自动驾驶载人小车的制作方法

本发明涉及一种代步工具，特别是涉及一种自动驾驶载人小车。

背景技术：

现有的代步工具通常以有人驾驶或人为操控为工作方式，即需要操控者通过直接驾驶或遥控的方式对小车的运动直接下达指令。这种代步工具由于需要人为的直接介入，使其应用的时间与空间受到一定限制，同时也给使用者带来了一定的不便。随着经济的发展和时代的进步，大众对于智能代步工具的需求逐渐增加，但目前市场上仍没有较好的自动驾驶代步工具。传统的依赖人力操作的驾驶方式每年造成了巨大的人力成本开销，不利于社会的发展。而目前市面上的自动驾驶车辆通常由现有的中型轿车改进而成，往往体积巨大、质量在1吨以上，主要用于在机动车道路上行驶，不仅无法广泛适用于各类人群，而且也无法在园区、厂区、景区、校园等各类道路狭窄的封闭场地内使用。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种自动驾驶载人小车，以弥补目前市场上缺乏适用于封闭场地中的自动驾驶代步工具的缺陷，帮助解放使用者的肢体与精力等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种自动驾驶载人小车，所述自动驾驶载人小车包括底盘、驱动轮、转向机构、驱动机构、刹车机构及控制机构：所述驱动轮位于所述底盘的底部，所述驱动轮包括前轮和后轮；所述转向机构位于所述底盘的后侧且与所述后轮相连接；所述驱动机构位于所述底盘的前侧且与所述前轮相连接；所述刹车机构位于所述底盘的前侧且与所述前轮相连接；所述控制机构与所述转向机构、所述驱动机构及所述刹车机构均相连接，所述控制机构包括控制器及与所述控制器相连接的无线通信模块，其中，所述自动驾驶载人小车的长度小于等于1米，宽度小于等于1米，整车质量小于等于200kg。

可选地，所述驱动机构包括直流电机、减速机及差速器，所述直流电机与所述控制机构、所述减速机及所述差速器均相连接，所述减速机及所述差速器均与所述前轮相连接；所述转向机构包括步进电机及转向拉杆，所述步进电机与所述控制机构相连接，所述转向拉杆一端与所述步进电机相连接，另一端与所述后轮相连接；所述刹车机构包括鼓式制动器、金属拉索及伺服电机，所述伺服电机与所述控制机构相连接，所述金属拉索与所述伺服电机及所述鼓式制动器均相连接。

可选地，所述自动驾驶载人小车还包括电池，位于所述底盘内。

可选地，所述自动驾驶载人小车还包括保护罩，位于所述底盘上，所述保护罩包括前罩、上罩、后罩及边壳罩，所述边壳罩与所述前罩、后罩及上罩相连接。

可选地，所述自动驾驶载人小车还包括前挡机构及后档机构，所述前挡机构位于所述底盘上且位于所述底盘的前侧，所述后挡机构位于所述底盘上且位于所述底盘的后侧。

可选地，所述自动驾驶载人小车还包括多个传感器，位于所述前挡机构上，所述传感器与所述控制机构相连接。

更可选地，所述传感器包括视觉传感器和避障传感器。

可选地，所述自动驾驶载人小车还包括定位装置，位于所述底盘上且与所述控制机构相连接。

可选地，所述自动驾驶载人小车还包括座椅，位于所述底盘上。

可选地，所述自动驾驶载人小车还包括方向测量机构，位于所述底盘上，所述方向测量机构与所述控制机构相连接，所述方向测量机构包括航向角传感器。

如上所述，本发明的自动驾驶载人小车，具有以下有益效果：本发明提供的自动驾驶载人小车的总重量轻，通过多个驱动轮进行承重分担，在载人时可使单轮载荷控制在70kg以内，从而使该小车可以驶入各种承载能力较弱的非机动车道，不会对路面造成损坏；车体体积小巧，可以驶入各种传统汽车无法驶入的狭窄道路。且本发明的自动驾驶载人小车可实现完全的自动驾驶，乘客只需要通过网络平台向车辆发送包含出发地与目的地的指令，无需手动驾驶或遥控，使用极其方便，可以充分解放使用者的肢体与精力，使得使用者能够更加专注于其他诸如游览、交谈或使用其他设备的个人事务，搭乘体验感大大提升。

