[发明专利]一种适用于上肢缺陷驾驶员的多功能汽车转向系统

权利要求书

1.一种适用于上肢缺陷驾驶员的多功能汽车转向系统，其特征在于：

针对上肢缺陷部位及缺陷程度不同的驾驶员，匹配不同类型的方向盘和转向踏板；在传统手动挡汽车的离合器位置处设置两平行的转向踏板，分别为左置左转向踏板和左置右转向踏板，上肢缺陷驾驶员踩动转向踏板，通过转向踏板力矩传感器、转向踏板转角传感器和线控转向系统对车辆进行转向控制；转向踏板总成可根据上肢缺陷驾驶员不同的缺陷部位及缺陷程度进行不同的转向踏板设计：

1)、当驾驶员为上肢单侧缺陷时，整个汽车转向系统为方向盘和转向踏板总成复合转向系统，转向车轮转角为方向盘转角与转向踏板转角增益叠加，上肢单侧缺陷驾驶员可通过方向盘进行小幅度转向，通过复合转向系统进行大幅度转向，驾驶员可根据驾驶习惯对复合转向系统中的转向踏板的转向传动比i₁进行设置；

2)、当驾驶员为上肢双侧缺陷时，整个汽车转向系统为单一转向踏板转向系统，驾驶员可根据驾驶习惯对转向踏板的转向传动比i₂进行设置，单一转向踏板转向系统的转向传动比i₂的设置区间上限值大于复合转向系统中的转向踏板的转向传动比i₁；

转向踏板的转向传动比i₁和i₂为转向车轮转角与转向踏板转角比值，转向踏板转动角度范围为0deg至41.5deg，基于对上肢缺陷驾驶员操控汽车的局限性和行驶的安全性的考虑，汽车最高车速v_xmax为78λkm/h，其中λ为驾驶员上肢残缺程度权值，取值范围为0.85至1.23；驾驶员对不同的转向踏板设计形式具有不同的转向踏板转向传动比设置范围：

1)、若驾驶员为上肢单侧缺陷，则复合转向系统的转向踏板的转向传动比为：

当0km/h≤v_x≤35km/h时，

当35km/h≤v_x≤60km/h时，

当60km/h≤v_x≤v_xmax时，

其中，v_x为汽车的纵向行驶速度，单位km/h，θ_i为转向踏板转角，单位deg，0deg≤θ_i≤41.5deg，θ_e1为复合转向系统的转向踏板转角增益输出，单位deg，0deg≤θ_e1≤19deg，β₁为基于驾驶员驾驶习惯的复合转向系统的转向踏板传动比权值，0.8≤β₁≤1.2；

2)、若驾驶员为上肢双侧缺陷，则单一转向踏板转向系统转向踏板转向传动比为：

当0km/h≤v_x≤30km/h时，

当30km/h≤v_x≤63km/h时，

当63km/h≤v_x≤v_xmax时，

其中，θ_e2为单一转向踏板转向系统的转向踏板转角增益输出，单位deg，0deg≤θ_e1≤39.5deg，β₂为基于驾驶员驾驶习惯的单一转向踏板转向系统的转向踏板传动比权值，0.7≤β₁≤1.3；

针对上肢缺陷驾驶员的转向意图不同，采用不同的转向控制参数进行匹配；

上肢缺陷驾驶员转向意图识别模块通过上肢缺陷驾驶员的转向踏板数据对驾驶员的转向意图进行识别，基于上肢缺陷驾驶员转向意图的主动转向角权值设定模块通过Gath-Geva聚类算法对两种不用转向踏板布置形式的上肢缺陷驾驶员的转向紧急程度设定两组主动转向角权值：

上肢单侧缺陷驾驶员主动转向角权值：ρ₁₁＝1.030，ρ₁₂＝1.00，ρ₁₃＝1.050，ρ₁₄＝1.124；

上肢双侧缺陷驾驶员主动转向角权值：ρ₂₁＝1.129，ρ₂₂＝1.00，ρ₂₃＝1.147，ρ₂₄＝1.231；

主动转向角权值设定模块确定转向系统在时间T_i内数据的聚类点的主动转向角权值为ρ_i的第一接近点M和主动转向角权值为ρ_j的第二接近点N，并根据实时数据聚类点与第一接近点和与第二接近点的距离比值D_ij，计算得到实时主动转向角权值ρ＝(ρ_jD_ij+ρ_i)/(D_ij+1)；

根据复杂路面改变车轮结构；

包括转向踏板总成，其包括左置左转踏板、左置右转踏板、转向踏板力矩传感器、转向踏板转角传感器和线控转向系统；

含有基于上肢缺陷驾驶员转向意图的主动转向角权值设定模块，其包括上肢缺陷驾驶员转向意图识别模块和主动转向角权值设定模块；

含有基于BP神经网络的转向踏板误踩辨识模块，其包括转向踏板误踩预警系统、转向踏板压力传感器、仪表盘转向踏板指示灯；

含有基于复杂路面的变结构车轮机构，其包括复杂路面识别模块和变结构车轮。