【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及智能汽车领域，具体涉及一种全矢量线控底盘转向操纵结构及转向执行控制方法。
技术介绍
1、随着汽车技术的不断进步，通过用电信号取消机械连接的线控底盘正逐渐取代传统的机械底盘，且已经成为自动驾驶车辆的关键技术。但目前所研究的线控转向系统大多局限于取消操纵机构和执行机构的机械连接，各个车轴甚至车轮之间的机械连接仍然会限制车辆的灵活性及稳定性。若进一步断开所有车轮间的机械连接，这种底盘可被称为全矢量线控底盘。
2、由于各个车轮都存在三个相互独立的力矢量，包括纵向力、侧向力和垂向力，全矢量底盘可以保证各车轮的力矢量全部独立可控。作为过驱动系统，传统的转向操纵系统显然无法处理过剩的转向自由度，如何更好地实现转向过程的人机交互、同时实现方向盘位置调节功能也是亟待解决的。目前已出现一些技术，例如：一种转向操纵装置及方向盘调整方法(专利申请号为202311594393.9)，其利用两个调整电机带动操纵机构移动，以此实现方向盘位置的电动调整，但该技术整体机构较复杂，且仅适用于传统线控转向形式；一种四轮独立驱动以及转向的车辆三轮失效应急驾驶方法(专利申请号为202310403523.x)，其提出了各电动轮失效后的冗余控制方法，但并未提出完整的数学模型与控制策略，也并未指明驾驶员应该如何进行操纵；一种使用操纵杆转向的环卫车辆(专利申请号为202311443031.x)，其提出采用电动缸实现转向执行，同时采用操纵杆实现转向操纵，这种操纵形式可以实现单手转向，但仅适用于低速、稳定形式的特殊车辆。
技术实
1、本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种全矢量线控底盘转向操纵结构，为全矢量线控底盘更多的转向执行形式打下了良好基础，并且转向操作简单，改装简单，占用空间小，成本低。
2、根据本专利技术实施例的全矢量线控底盘转向操纵结构，包括方向盘部分、管柱部分、万向节部分、路感部分和摇杆部分；所述方向盘部分、所述管柱部分、所述万向节部分和所述路感部分顺次固定连接；所述摇杆部分套设于所述管柱部分并与车身固定；所述路感部分和所述摇杆部分均具有自锁状态和释放状态，其中，当所述摇杆部分处于自锁状态时，所述路感部分处于释放状态，所述方向盘部分仅可转动，所述方向盘部分转动时通过所述路感部分提供路感，当所述摇杆部分处于释放状态时，所述路感部分处于自锁状态，所述方向盘部分仅可平动，所述方向盘部分平动时通过所述摇杆部分提供路感。
3、根据本专利技术实施例的全矢量线控底盘转向操纵结构，通过设置摇杆部分、万向节部分以及路感部分，使得方向盘部分可以转动操作和平动操作，为全矢量线控底盘更多的转向执行形式打下了良好基础，并且转向操作简单；与现有的转向操纵机构相比，改装简单，占用空间小，成本低。
4、在一些实施例中，所述摇杆部分包括壳座、支架单元、电机单元和检测单元；所述支架单元可活动地设置在所述壳座内，所述管柱部分穿过所述壳座和所述支架单元所述电机单元和所述检测单元设置在所述支架单元上，所述壳座和所述电机单元与车身固定；当所述电机单元处于自锁状态时，所述方向盘部分仅可转动，当所述电机单元处于释放状态时，所述方向盘部分仅可平动，所述电机单元在所述方向盘平动时用于提供路感以及在所述方向盘部分平动后使所述方向盘部分自动回正，所述检测单元用于检测所述方向盘部分在平动时的角度。
5、在一些实施例中，所述支架单元包括第一支架和第二支架，所述第一支架和所述第二支架相互垂直布置于所述壳座内且分别可转动地支撑在所述壳座上；所述管柱部分穿过所述壳座、所述第一支架和所述第二支架；所述电机单元包括第一电机和第二电机，所述第一电机与所述第一支架固定，所述第二电机与所述第二支架固定。
6、在一些实施例中，所述第一支架包括第一圆弧部和位于所述第一圆弧部的周向两端的第一支撑端；所述第一圆弧部具有沿自身周向延伸的第一弧形槽，所述第一支撑端可转动地支撑在所述壳座上；
7、所述第二支架包括第二圆弧部和位于所述第二圆弧部的周向两端的第二支撑端；所述第二圆弧部具有沿自身周向延伸的第二弧形槽，所述第二支撑端可转动地支撑在所述壳座上；所述管柱部分穿过所述第一弧形槽和所述第二弧形槽；
