[发明专利]用于机器人驱动系统中的力补偿的系统和方法

说明书

本申请题为“用于机器人驱动系统中的力补偿的系统和方法”。本公开总体上涉及补偿由机器人驱动系统的部件引发的任何力的系统和方法，该机器人驱动系统包括：转台，其限定转向轴线并且安装到包括自动操纵系统的车辆的方向盘；机器人框架，其安装到车辆并且包括支撑构件；传动装置，其耦接到支撑构件并且可操作地耦接到转台；转向马达，其与传动装置驱动地接合；负载传感器，其在与转向轴线相距已知距离处安装在支撑构件与传动装置之间；以及控制器，其与转向马达和负载传感器通信，该控制器被配置为调整由转向马达生成的转向扭矩来补偿由所述机器人驱动系统引发的任何力，以防止超控自动操纵系统。

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年12月20日提交的美国临时专利申请序列号62/951,153的优先权，该美国临时专利申请的公开内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及机器人驱动系统和补偿由机器人驱动系统的部件引发的任何力的方法。

背景技术

自动驱动系统已成为现代汽车上越来越流行的设备。因此，需要开发能够与这些复杂系统配合以观察和评估其性能的测试设备。特别是对于自动操纵系统(例如，车道保持辅助系统)，如果没有自动操纵系统表现得好像它正由驾驶员手动超控一样(即好像驾驶员正在向方向盘施加扭矩以手动操纵该车辆)，则测试此类系统是有困难的。本公开描述了一种系统和方法，该系统和方法用于通过补偿由测试设备的元件部分引发的任何力来防止测试设备超控自动操纵系统，从而观察和评估自动操纵系统的性能。

发明内容

本公开涉及一种用于旋转包括自动操纵系统的车辆的方向盘的机器人驱动系统。该机器人驱动系统包括转台，该转台限定转向轴线并被配置为安装到车辆的方向盘，以使得转台和方向盘同时围绕转向轴线旋转。该机器人驱动系统还包括机器人框架，该机器人框架包括支撑构件并被配置为安装到车辆。该机器人驱动系统还包括传动装置，该传动装置耦接到支撑构件并且可操作地耦接到转台以将转向扭矩传送到转台，从而旋转转台和方向盘。该机器人驱动系统还进一步包括转向马达，该转向马达与传动装置驱动地接合以生成转向扭矩并将转向扭矩施加于传动装置。另外，该机器人驱动系统包括负载传感器，该负载传感器在与转向轴线相距已知距离处安装在支撑构件与传动装置之间，其中该负载传感器生成对应于在传动装置与支撑构件之间经受的力的负载信号。此外，该机器人驱动系统包括控制器，该控制器与转向马达和负载传感器进行通信，其中该控制器基于负载信号和与转向轴线相距的已知距离来计算由转台经受的阻抗扭矩，并且该控制器能够基于阻抗扭矩来确定将要施加于转向扭矩的补偿扭矩以补偿由机器人驱动系统引发的任何力，从而防止自动操纵系统的超控。

本公开还包括一种操作机器人驱动系统以防止自动操纵系统的超控的方法。操作机器人驱动系统的该方法包括利用转向马达生成转向扭矩的步骤。操作机器人驱动系统的该方法还包括将转向扭矩施加于传动装置的步骤。操作机器人驱动系统的该方法进一步包括生成对应于在传动装置与支撑构件之间经受的力的负载信号的步骤。操作机器人驱动系统的该方法还进一步包括利用控制器基于负载信号和与转向轴线相距的已知距离来计算由方向盘经受的阻抗扭矩的步骤。另外，操作机器人驱动系统的该方法包括利用控制器基于阻抗扭矩来确定补偿扭矩的步骤。此外，操作机器人驱动系统的该方法包括以下步骤：基于补偿扭矩来调整由转向马达生成的转向扭矩以补偿由机器人驱动系统引发的任何力，从而防止自动操纵系统的超控。

附图说明

当结合附图考虑以下详细描述时，本公开的其他优点将变得容易理解，因为通过参考以下详细描述将更好地理解本公开，其中：

图1是机器人驱动系统的透视图。

图2是机器人驱动系统的转台的分解图。

图3是安装在车辆中的机器人驱动系统的透视图。

图4是安装到车辆的方向盘上的机器人驱动系统的透视图。

图5是安装到车辆的方向盘上的机器人驱动系统的正视图。