门直流伺服电机24上设有油门编码器21；

所述档位执行机构包括依次连接着档位直流伺服电机25和档位滚珠丝杠28，档位直流伺服电机25上设有档位编码器22；

所述控制系统包括解码器38、串行通信单元39、单片机37、CAN接口43、数据存储单元42、复位电路41和电源转化单元40；控制单元15通过轮速传感器和GPS分别输入当前的车速和车辆位置信息，解码器38与轮速传感器连接，串行通信单元39与GPS连接，Can接口43分别与转向驱动单元16、制动驱动单元17，油门驱动单元18和档位驱动单元19连接；复位电路41实现软硬件两种模式的复位；电源转化单元40给单片机37和其他单元供电；控制单元15根据车速信息和车辆位置信息，以及数据存储单元42中的轨迹信息，实时解算出转向、制动、油门、档位的输出量，通过转向驱动单元16、制动驱动单元17，油门驱动单元18和档位驱动单元19分别控制转向直流伺服电机2、制动直流伺服电机23、油门直流伺服电机24和档位直流伺服电机25，实现车辆的自动驾驶。