8、所述第一电机与所述第一支撑端固定，所述第二电机与所述第二支撑端固定。
9、在一些实施例中，所述检测单元包括第一检测件和第二检测件，所述第一检测件固定在所述壳座上且与所述第一支撑端配合，所述第二检测件固定在所述壳座上且与所述第二支撑端配合。
10、在一些实施例中，所述电机单元和所述检测单元布置在所述壳座外。
11、在一些实施例中，所述路感部分包括带有力矩角度传感器的蜗轮轴、蜗杆、路感电机；所述蜗轮轴与所述万向节部分固定，例如通过花键卡接固定，蜗轮轴且与所述蜗杆配合，所述蜗杆的输出端与路感电机配合；所述力矩角度传感器用于在所述方向盘部分转动时检测所述方向盘部分的角度和力矩，以便控制全矢量底盘各个角模块的转动，实现全矢量线控底盘转向以及实现路感反馈功能，所述路感电机用于所述方向盘部分转动时提供路感。
12、在一些实施例中，还包括电机控制器，所述电机控制器用于控制所述路感电机、所述第一电机和所述第二电机。
13、在一些实施例中，所述方向盘部分包括方向盘主体和设置在所述方向盘主体上的转向模式切换模块，所述方向盘主体与所述管柱部分同轴固定，所述转向模式切换模块用于切换不同的转向模式。
14、本专利技术还提出了一种全矢量线控底盘转向执行控制方法。
15、根据本专利技术实施例的全矢量线控底盘转向执行控制方法，采用上述本专利技术实施例的所述的全矢量线控底盘转向操纵结构并结合阿克曼转向来实现常规转向模式、角落转向模式和斜向转向模式；
16、其中，在所述常规转向模式下：所述摇杆部分处于自锁状态，所述路感部分处于释放状态并提供第一软限位，此时，所述方向盘部分仅能转动而不能平动；转动所述方向盘部分，整车控制器根据所述路感部分测量的所述方向盘部分的角度来控制全矢量底盘各个角模块转向角度，同时所述路感部分提供路感；所述第一软限位限制所述方向盘部分在第一最大转角范围内转动；
17、在所述角落转向模式下：所述摇杆部分处于自锁状态，所述路感部分处于释放状态并提供第二软限位，此时，所述方向盘部分仅能转动而不能平动；转动所述方向盘部分，整车控制器根据所述路感部分测量的所述方向盘部分的角度来控制全矢量底盘各个角模块转向角度，同时所述路感部分提供路感；所述第二软限位限制所述方向盘部分在第二最大转角范围内转动，所述第二最大转角大于所述第一最大转角；
18、在所述斜向转向模式下：所述摇杆部分处于释放状态，所述路感部分处于自锁状态，此时，所述方向盘部分仅能平动而不能转动，所述整车控制器基于所述摇杆部分测量的所述方向盘部分的角度来控制全矢量底盘各个角模块转向角度，且各角模块转角相等，各车轮处于平行状态，同时所述摇杆部分提供路感。
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1.一种全矢量线控底盘转向操纵结构，其特征在于，包括方向盘部分、管柱部分、万向节部分、路感部分和摇杆部分；所述方向盘部分、所述管柱部分、所述万向节部分和所述路感部分顺次固定连接；所述摇杆部分套设于所述管柱部分并与车身固定；所述路感部分和所述摇杆部分均具有自锁状态和释放状态，其中，当所述摇杆部分处于自锁状态时，所述路感部分处于释放状态，所述方向盘部分仅可转动，所述方向盘部分转动时通过所述路感部分提供路感，当所述摇杆部分处于释放状态时，所述路感部分处于自锁状态，所述方向盘部分仅可平动，所述方向盘部分平动时通过所述摇杆部分提供路感。
2.根据权利要求1所述的全矢量线控底盘转向操纵结构，其特征在于，所述摇杆部分包括壳座、支架单元、电机单元和检测单元；所述支架单元可活动地设置在所述壳座内，所述管柱部分穿过所述壳座和所述支架单元所述电机单元和所述检测单元设置在所述支架单元上，所述壳座和所述电机单元与车身固定；当所述电机单元处于自锁状态时，所述方向盘部分仅可转动，当所述电机单元处于释放状态时，所述方向盘部分仅可平动，所述电机单元在所述方向盘平动时用于提供路感以及在所述方向盘部分平动
3.根据权利要求2所述的全矢量线控底盘转向操纵结构，其特征在于，所述支架单元包括第一支架和第二支架，所述第一支架和所述第二支架相互垂直布置于所述壳座内且分别可转动地支撑在所述壳座上；所述管柱部分穿过所述壳座、所述第一支架和所述第二支架；所述电机单元包括第一电机和第二电机，所述第一电机与所述第一支架固定，所述第二电机与所述第二支架固定。