附图说明

图1-4显示为本发明的自动驾驶载人小车的结构示意图，其中，图1为主视图，图2及图3为从不同方向的侧视图，图4为俯视图。

元件标号说明

1底盘

21前轮

22后轮

3转向机构

4驱动机构

5刹车机构

6控制机构

71前罩

72上罩

73后罩

74边壳罩

8前挡机构

81扶手

9后档机构

10传感器

11座椅

12方向测量机构

13定位装置

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图4。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1至图4所示，本发明提供一种自动驾驶载人小车，所述自动驾驶载人小车包括底盘1、驱动轮、转向机构3、驱动机构4、刹车机构5及控制机构6：所述驱动轮位于所述底盘1的底部，所述驱动轮包括前轮21和后轮22；所述转向机构3位于所述底盘1的后侧且与所述后轮22相连接；所述驱动机构4位于所述底盘1的前侧且与所述前轮21相连接；所述刹车机构5位于所述底盘1的前侧且与所述前轮21相连接；所述控制机构6与所述转向机构3、所述驱动机构4及所述刹车机构5均相连接，所述控制机构6包括控制器及与所述控制器相连接的无线通信模块，所述无线通信模块用于接收客户端发送的指令并将该指令传送给所述控制器，由所述控制器根据指令控制所述驱动机构4、转向机构3及刹车机构5的运转以实现所述自动驾驶载人小车的自动驾驶，其中，所述自动驾驶载人小车的长度小于等于1米，宽度小于等于1米，整车质量小于等于200kg。本发明提供的自动驾驶载人小车的总重量轻，通过多个驱动轮进行承重分担，在载人时可使单轮载荷控制在70kg以内，从而使该小车可以驶入各种承载能力较弱的非机动车道，不会对路面造成损坏；车体体积小巧，可以驶入各种传统汽车无法驶入的狭窄道路。且本发明的自动驾驶载人小车可实现完全的自动驾驶，乘客只需要通过网络平台向车辆发送包含出发地与目的地的指令，无需手动驾驶或遥控，使用极其方便，可以充分解放使用者的肢体与精力，使得使用者能够更加专注于其他诸如游览、交谈或使用其他设备的个人事务，搭乘体验感大大提升。

需要说明的是，本说明书中，“前”与“后”只是一个相对的概念，比如前述提及的“前轮21”、“后轮22”、“前侧”、“后侧”等，以所述底盘1的长度(即沿车辆行进方向计量的尺寸)的中间线为准，位于所述底盘1前二分之一的位置则为“前”，而位于后二分之一的位置则为“后”。

作为示例，所述前轮21和后轮22均为2个，2个所述前轮21之间的间距与2个所述后轮22之间的间距相同，且位于一侧的前轮21与后轮22之间的间距与位于另一侧的前轮21与后轮22之间的间距相同，即所述前轮21和后轮22位于一个虚拟矩形的四个角上，通过前轮21和后轮22的配合提高所述小车的平衡性。所述前轮21和所述后轮22的直径相同，具体尺寸可以根据需要设置。在一示例中，所述前轮21和后轮22的直径优选不大于50cm，更优选地为20～40cm。

为提高搭乘舒适度，作为示例，所述自动驾驶载人小车还包括座椅11，所述座椅11可以通过位于底部的多根螺丝固定于所述底盘1上以加强其稳固性，所述座椅11可以具有椅背和位于两侧的扶手，其高度可以根据需要设置，或者可以将所述座椅11设置为高度可调节的结构。且为进一步提高乘坐的安全性，所述自动驾驶载人小车还可以包括固定于所述底座上且位于所述座椅11前方的扶手，以在车辆转弯时或意外颠簸时供乘客扶握。

作为示例，所述自动驾驶载人小车还包括电池(未图示)，位于所述底盘1内，所述电池包括但不限于锂离子电池组和蓄电池，且为防止电池被污染，所述自动驾驶载人小车可以包括电池箱体，电池箱体位于所述底盘1内而电池位于电池箱体内，所述电池用于给整个自动驾驶载人小车提供电能。当然，相应地，车体上可以设置充电插口以用于对电池充电，且在所述座椅11上或其他乘客易于接触到的地方可以设置供乘客充电的usb插口。

为了提高搭乘舒适性，在一示例中，所述自动驾驶载人小车还包括前挡机构8及后档机构9，所述前挡机构8位于所述底盘1上且位于所述底盘1的前侧，比如所述前挡机构8与所述底盘1的前侧边缘位于同一直线上，所述后挡机构位于所述底盘1上且位于所述底盘1的后侧，比如所述后挡机构与所述底盘1的后侧边缘位于同一直线上，且所述前挡机构8和所述后档结构的边缘均可以向所述底盘1的长度方向弯折以使其部分位于所述底盘1的侧部，以使所述前挡机构8和所述后档机构9能更稳固地固定于所述底盘1上。所述前挡机构8和所述后档机构9可以采用透明的工程塑料挡板或钢化玻璃挡板，以确保乘客的视野不被遮挡，也可以采用金属挡板，本实施例中不做严格限制。前述提及的扶手可以设置于所述前挡机构8上且设置于所述前挡机构8的上部(所述前挡机构8和所述扶手优选为一体结构)，所述座椅11与所述前挡机构8具有间距(比如为20～60cm的间距)而与所述后档机构9可以紧邻。所述前挡机构8和所述后档机构9可以起到挡风与遮蔽的功能。根据需要，所述自动驾驶载人小车可以进一步包括与所前挡机构8及所述后档机构9相连接的顶盖及侧盖，以构成封闭或半封闭的乘坐空间，使得车辆可以适用于雨雪天气或艳阳天等各类天气环境。

