本發(fā)明涉及自動駕駛技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自動駕駛車輛的轉(zhuǎn)向裝置。

背景技術(shù)：

隨著自動控制技術(shù)的發(fā)展，無人駕駛和自動導(dǎo)航技術(shù)取得了很大進步，其中作為關(guān)鍵技術(shù)之一的自動轉(zhuǎn)向技術(shù)水平也在不斷提高，過內(nèi)外學者對車輛自動轉(zhuǎn)向執(zhí)行部分和控制方式進行了許多研究。在一些危險行業(yè)和高危領(lǐng)域內(nèi)，無人車輛能夠代替人來完成工作，這對降低勞動者的工作強度和提高工作效率有著重要的意義。在對車輛原有的轉(zhuǎn)向機構(gòu)進行自動化改裝時，其改裝方案往往受限于車輛原來轉(zhuǎn)向機構(gòu)，傳統(tǒng)的電機經(jīng)過齒輪傳動或皮帶傳動，將動力傳遞到轉(zhuǎn)向軸上這種解決方案具有一定的局限性，需要占用較大的空間，在一些布置空間比較局促的車型中，這種傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向機構(gòu)安裝十分不便。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供一種結(jié)構(gòu)緊湊，方便安裝布置，通用性較強，方便人工駕駛與自動駕駛切換的自動駕駛車輛的轉(zhuǎn)向裝置。

本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種自動駕駛車輛的轉(zhuǎn)向裝置，包括雙輸出軸伺服電機、第一行星齒輪減速器、第二行星齒輪減速器、轉(zhuǎn)向編碼器、第一聯(lián)軸器、第二聯(lián)軸器、方向盤、轉(zhuǎn)向軸和電機固定支架，其中，所述第一行星齒輪減速器設(shè)置于所述雙輸出軸伺服電機的上方，所述第二行星齒輪減速器設(shè)置于所述雙輸出軸伺服電機的下方；所述轉(zhuǎn)向編碼器設(shè)置于所述第二行星齒輪減速器的下方；所述方向盤通過所述第一聯(lián)軸器與所述第一行星齒輪減速器相連接；所述轉(zhuǎn)向軸通過所述第二聯(lián)軸器與所述第二行星齒輪減速器相連接；所述電機固定支架設(shè)置于所述雙輸出軸伺服電機的外表面；

所述雙輸出軸伺服電機包括定子、轉(zhuǎn)子、第一轉(zhuǎn)子輸出軸和第二轉(zhuǎn)子輸出軸，其中，所述第一轉(zhuǎn)子輸出軸設(shè)置于所述轉(zhuǎn)子的上方，所述第二轉(zhuǎn)子輸出軸設(shè)置于所述轉(zhuǎn)子的下方，且所述第一轉(zhuǎn)子輸出軸和第二轉(zhuǎn)子輸出軸上都設(shè)有齒輪；

所述第一行星齒輪減速器包括第一行星輪、第一行星架和第一減速器輸出軸，其中，所述第一行星輪與所述第一行星架相連接，所述第一行星架與所述第一減速器輸出軸相連接，且所述第一行星輪與所述第一轉(zhuǎn)子輸出軸上的齒輪相嚙合；所述第二行星齒輪減速器包括第二行星輪、第二行星架和第二減速器輸出軸，其中，所述第二行星輪與所述第二行星架相連接，所述第二行星架與所述第二減速器輸出軸相連接，且所述第二行星輪與所述第二轉(zhuǎn)子輸出軸上的齒輪相嚙合；

所述轉(zhuǎn)向編碼器中間設(shè)有內(nèi)圈，所述內(nèi)圈與所述轉(zhuǎn)向編碼器活動連接，所述內(nèi)圈中間設(shè)有通孔，所述第二減速器輸出軸從所述通孔處伸出，所述通孔處設(shè)有鍵槽，所述內(nèi)圈通過所述鍵槽與所述第二減速器輸出軸緊密配合。

優(yōu)選地，所述雙輸出軸伺服電機與第一行星齒輪減速器和第二行星齒輪減速器的連接方式都為螺栓固定連接；這樣設(shè)置能夠保證伺服電機與行星減速器之間連接可靠，減少由于配合連接問題引起的轉(zhuǎn)向動力傳遞失效等問題。

優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)向編碼器與第二行星齒輪減速器通過鎖緊螺栓固定連接；這樣設(shè)置能夠防止在長期運行中因為配合連接問題引起的轉(zhuǎn)向編碼器松動導(dǎo)致的轉(zhuǎn)向角度測量失準，可以使轉(zhuǎn)向角度的測量保持長期穩(wěn)定可靠。

優(yōu)選地，所述電機固定支架包括兩個支座，所述兩個支座分別設(shè)置于所述雙輸出軸伺服電機外表面的兩側(cè)；這樣設(shè)置方便根據(jù)改裝的實際情況將自動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與車輛的車身或車架進行連接。

優(yōu)選地，所述雙輸出軸伺服電機為直流電機；這樣設(shè)置方便在現(xiàn)有車輛的電器基礎(chǔ)上進行安裝，同時采用直流伺服電機可以實現(xiàn)對轉(zhuǎn)向角度的穩(wěn)定、準確、快速的控制。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下的有益效果：

