一种汽车驾驶机器人转向机械手的制作方法

本发明涉及一种自动驾驶装置技术，特别是一种汽车驾驶机器人转向机械手。

背景技术：

汽车驾驶机器人转向机械手是被安装在汽车驾驶机器人上，与驾驶机器人换挡机械手以及机械腿等执行部件协调运作，从而实现汽车各种道路工况试验的装置。要求结构紧凑，简洁并且方便安装，能够精确地进行转向操作。

国内外对于驾驶机器人转向机械手均有一定的研究，通过检索专利库可知中国专利申请号为200410065844.0，名称为“汽车试验用气电混合式驾驶机器人”的专利公开了一种能够实现在底盘测功机上代替人类驾驶员进行汽车试验的气电混合式驾驶机器人装置，这套装置携带方向盘固定装置，因此该机器人并不能实现对转向盘进行转向的操作，因此在进行试验的类型上有一定的局限性。

中国专利申请号为201410174404.2，名称为“一种汽车自动驾驶机器人”的专利公开了一种汽车自动驾驶机器人，它包括两踏板驱动装置和一方向盘驱动装置。它的方向盘驱动装置由一盘式中空电机驱动，通过控制盘式中空电机的转动角度和速度，可带动汽车的转向柱，从而带动车轮转动。紧急情况下电机断电后失去对转向柱的控制能力，驾驶员可以重新对方向盘进行人为操控，以应对可能发生的危险情况。但是从另一个方面来说这套装置并没有完全解放人类驾驶员，仍然需要人为地对驾驶机器人进行干预以达到预期的目的。

中国专利申请号为201410392104.1，名称为“一种用于汽车试验的高性能自主驾驶机器人”的专利公开了一种用于汽车试验的高性能自主驾驶机器人，它的方向盘控制组件包括一方向盘夹持部和一方向盘转动组件，虽然能够灵活地适用于不同型号的方向盘，不过结构稍显复杂，成本方面可能相对较高。

由上述内容可知现有的在驾驶机器人转向机械手的研究方面可能还存在着这样那样的问题以及局限性，有待寻求一种更好的结构形式来实现相应的试验操作。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种汽车驾驶机器人转向机械手，该机械手能够在汽车道路试验中代替人类驾驶员进行转向操作。

一种汽车驾驶机器人转向机械手，包括底座、滑板、滑块、立杆、电机座框、转向电机、伸缩轴、球笼式万向节、转向爪盘、转向抓手；其中底座固定于汽车内部且设置竖向直线轨道槽，滑板沿底座竖向直线轨道槽移动且滑板设置横向直线轨道槽，滑块沿滑板横向直线轨道槽移动，立杆一端与滑块转动连接且另一端与电机座框下底面转动连接，转向电机固定于电机座框内，伸缩轴一端与转向电机的输出轴固定连接且另一端与球笼式万向节输入端连接，球笼式万向节输出端与转向抓盘固定连接，转向抓手设置三个且分别与转向抓盘活动连接，转向抓手设置供卡接汽车转向盘的钩状结构。

采用上述机械手，转向抓盘包括中心小转盘、大臂、小臂、螺母；其中大臂、小臂、螺母的数量与转向抓手的数量相同；中心小转盘与球笼式万向节输出端固定连接，大臂沿中心小转盘的周向固定设置，小臂固定于大臂上，转向抓手套在小臂上且通过螺母固定。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：(1)本发明结构紧凑，简洁明了，在满足安装要求的前提下大大节省了制造成本；(2)本发明在底座以及滑板上均设计有滑轨，保证了汽车驾驶机器人转向机械手在前后和左右两个方向上均可以来回移动，从而使得驾驶机器人转向机械手能够更方便快捷地调整到合适的位置来进行相关的试验操作；(3)本发明立杆与滑块之间的角度可以调节，可以方便地调整汽车驾驶机器人转向机械手与汽车转向盘之间的角度；(4)本发明使用球笼式等速万向节，可以进一步地实现汽车驾驶机器人与汽车转向盘之间的任意角度调节；(5)本发明中的转向抓手均可来回移动，并且固定方式简单快捷，使得本发明中的汽车驾驶机器人转向机械手可以适应不同车型的各类转向盘。

下面结合说明书附图对本发明作进一步描述。

附图说明

图1为本发明总体结构示意图。

图2为本发明的正视图。

图3为本发明的侧视图。

图4为本发明的俯视图。

图5为本发明转向爪盘、转向抓手组合示意图。

图6为本发明转向爪盘以及抓手的正视图。

图7为本发明转向爪盘以及抓手的侧视图。

图8为本发明底座以及滑板部分的俯视图。

图9为本发明所底座以及滑板部分的仰视图。

具体实施方式

如图1所示，本发明所涉及的一种汽车驾驶机器人转向机械手，包括底座1，滑板2，滑块3，立杆4，电机座框5，转向电机6，挡板7，挡板8，伸缩轴9，万向节10，转向爪盘11，转向抓手12、13、14等部件。