作为示例，所述自动驾驶载人小车还可以设置音乐播放装置和/或广播接收装置，比如设置于所述前挡机构8的内侧，以供乘客娱乐。

作为示例，所述自动驾驶载人小车还可以包括显示屏，所述显示屏可以设置于所述座椅11的前方，比如设置于所述前挡机构8上，所述显示屏与所述控制机构6及所述电池相连接，所述控制机构6可以将接收的车辆周围的环境信息或前进方向等信息传送至所述显示屏上进行播放，以使乘客了解目前车辆所处的位置，当然乘客也可以利用所述显示屏进行视频播放和游戏等娱乐。

作为示例，所述自动驾驶载人小车还包括多个传感器10，位于所述前挡机构8上，所述传感器10与所述控制机构6相连接，所述传感器10包括视觉传感器和避障传感器，而所述视觉传感器包括但不限于高清摄像头、所述避障传感器包括但不限于超声波测距传感器、激光测距传感器和红外测距传感器中的一种或多种，且所述视觉传感器和所述避障传感器均可以为一个或多个。当每一种类型的传感器为多个时，在确保至少有一个传感器位于所述前挡机构8上(比如避障传感器可以位于所述前挡机构8的扶手上)的情况下，还可以设置在所述自动驾驶载人小车的左右两侧及/或后侧，以对行进过程的多个方向上的环境信息进行收集，比如所述视觉传感器对车辆前方和后方的环境进行拍照并将图像信息传输至所述控制机构6，所述避障传感器将车辆前方和后方距离物体的距离传输至所述控制机构6，从而使得车辆可以获取车辆前方和后方的环境信息及距离障碍物的信息，所述控制机构6基于获取的信息作出分析判断以调整车辆行进路线。当然，根据所述自动驾驶载人小车的具体外形结构的不同和/或所述传感器的类型不同，所述传感器的具体安装位置还可以进行调整，比如视觉传感器还可以设置于所述底盘1上(当然前提是确保其不被遮挡)。所述自动驾驶载人小车可以进一步包括报警装置，比如声控报警器，以在所述传感器检测到车辆距离障碍物过近(远近的标准可以根据需要设置)时可以发出报警信息以提醒乘客提高警惕。

作为示例，所述自动驾驶载人小车还包括定位装置13，位于所述底盘1上且与所述控制机构6相连接。所述定位装置13包括但不限于卫星定位装置13，可以安装在车体表面的任何一处位置，但需要确保其无严重覆盖且不被外来信号干扰，所述定位装置13在车辆行驶过程中产生定位与速度信息，从而使得所述自动驾驶载人小车获知当前速度与位置。

作为示例，所述自动驾驶载人小车还包括方向测量机构12，位于所述底盘1上，所述方向测量机构12与所述控制机构6相连接。所述方向测量机构12包括但不限于航向角传感器，更进一步地可以为磁偏角传感器，所述磁偏角传感器可安装在车辆的任何一处位置，但需要确保其所在平面与所述驱动轮所在的水平面相平行、其正方向所处方位与所述底盘1的正方向保持平行，且需要其正面向上。所述航向角传感器车辆行驶过程中产生角度信号，从而使得自动驾驶载人小车获知当前前进方向。

作为示例，所述驱动机构4包括直流电机、减速机及差速器，所述直流电机与所述控制机构6、所述减速机及所述差速器均相连接，所述减速机及所述差速器均与所述前轮21相连接，所述差速器连接在不同前轮21之间，所述差速器用于当车辆转弯或在不平路面上行驶时调整不同车轮的转速差，确保车辆行驶安全；为了实现对行进速度的实时调整，所述控制机构6通过向所述直流电机发送特定的pwm(脉冲宽度调制)信号来改变所述直流电机的瞬时功率以改变实时车速。