4.根据权利要求3所述的全矢量线控底盘转向操纵结构，其特征在于，所述第一支架包括第一圆弧部和位于所述第一圆弧部的周向两端的第一支撑端；所述第一圆弧部具有沿自身周向延伸的第一弧形槽，所述第一支撑端可转动地支撑在所述壳座上；
5.根据权利要求3所述的全矢量线控底盘转向操纵结构，其特征在于，所述检测单元包括第一检测件和第二检测件，所述第一检测件固定在所述壳座上且与所述第一支撑端配合，所述第二检测件固定在所述壳座上且与所述第二支撑端配合。
6.根据权利要求2所述的全矢量线控底盘转向操纵结构，其特征在于，所述电机单元和所述检测单元布置在所述壳座外。
7.根据权利要求3或4所述的全矢量线控底盘转向操纵结构，其特征在于，所述路感部分包括带有力矩角度传感器的蜗轮轴、蜗杆、路感电机；所述蜗轮轴与所述万向节部分固定，例如通过花键卡接固定，蜗轮轴且与所述蜗杆配合，所述蜗杆的输出端与路感电机配合；所述力矩角度传感器用于在所述方向盘部分转动时检测所述方向盘部分的角度和力矩，以便控制全矢量底盘各个角模块的转动，实现全矢量线控底盘转向以及实现路感反馈功能，所述路感电机用于所述方向盘部分转动时提供路感。
8.根据权利要求7所述的全矢量线控底盘转向操纵结构，其特征在于，还包括电机控制器，所述电机控制器用于控制所述路感电机、所述第一电机和所述第二电机。
9.根据权利要求7所述的全矢量线控底盘转向操纵结构，其特征在于，所述方向盘部分包括方向盘主体和设置在所述方向盘主体上的转向模式切换模块，所述方向盘主体与所述管柱部分同轴固定，所述转向模式切换模块用于切换不同的转向模式。
10.一种全矢量线控底盘转向执行控制方法，其特征在于，采用上述权利要求1-9中任意一项所述的全矢量线控底盘转向操纵结构并结合阿克曼转向来实现常规转向模式、角落转向模式和斜向转向模式；
...【技术特征摘要】
1.一种全矢量线控底盘转向操纵结构，其特征在于，包括方向盘部分、管柱部分、万向节部分、路感部分和摇杆部分；所述方向盘部分、所述管柱部分、所述万向节部分和所述路感部分顺次固定连接；所述摇杆部分套设于所述管柱部分并与车身固定；所述路感部分和所述摇杆部分均具有自锁状态和释放状态，其中，当所述摇杆部分处于自锁状态时，所述路感部分处于释放状态，所述方向盘部分仅可转动，所述方向盘部分转动时通过所述路感部分提供路感，当所述摇杆部分处于释放状态时，所述路感部分处于自锁状态，所述方向盘部分仅可平动，所述方向盘部分平动时通过所述摇杆部分提供路感。
2.根据权利要求1所述的全矢量线控底盘转向操纵结构，其特征在于，所述摇杆部分包括壳座、支架单元、电机单元和检测单元；所述支架单元可活动地设置在所述壳座内，所述管柱部分穿过所述壳座和所述支架单元所述电机单元和所述检测单元设置在所述支架单元上，所述壳座和所述电机单元与车身固定；当所述电机单元处于自锁状态时，所述方向盘部分仅可转动，当所述电机单元处于释放状态时，所述方向盘部分仅可平动，所述电机单元在所述方向盘平动时用于提供路感以及在所述方向盘部分平动后使所述方向盘部分自动回正，所述检测单元用于检测所述方向盘部分在平动时的角度。
3.根据权利要求2所述的全矢量线控底盘转向操纵结构，其特征在于，所述支架单元包括第一支架和第二支架，所述第一支架和所述第二支架相互垂直布置于所述壳座内且分别可转动地支撑在所述壳座上；所述管柱部分穿过所述壳座、所述第一支架和所述第二支架；所述电机单元包括第一电机和第二电机，所述第一电机与所述第一支架固定，所述第二电机与所述第二支架固定。
4.根据权利要求3所述的全矢量线控底盘转向操纵结构，其特征在于，所述第一支架包括第一圆弧...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘轶材，朱正，魏恒，王翔宇，李亮，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：
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