(1)本發(fā)明采用雙輸出軸伺服電機，兩端配合行星齒輪減速器，使自動轉(zhuǎn)向的執(zhí)行機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，占用體積很小，在進行改裝時，只需將原有轉(zhuǎn)向軸的其中一段取下，替換為雙輸出軸伺服電機、行星齒輪減速器和轉(zhuǎn)向編碼器即可，有很強的實用性，方便安裝布置，其通用性較強；

(2)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)相對于電機在轉(zhuǎn)向軸一側(cè)通過皮帶輪、摩擦輪或者齒輪驅(qū)動的方式能夠減少空間的占用，同時系統(tǒng)在運行時不會出現(xiàn)較大的震動，以及避免由于皮帶松動等問題而引起的打滑失效等情況的發(fā)生；

(3)本發(fā)明采用電機、減速器、編碼器一體化的結(jié)構(gòu)設(shè)計，方便對轉(zhuǎn)向機構(gòu)的改裝與維護，減少安裝難度；

(4)本發(fā)明的動力源采用直流伺服電機，方便控制系統(tǒng)進行精準控制；

(5)本發(fā)明實現(xiàn)人工駕駛與自動駕駛的切換，能夠適用于多種不同的工作方式及工作環(huán)境。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的立體圖；

圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖2的A-A剖視圖；

圖中附圖標記為：1、雙輸出軸伺服電機；2、第一行星齒輪減速器；3、第二行星齒輪減速器；4、轉(zhuǎn)向編碼器；5、第二聯(lián)軸器；6、第一聯(lián)軸器；7、支座；8、轉(zhuǎn)子；9、第一轉(zhuǎn)子輸出軸；10、第一行星架；11、第一減速器輸出軸；12、第一行星輪；13、第二轉(zhuǎn)子輸出軸；14、內(nèi)圈；15、鍵槽；16、第二減速器輸出軸。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。

如圖1至圖3所示，一種自動駕駛車輛的轉(zhuǎn)向裝置，包括雙輸出軸伺服電機1、第一行星齒輪減速器2、第二行星齒輪減速器3、轉(zhuǎn)向編碼器4、第一聯(lián)軸器6、第二聯(lián)軸器5、方向盤、轉(zhuǎn)向軸和電機固定支架，其中，所述第一行星齒輪減速器2設(shè)置于所述雙輸出軸伺服電機1的上方，所述第二行星齒輪減速器3設(shè)置于所述雙輸出軸伺服電機1的下方，所述雙輸出軸伺服電機1為直流電機；所述轉(zhuǎn)向編碼器4設(shè)置于所述第二行星齒輪減速器3的下方；所述方向盤通過所述第一聯(lián)軸器6與所述第一行星齒輪減速器2相連接；所述轉(zhuǎn)向軸通過所述第二聯(lián)軸器5與所述第二行星齒輪減速器3相連接；所述電機固定支架設(shè)置于所述雙輸出軸伺服電機1的外表面，所述電機固定支架包括兩個支座7，所述兩個支座7分別設(shè)置于所述雙輸出軸伺服電機1外表面的兩側(cè)；所述雙輸出軸伺服電機1與第一行星齒輪減速器2和第二行星齒輪減速器3的連接方式都為螺栓固定連接；所述轉(zhuǎn)向編碼器4與第二行星齒輪減速器3通過鎖緊螺栓固定連接；所述雙輸出軸伺服電機1包括定子、轉(zhuǎn)子8、第一轉(zhuǎn)子輸出軸9和第二轉(zhuǎn)子輸出軸13，其中，所述第一轉(zhuǎn)子輸出軸9設(shè)置于所述轉(zhuǎn)子8的上方，所述第二轉(zhuǎn)子輸出軸13設(shè)置于所述轉(zhuǎn)子8的下方，且所述第一轉(zhuǎn)子輸出軸9和第二轉(zhuǎn)子輸出軸13上都設(shè)有齒輪；所述第一行星齒輪減速器2包括第一行星輪12、第一行星架10和第一減速器輸出軸11，其中，所述第一行星輪12與所述第一行星架10相連接，所述第一行星架10與所述第一減速器輸出軸11相連接，且所述第一行星輪12與所述第一轉(zhuǎn)子輸出軸9上的齒輪相嚙合；所述第二行星齒輪減速器3包括第二行星輪、第二行星架和第二減速器輸出軸16，其中，所述第二行星輪與所述第二行星架相連接，所述第二行星架與所述第二減速器輸出軸16相連接，且所述第二行星輪與所述第二轉(zhuǎn)子輸出軸13上的齒輪相嚙合；所述轉(zhuǎn)向編碼器4中間設(shè)有內(nèi)圈14，所述內(nèi)圈14與所述轉(zhuǎn)向編碼器4活動連接，所述內(nèi)圈14中間設(shè)有通孔，所述第二減速器輸出軸16從所述通孔處伸出，所述通孔處設(shè)有鍵槽15，所述內(nèi)圈14通過所述鍵槽15與所述第二減速器輸出軸16緊密配合。

