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原文传递一种无人驾驶转向系统及车辆

专利名称：	一种无人驾驶转向系统及车辆
摘要：	本发明涉及无人车技术领域，具体涉及无人驾驶转向系统及车辆。一种无人驾驶转向系统，包括由激光雷达、摄像头、惯性导航系统组成的感知层、方向盘转角传感器、中央处理器以及转向执行机构；依靠激光雷达、摄像头、惯性导航系统获取的周围环境信息，再结合机器视觉算法、信息融合算法、路径规划算法、路径追踪算法在中央处理器中运算处理后，实时输出目标方向盘转角和目标车速，最终中央处理器将这些信息以CAN通讯方式发送给VCU(整车控制器)，最终实现车辆的转向、加减速、刹车、倒车等动作的执行。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	福建;35
申请人：	福州大学
发明人：	彭育辉;钟龙飞;周增城;蔡益超
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-05T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-23T00:00:00+0800
申请号：	CN201910485433.3
公开号：	CN110155163A
代理机构：	浙江千克知识产权代理有限公司
代理人：	裴金华
分类号：	B62D5/04(2006.01);B;B62;B62D;B62D5
申请人地址：	350000 福建省福州市福州地区大学城学园路2号
主权项：	1.一种无人驾驶转向系统，其特征在于：包括由激光雷达、摄像头、惯性导航系统组成的感知层、方向盘转角传感器、中央处理器以及转向执行机构；激光雷达用于识别周围障碍物与当前车辆的距离信息和外型特征信息，摄像头用于判断周围障碍物的颜色信息；感知层采集的数据信息在中央处理器内做控制算法处理，运动规划也在中央处理器中完成；激光雷达与摄像头采集来的信息反馈至中央处理器经数据融合处理以后，精准地判断距离车前方某一位置是否有障碍物，以及障碍物的形状、大小、颜色特征；惯性导航系统用于实时定位出该时刻下车辆在世界坐标系中的X、Y、Z坐标，通过该坐标知晓当前车辆的位置信息，以便后续路径规划和路径实时跟踪；所述运动规划由路径规划和轨迹规划组成，连接起点位置和终点位置的序列点或曲线称之为路径，构成路径的策略称之为路径规划；依靠激光雷达、摄像头、惯性导航系统获取的周围环境信息，再结合机器视觉算法、信息融合算法、路径规划算法、路径追踪算法在中央处理器中运算处理后，实时输出目标方向盘转角和目标车速，最终中央处理器将这些信息以CAN通讯方式发送给VCU，最终实现车辆的转向、加减速、刹车、倒车等动作的执行； VCU接收到中央处理器发来的目标转角信息后，将目标转角通过数据转化成电机旋转的脉冲指令，然后通过CAN通讯方式发送给电机控制器来控制转向电机向左或者向右转动，转动角度需要通过标定数据而定。 2.根据权利要求1所述的一种无人驾驶转向系统，其特征在于：当感知层将“车辆目标转角α1”通过CAN通讯发送给VCU后，VCU对该目标转角的大小进行分析，看是否处于方向盘极限位置[-A,A]范围内，如果不符合这个条件，则将该信号反馈给VCU，并将该信号判断为无效值，直到路径规划层重新发送合理的目标转角后，才能将该转角信号进一步处理；当“车辆目标转角α1”处于[-A,A]范围时，结合方向盘转角传感器实时检测到的当前方向盘转角传感器信号α2，计算出目标值与当前值的差值α3=α1-α2，并将该差值α3输入至PID算法中进行调参处理，并输出方向盘需要转动的角度α，此时VCU需要根据角度α的大小来判断出电机的三种状态：状态1：角度α处于[-B,B]范围时，VCU发送方向盘保持信号给转向MCU（电机控制器），转向电机不转动，方向盘保持在中间位置；状态2：角度α处于[B,A] 范围时，VCU发送方向盘左转信号给转向MCU（电机控制器），转向电机正转，方向盘向左转动；状态3：角度α处于[-B,-A] 范围时，VCU发送方向盘右转信号给转向MCU（电机控制器），转向电机反转，方向盘向右转动；直到方向盘转角传感器检测到当前方向盘转角信号α2与需求转角α的值相同时，方向盘停止转动，即方向盘已经转到路径规划层给的目标值了，紧接着可以执行下一个目标转角任务。 3.根据权利要求1所述的一种无人驾驶转向系统，其特征在于：所述无人驾驶转向执行机构包括转向电机（1）、减速器（2）、减速器安装座（3）、齿轮（4）和转向推杆（6）；所述转向电机（1）的输出轴与所述减速器（2）的输入轴连接，所述减速器（2）的输出轴穿过所述减速器安装座（3）与所述齿轮（4）固连，用以驱动齿轮（4）的旋转；所述齿轮（4）与所述转向推杆（6）上的第一齿部（61）啮合。 4.一种无人驾驶的车辆，其特征在于：包括权利要求3所述的无人驾驶转向系统，还包括转向件（7）、转向车轮（8）及车架（12）；所述转向推杆（6）两端设有连接部（63），并通过该连接部（63）与所述转向件（7）一端联接，所述转向件（7）另一端与所述转向车轮（8）上的转向件连接部铰接。 5.根据权利要求4所述的一种无人驾驶的车辆，其特征在于：当无人驾驶模式关闭时，即进入有人驾驶模式，此时转向电机（1）不工作，故转向电机（1）不干涉有人驾驶时的转向控制；所述车辆还包括有人驾驶转向执行机构；所述有人驾驶转向执行机构包括转向机（5）、转向传动装置（9）和方向盘（10）；所述转向机（5）包括安装座A（51）、安装座B（52）和第二齿轮（53），第二齿轮（53）包括齿端（531）和轴端（532）；所述转向推杆（6）还包括第二齿部（62）；所述第二齿轮（53）通过轴端（532）转动安装在所述安装座A（51）的轴孔内，并通过所述的齿端（531）与转向推杆（6）的第二齿部（62）啮合；所述轴端（532）还伸出所述安装座A（51）的轴孔与所述的转向传动装置（9）铰接；转向传动装置（9）与方向盘（10）联接。 6.根据权利要求5所述的一种无人驾驶的车辆，其特征在于：所述转向传动装置（9）包括第一传动部（91）、第二传动部（92）和第三传动部（93），所述第二传动部（92）的两端分别与所述第一传动部（91）和所述第三传动部（93）直接铰接或通过万向节联接；所述第一传动部（91）与所述方向盘（10）固连，所述第三传动部（93）与所述轴端（532）固连。
所属类别：	发明专利