作为示例，所述转向机构3包括步进电机及转向拉杆，所述步进电机与所述控制机构6相连接，所述转向拉杆一端与所述步进电机相连接，另一端与所述后轮22(与其中一个后轮22相连接即可，两个后轮22之间可通过联动拉杆相连接，从而实现两个后轮22的同步转向)相连接，在需要转向时，所述控制机构6向所述步进电机发送转向指令，从而所述步进电机可以控制所述转向拉杆拉动所述后轮22以实现转向，所述步进电机可以直接向所述控制机构6返回其转动角度。

作为示例，所述刹车机构5包括鼓式制动器、金属拉索及伺服电机，所述伺服电机与所述控制机构6相连接，所述金属拉索与所述伺服电机及所述鼓式制动器均相连接；需要刹车时，所述控制机构6向所述伺服电机发送刹车信号，所述伺服电机接收到所述控制机构6的刹车信号后实现高精度的转动，带动所述金属拉索牵引所述鼓式制动器，所述鼓式制动器贴向所述前轮21，从而实现对刹车力度的控制。采用鼓式制动器不仅有利于降低成本，同时有利于确保车辆良好的制动性。当然，为避免突发状况，所述自动驾驶载人小车还可以进一步设置手动刹车机构5，比如设置包含刹车踏板或手动刹车拉杆的手动刹车机构5，以进一步提高行车安全，本实施例中不做严格限制。

所述控制机构6设置在所述底盘1上。所述控制机构6的控制器可以选用但不仅限于单片机。例如，单片机可以选用意法半导体的stm32系列，其成本低廉；或者基于arm的树莓派平台，其功能强、性价比高，还可以选用英特尔或amd的x86平台，其性能强大，可以适应更加复杂的路况；所述无线通信模块可以采用市面上成熟的基于zigbee、蓝牙、wi-fi、移动通信等无线通信方式中的一种或多种的通信模块。从信号接收距离的角度考虑，所述无线通信模块优选至少包括移动通信模块，且为提高所述控制机构6接收信号的灵敏性，所述自动驾驶载人小车上可以设置有天线。所述控制机构6可以进一步包括语音接收及输出模块，该模块与控制机构6相连接，因而使用者可以通过语音对车辆进行控制。所述控制机构内预先存储有所在封闭场地的高精度地图，所述无线通信模块连接网络后，乘客可以通过诸如电脑或手机等客户端向车辆下达包括出发点和目的地的指令，所述控制机构通过所述视觉传感器、避障传感器、航向传感器和定位装置等实现对自身位置、速度、姿态以及外部环境的感知以实现自动驾驶。且所述控制机构可以按照预设的驾驶指令的要求自动设定合理的路线从指定出发点行驶至指定目的地。在使用时，如果自动驾驶载人小车目前不处于命令中指示的出发点位置，则将按照预定的路径行驶至该位置，而到达或已处于出发点位置之后，会继续行驶至目的地。在行驶过程中，自动驾驶载人小车通过传感器，比如通过视觉传感器与避障传感器获得的环境信息，将合理规避路线上的障碍物，以保证行驶的安全。

作为示例，所述自动驾驶载人小车还包括保护罩，位于所述底盘1上，以保护前述提及的转向机构3、驱动机构4和刹车机构5等部件。所述保护罩的材质可以根据需要选择，比如为不锈钢等金属材质。所述保护罩包括前罩71、上罩72、后罩73及边壳罩74，所述边壳罩74与所述前罩71、后罩73及上罩72相连接。所述前罩71、后罩73及边壳罩74可以为一体连接方式，即所述保护罩整个覆盖在所述底盘1上，所述保护罩可以通过螺丝固定于所述底盘1上以提高其稳定性，而在所述边壳罩74上设置出足够容纳所述驱动轮的空间。当然，在其他示例中，所述前罩71、后罩73、上罩72及边壳罩74也可以是活动连接，各个罩体各自通过螺丝固定于所述底盘1上，本实施例中不做严格限制。前述提及的传感器亦可以固定于所述保护罩上，比如固定于所述前罩71上。所述保护罩需与地面具有一定距离，以避免在车辆行进过程中造成阻碍。

如上所述，本发明提供的自动驾驶载人小车通过优化的结构设计使其总体重量小，且通过多个驱动轮进行承重分担，在载人时可使单轮载荷控制在70kg以内，从而使该小车可以驶入各种承载能力较弱的非机动车道，不会对路面造成损坏；车体体积小巧，可以驶入各种传统汽车无法驶入的狭窄道路。同时，本发明的自动驾驶载人小车可实现完全的自动驾驶，乘客只需要通过网络平台向车辆发送包含出发地与目的地的指令，无需手动驾驶或遥控，使用极其方便，可以充分解放使用者的肢体与精力，使得使用者能够更加专注于其他诸如游览、交谈或使用其他设备的个人事务，搭乘体验感大大提升。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。