具體地說，在自動駕駛模式下，雙輸出軸伺服電機1由控制系統(tǒng)所控制，雙輸出軸伺服電機1由定子和轉(zhuǎn)子8組成，轉(zhuǎn)子8的兩個輸出軸與第一行星齒輪減速器2和第二行星齒輪減速器3連接，轉(zhuǎn)向編碼器4穿過第二減速器輸出軸16固定在第二行星齒輪減速器3的端面上。第一減速器輸出軸11和第二減速器輸出軸16通過第一聯(lián)軸器6和第二聯(lián)軸器5與轉(zhuǎn)向軸的萬向傳動裝置連接在一起，雙輸出軸伺服電機1的支座7固定到車身或車架上，保持雙輸出軸伺服電機1的運行時穩(wěn)定。

圖1至圖3中第一行星齒輪減速器2和第二行星齒輪減速器3的規(guī)格型號完全相同，第一轉(zhuǎn)子輸出軸9通過齒輪與第一行星齒輪減速器2中的第一行星輪12相嚙合，電機轉(zhuǎn)動帶動第一行星輪12轉(zhuǎn)動，第一行星輪12帶動第一行星架10轉(zhuǎn)動，第一行星架10與第一減速器輸出軸11固聯(lián)，從而將電機的動力進行減速增扭后輸出，對于第二行星齒輪減速器3也是同樣的原理。由于第一行星齒輪減速器2和第二行星齒輪減速器3完全一樣，由電機轉(zhuǎn)子8兩端第一轉(zhuǎn)子輸出軸9和第二轉(zhuǎn)子輸出軸13輸出的動力，可以完全一致的傳遞到第一行星齒輪減速器2和第二行星齒輪減速器3的第一減速器輸出軸11和第二減速器輸出軸16上面，第一減速器輸出軸11和第二減速器輸出軸16具有相同的轉(zhuǎn)速和力矩。

轉(zhuǎn)向編碼器4具有通孔結(jié)構(gòu)，直接穿過第二減速器輸出軸16，其中轉(zhuǎn)向編碼器4內(nèi)圈14上面留有鍵槽15可以和第二減速器輸出軸16進行配合，可以將第二減速器輸出軸16的轉(zhuǎn)動傳遞到轉(zhuǎn)向編碼器4內(nèi)圈14上面，從而測量轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)動角度。

當切換到手動駕駛模式時，繼電器切斷雙輸出軸伺服電機1的電源，此時雙輸出軸伺服電機1無轉(zhuǎn)矩輸出。轉(zhuǎn)動方向盤帶動第一行星齒輪減速器2的第一減速器輸出軸11轉(zhuǎn)動，此時假設(shè)方向盤的轉(zhuǎn)速為N，第一行星齒輪減速器2的減速比為k，第一減速器輸出軸11通過第一行星齒輪減速器2帶動轉(zhuǎn)子8轉(zhuǎn)動，經(jīng)過第一行星齒輪減速器2反向速度放大之后，轉(zhuǎn)子8的轉(zhuǎn)速為kN，轉(zhuǎn)子8通過第二行星齒輪減速器3將轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)速又衰減為N，并傳遞到第二減速器輸出軸16，此時第二減速器輸出軸16的轉(zhuǎn)速為N，第二減速器輸出軸16經(jīng)過第二聯(lián)軸器5與下方的轉(zhuǎn)向軸相連，將轉(zhuǎn)動傳遞到轉(zhuǎn)向軸。手動模式下，動力經(jīng)過第一行星齒輪減速器2，雙輸出軸伺服電機1，第二行星齒輪減速器3，轉(zhuǎn)速并沒有改變，因此，該自動駕駛車輛的轉(zhuǎn)向裝置不會影響手動駕駛。

本發(fā)明采用雙輸出軸伺服電機，兩端配合行星齒輪減速器，使自動轉(zhuǎn)向的執(zhí)行機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，占用體積很小，在進行改裝時，只需將原有轉(zhuǎn)向軸的其中一段取下，替換為雙輸出軸伺服電機、行星齒輪減速器和轉(zhuǎn)向編碼器即可，有很強的實用性，方便安裝布置，其通用性較強；本發(fā)明的結(jié)構(gòu)相對于電機在轉(zhuǎn)向軸一側(cè)通過皮帶輪、摩擦輪或者齒輪驅(qū)動的方式能夠減少空間的占用，同時系統(tǒng)在運行時不會出現(xiàn)較大的震動，以及避免由于皮帶松動等問題而引起的打滑失效等情況的發(fā)生；采用電機、減速器、編碼器一體化的結(jié)構(gòu)設(shè)計，方便對轉(zhuǎn)向機構(gòu)的改裝與維護，減少安裝難度；動力源采用直流伺服電機，方便控制系統(tǒng)進行精準控制；實現(xiàn)人工駕駛與自動駕駛的切換，能夠適用于多種不同的工作方式及工作環(huán)境。

上述為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述內(nèi)容的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。