一种智能车辆的自动驾驶装置及控制方法

摘要

本发明涉及一种智能车辆的自动驾驶装置。该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；所述控制系统包括解码器、串行通信单元、单片机、CAN接口、数据存储单元、复位电路和电源转化单元。本发明采用模块化设计，其中转向模块采用同步带传动方式通过方向盘上夹具和方向盘下夹具直接加装于方向盘上，对原车改动小，不影响原车驾驶性能，适用于具有不同方向盘尺寸的各种车型；制动模块、油门模块和档位模块采用直流伺服电机带动滚珠丝杠进而拉动软轴的方法，来实现控制制动、油门和档位的状态，不影响人工驾驶。使用CAN总线将4个执行模块进行连接，自动控制精度高、响应速度快。

主权项

一种智能车辆的自动驾驶装置，其特征在于：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。