[发明专利]一种电动汽车辅助驾驶改装机构

说明书

本发明公开了一种电动汽车辅助驾驶改装机构，使用伺服电机直接对车辆的转向轴进行控制，不经过车辆的助力转向系统的扭矩传感器，因此改造的转向系统需要较大的扭矩作用到原车的转向轴上。本实验车的转向电机选用直流伺服电机，经过行星减速器产生扭矩使得转向轴转动。当车辆进入自动驾驶模式时，电子离合器上电并进入工作状态，转向电机的输出轴经过第一锥齿轮和第二锥齿轮将电机扭矩传递到原车转向柱，实现对车身偏航角的控制。当自动驾驶模式解除，进入手动驾驶模式时，电子离合器瞬间断电，伺服电机动力输出断开，使人类驾驶员恢复原车操纵。本发明专利以低成本和可实施性出发，在保证原车驾驶安全的同时，增加了车辆的辅助驾驶功能。

技术领域

本发明属于辅助驾驶仿真实验领域，涉及一种电动汽车辅助驾驶改装机构。

背景技术

随着近年来计算机算力的提高，集成电路芯片尺寸逐渐向小、微型化转变，加之智能设备功耗的降低，人工智能的发展再一次被推上新潮，各行各业争相发展人工智能，用来替代人工。在这一轮浪潮中，自动驾驶汽车研究成为了社会企业关注的热点，也成为现在汽车行业追逐研究的热点。自动驾驶汽车逐渐进入我们的生活，现在的自动驾驶汽车系统是由逻辑代码组成，同时拥有感知，决策和控制的移动机器人。自动驾驶汽车不同于AGV、扫地机器人等其他工作场景中的单一性机器人，自动驾驶汽车需要在人群密集区，混行道路、交通堵塞区，高速路上等多种复杂的道路交通环境中实现自主导航及定位。

自动驾驶汽车在道路交通场景中，端到端的自动驾驶系统是一通用方法，通过CNN学习驾驶风格数据，得到模型的训练参数，在实际驾驶环境中，将视频信息输入进车辆的决策系统，得到汽车驾驶行为、方向盘转角、油门大小，刹车程度等指令，从而实现自动驾驶。此类操纵方法在自动驾驶发展的前几年中颇为流行，针对此种驾驶方法一部分学者认为此方法将成为自动驾驶的技术发展路线，以后智能汽车的研究方向将沿着此种路线发展。但是随着数据量的增多，以及在实际道路上的测试中出现的问题，我们逐渐发现此类方法存在诸多不足。当车辆面对一项从未遇到过的交通场景或者复杂交通环境时，端到端的自动驾驶系统就缺少足够强的鲁棒性有时甚至失效。

对上述问题，虽已提出部分的解决办法，但其中大部分的算法都是基于仿真环境运行的，使得技术难以应用落地，同时也限制了自动驾驶汽车的发展。

为了脱离仿真运行，需要将算法移植到相应平台上实施。目前已有Windows和Linux平台可以提供使用，其中Windows有大量的参考例程可供使用，界面相对简单，但是其系统相较于Linux而言过于臃肿，安全性不高。而起源于斯坦福大学实验室的ROS平台，部署于Linux系统，得益于分布式的系统特点，以及各个进程间的话题通信等，部分的解决了目前端到端驾驶的问题。此系统由传感器采集车身的环境信息输入进感知系统，由工控机和服务器对数据进行分析和处理得到决策信息，最后由车辆的控制系统根据决策信息输出控制指令。

自动驾驶系统框架发展到今天，目前已有许多公司都设计了自己的辅助驾驶系统并且成功的应用部署，例如百度的Apollo系统，谷歌Waymo公司，特斯拉的辅助驾驶系统等。但商用的自主驾驶系统是一个封闭的工作环境，其开发难度较大，无法进行二次设计算法，使得相应的算法技术难以在实践得到应用。

目前大部分高校中的自动驾驶实验车辆都是对原有车辆底盘控制的重定义，这样不仅使车辆本身就失去了人工驾驶的功能，同时也极大的影响着安全驾驶。除此以外还有不破坏车身结构的改造，例如一种普适的主动驾驶改装(201820359882.4)专利中，此种设计采用的是对车辆制动踏板采用推杆电机直连的连接方式，但是此方法存在着弊端，当自动驾驶车辆遇到紧急情况需要紧急刹车时，由于推杆电机的蜗轮蜗杆机械结构原理，导致推杆电机不能够快速的到达指定位置，无法及时的将车辆停下，存在着极大安全事故隐患。而且安装电动推杆需要一定的安装空间，图中的安装方式会让原本就狭小的驾驶舱的使用空间更为严峻，使得人类驾驶员的脚无法舒适的踩在制动踏板上。

发明内容