从图1中可清楚地看到，底座1左右两端均有一道滑轨，在具体安装的时候，滑板2可在底座1上前后滑动，以调整驾驶机器人转向机械手与汽车转向盘之间的前后距离，待滑板2移动到合适的位置时，用四个螺栓将滑板2固定在底座1上。从图中还可以看出滑板2前后同样均有滑轨，具体安装的时候滑块3可在滑板2上的滑轨上左右移动以调整汽车驾驶机器人转向机械手与汽车转向盘之间的左右距离，待滑块3移动到合适的位置时，同样用四个螺栓将滑块3固定于滑板2上。立柱4有两个作用，其中之一是两头分别用螺栓连接滑块3与电机座框5，另外一个作用在于可以通过松开立杆4与滑块3之间的螺栓来调节立杆4与底座1之间的角度，待调整到合适的角度后再拧紧此处螺栓加以固定。挡板7和挡板8被固定在交流伺服转向电机6上，再连同交流伺服转向电机6一起装于电机座框5，会看到电机座框5上方有两个螺栓孔，分别添加螺栓，可以起到限位的作用，两个螺栓正好挡住挡板7和挡板8的两侧，同时也使得转向电机6不能上下移动，从而使得转向电机6被固定在电机座框5上。伸缩轴9两端再分别以键槽与花键连接转向电机轴和球笼式万向节10的输入端。球笼式万向节10的输出端与转向爪盘11以花键连接。转向爪盘上11的三个转向抓手12、13、14可以分别在转向爪盘11上来回移动，这样可以驾驶机器人转向机械手适应于不同大小的各类汽车转向盘，待各转向抓手12、13、14移动到合适位置时，分别用螺栓固定住，再根据控制系统发出的指令控制转向电机6的转速以及旋转力矩，即可以对车辆进行相应的转向操作。

如图2所示，为该汽车驾驶机器人转向机械手的正视图，从图中可清楚地看到该汽车驾驶机器人转向机械手的转向爪盘11上固定着三个相同的转向抓手12、13、14，这三个转向抓手12、13、14可以在转向爪盘11上来回移动用于跟不同类型的汽车转向盘相匹配，移动到合适的位置时，在分别用三个螺母将三个转向抓手12、13、14固定在汽车转向盘上。转向抓手之间的夹角为120°。

如图3所示，为该汽车驾驶机器人转向机械手的侧视图，立杆4连接着滑块3与电机座框5，转向电机6被固定在电机座框5上，伸缩轴9分别与球笼式万向节10和转向电机6相连接，该轴可伸长和缩短，用以进一步调节驾驶机器人转向机械手与汽车转向盘之间的距离。球笼式万向节10则可以任意地调节驾驶机器人转向机械手与汽车转向盘之间的角度，进一步提高汽车驾驶机器人与汽车转向盘之间的安装精度。

如图4所示，为该汽车驾驶机器人转向机械手的俯视图，可以看到滑板2跟底座1之间用螺栓连接，滑板2可在底座1上来回移动，两块挡板7、8正好被电机座框5上的两个限位螺栓挡住前后两端，贯穿电机座框5的限位螺栓又可以限制住电机的上下移动，从而使得转向电机6被牢牢地固定在电机座框5上。

如图5所示，为该汽车驾驶机器人转向机械手转向爪盘11以及转向抓手12、13、14的结构图，可以直观地看出与转向转盘的中心小转盘11-1相固接的是三个相同结构的大臂11-2，与大臂相固接的是三个结构相同的小臂11-3，三个小臂的末端均有螺纹，以供螺母11-4在小臂11-3上调整转向抓手与方向盘之间的距离。

如图6和7所示，为该汽车驾驶机器人转向机械手转向爪盘11以及转向抓手12、13、14的正视图和侧视图，可以更加直观地看到转向爪盘11的结构以及转向抓手12、13、14的结构，两者的装配关系也一目了然。三个相同转向抓手12、13、14可以在转向爪盘11上来回移动，从而使得该汽车驾驶机器人转向机械手可以适应不同类别车型的各种方向盘，提高汽车驾驶机器人转向机械手与汽车转向盘之间的安装精度，保证进一步试验的精确性。

如图8和9所示，为该汽车驾驶机器人转向机械手底座1以及滑板2的俯视图和仰视图，可以清楚地看到底座1以及滑板2上的两道滑轨，底座1上的滑轨用以调节汽车驾驶机器人转向机械手与汽车转向盘的前后距离，滑板2上的滑轨用以调节汽车驾驶机器人转向机械手与汽车转向盘的左右距离，两者相结合，可以进一步提高汽车驾驶机器人转向机械手与汽车转向盘之间的位置精度，从而提高后期试验的精度。