[发明专利]一种无人驾驶车辆自动转向装置

权利要求书

1.一种无人驾驶车辆自动转向装置，其特征在于，包括人工转向部分和自动转向部分；

所述人工转向部分包括操纵机构、转向器(101)和传动机构；

所述自动转向部分安装于操纵机构与转向器(101)输入轴之间，转向器(101)输出端与传动机构相连接；

所述自动转向部分包括电机单元、电磁离合器单元、安装支架(102)、转向器输入轴组件(114)、控制器单元、转向减振器；

安装支架(102)安装于转向器(101)输入端，电机单元固定于安装支架(102)上，电磁离合器单元位于安装支架(102)内部，通过转向器输入轴组件(114)分别与操纵机构和转向器(101)相连；控制器单元分别与电机单元和电磁离合器单元相连，转向减振器一端铰接至转向器(101)壳体上，另一端连接至传动机构上；

所述电磁离合器单元包括轴承I(104)、离合器轴(105)、主动齿轮(106)、电磁离合器(108)、轴承II(109)、传动套筒(112)；

电磁离合器(108)主动端通过键与离合器轴(105)连接；离合器轴(105)一端与电机(111)通过传动套筒(112)、两个键(113)相连接，并通过轴承II(109)安装于安装支架(102)上，电磁离合器(108)从动端通过螺钉与主动齿轮(106)连接；离合器轴(105)另一端通过轴承I(104)安装于安装支架(102)上；主动齿轮(106)与从动齿轮(301)啮合；

所述转向器输入轴组件(114)由从动齿轮(301)、沉头螺钉(302)和转向器输入轴连接体(303)组成，从动齿轮(301)和转向器输入轴连接体(303)由沉头螺钉(302)连接，转向器输入轴连接体(303)一端连接转向器(101)输入轴，另一端与操纵机构相连接。

2.根据权利要求1所述的一种无人驾驶车辆自动转向装置，其特征在于，所述操纵机构包括方向盘、转向轴；

转向轴一端与转向盘固定连接，另一端与转向器输入轴连接体(303)相连接。

3.根据权利要求2所述的一种无人驾驶车辆自动转向装置，其特征在于，所述离合器轴(105)一端伸入传动套筒(112)内，通过键(113)与传动套筒(112)相连接，同时，电机(111)的输出轴伸入传动套筒(112)内，通过键(113)与传动套筒(112)相连接。

4.根据权利要求1所述的一种无人驾驶车辆自动转向装置，其特征在于，所述电机单元包括编码器(115)、电机(111)、电机卡箍组件(110)；

电机(111)前端面通过螺钉固定于安装支架(102)上，电机卡箍组件(110)安装于安装支架(102)上，用以支撑电机(111)后端；编码器(115)安装于电机(111)上。

5.根据权利要求1所述的一种无人驾驶车辆自动转向装置，其特征在于，所述控制器单元包括转向控制器和继电器；

转向控制器与电磁离合器(108)通过继电器相连；转向控制器与电机(111)通过电缆相连；转向控制器与编码器(115)通过电缆相连。

6.根据权利要求5所述的一种无人驾驶车辆自动转向装置，其特征在于，所述安装支架(102)上由螺钉固定有上盖板(107)、左防尘板(201)、右防尘板(202)、端盖(103)，由安装支架(102)、上盖板(107)、左防尘板(201)、右防尘板(202)、端盖(103)构成一个腔体；

所述电磁离合器单元安装于所述腔体内。

7.根据权利要求6所述的一种无人驾驶车辆自动转向装置，其特征在于，所述传动机构包括转向摇臂(1)、转向直拉杆(2)、转向节臂(3)、梯形臂(4)、转向横拉杆(5)；

转向摇臂(1)一端与转向器(101)相连，另一端连接转向直拉杆(2)，转向直拉杆(2)与转向节臂(3)相连，其后依次连接梯形臂(4)、转向横拉杆(5)，所述转向减振器一端铰接至转向器(101)壳体上，另一端连接至转向直拉杆(2)上。

8.一种基于权利要求1-7任一项所述无人驾驶车辆自动转向装置的自动转向控制方法，包括以下步骤：

S301：标定绝对零位；

S302：转向控制器检查当前自动驾驶使能标志是否为1，若是，则进入自动驾驶模式，否则进入人工驾驶模式；如果系统当前状态为人工驾驶模式，则转向控制器通过I/O接口控制继电器变为断开状态，切断电磁离合器(108)的供电，电磁离合器(108)主动端与从动端断开连接，再次执行步骤S302；如果系统当前状态为自动驾驶模式，则转向控制器通过I/O接口控制继电器变为闭合状态，接通电磁离合器(108)的供电，进入步骤S303；

自动驾驶使能标志包括0和1，其中0代表人工驾驶，1代表自动驾驶；该标志由上位机发送至转向控制器，转向控制器上的自动驾驶使能标志默认为0，上位机发送的自动驾驶使能标志若为0，则转向控制器上的自动驾驶使能标志保持不变，若上位机发送的自动驾驶使能标志为1，则转向控制器上的自动驾驶使能标志将变为1；

S303：转向控制器接收上位机发送下来的转向轴期望转向角，如果该转向角超过软件限位极限值，则将该期望转向角的值修改为软件限位极限值，否则，对期望转向角不做改动；执行完毕后，进入步骤S304；

S304：转向控制器由编码器(115)获得当前电机(111)的输出轴的实际转向角，进入步骤S305；

S305：转向控制器计算期望转向角与实际转向角的代数差值，如果该差值在设定阈值范围内，则认为当前转向系统已经到达期望位置，不对电机(111)进行控制，返回步骤S302，进入下一个循环；如果该差值超过设定阈值，则认为当前转向系统尚未到达期望位置，驱动电机(111)转动至期望转向角，并返回步骤S302，进入下一个循环。