[发明专利]一种零位校准无人驾驶转向机及控制方法

说明书

本发明公开了一种零位校准无人驾驶转向机及控制方法，包括红外传感器、球头轴承、步进电机、推杆和单片机系统，通过步进电机驱动推杆，由推杆拉伸车轮的转动，并采用红外感应信号来确定车轮的零位，本发明采用红外传感器具有成本低、改装简单、感应效果好的特点，采用步进电机作为转向驱动电机，具有转向角度可控、转向速度可控和正反转控制的特点，采用推杆作为转向的传动机制，具有连接简单，成本低的特点，采用单片机做信号接收和输出处理，响应控制灵敏，本发明的系统体积较小而且成本低廉便于推广使用。

技术领域

本发明属于自动控制系统领域，具体是一种零位校准无人驾驶转向机及控制方法。

背景技术

电动助力转向系统(简称EPS)是用于无人驾驶转向使用，该系统通过直流电机驱动转向轴，再转动转向连杆达到转动车轮的目的，然后通角度传感器反馈当前转动角度，并使用模拟信号或者CAN通讯将转动角度参数发送出来。EPS转动误差小，但是其电机功率大，一般在200W左右，其体积较大，价格高昂，不便于普遍推广。因此，一种体积较小，使用功率低且成本低廉的新型驾驶转向系统的出现迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的在于为了实现在小型电动四轮代步车上实现无人驾驶，提供了一种零位校准无人驾驶转向机及控制方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

本发明公开了一种零位校准无人驾驶转向机，包括车轮、车轮转轴、红外激光发射端、车架、红外激光接收端、推杆电机以及单片机系统，所述车轮转动固定于车轮转轴两端，所述车架通过转轴转动固定于车轮转轴中心位置，所述红外激光接收端固定于车架上，所述红外激光发射端固定于车轮转轴上且红外激光发射端靠近车轮转轴一端位置，所述推杆电机末端固定，首端转动固定于车轮转轴上且推杆电机首端靠近车轮转轴非红外激光发射端的一端，所述推杆电机、红外激光发射端、红外激光接收端皆与单片机系统电性连接；

所述推杆电机包括球头轴承、步进电机以及推杆，所述步进电机通过齿轮传动与推杆末端连接，所述推杆首端通过球头轴承与车轮转轴转动连接；

所述单片机系统包括：零位校准模块、步进电机模块、推杆模块以及控制模块；零位校准模块将信号输入至控制模块通过步进电机控制推杆模块进行零位校准。

更进一步，所述单片机自动计算需要输出的脉冲数具体为：

1)右转角度a，推杆固定点距离两车轮中心点长度为c，推杆推出长度为b，则

根据权利要求1所述的零位校准无人驾驶转向机，其特征在于，所述零位校准模块即为通过红外激光发射端与红外激光接收端，将零位位置信号通过光电信号传输到单片机中。

更进一步，所述步进电机模块即为通过单片机发送PWM控制步进电机转动速度与转动角度，实现转向时的转向速度和转向角度控制。

更进一步，所述推杆模块即为推杆末端通过齿轮与齿带与步进电机轴相连，将电机的转动转换成推杆的升缩，推杆首端通过球头轴承连接在车轮转轴上，将推杆的升缩转换成车轮的左右转向。

更进一步，所述控制模块即为一方面接收红外传感器的电信号，代表车轮此时已在零位位置，此时清空步进电机的PWM控制信号，另一方面以此时位置为起始点通过控制PWM的频率和脉冲数，来控制转向的速度和角度。

一种零位校准无人驾驶转向机控制方法，步骤具体如下：

步骤一：车轮归零

S1.以车轮平行为零点位，将红外传感器发射端固定在车轮转向轴或者转向连杆上，使其跟随车轮的转动移动红外光斑；