一种无人驾驶体验车的制作方法

1.本实用新型属于无人驾驶技术领域，具体涉及一种无人驾驶体验车。


背景技术：

2.在最近几年，无人驾驶技术取得了飞速发展，已经达到了一定程度上的自动驾驶水平，并且在中高端汽车上，配备了驾驶辅助系统，可以协助汽车驾驶员躲避一些因注意力分散而可能导致的危险。目前，无人驾驶技术用到的传感器有gps、激光雷达、毫米波雷达和惯性导航设备等，由于高性能激光雷达和毫米波雷达普遍价格昂贵，这些技术一般被应用于商用汽车和商用的无人配送车上。
3.在公园和游乐场中，经常会有一些驾驶体验项目，例如四轮小汽车，可以为体验者带来沉浸式的驾驶体验感。在景区和商城中，也通常会有小火车或四轮电动车提供给乘客代步，进行旅游观光和休闲放松。但是无一例外，这些项目都需要手动驾驶，驾驶者也必须时刻留意周围情况，避免发生意外。
4.无人驾驶汽车由于其昂贵的价格，导致大部分人无法体验无人驾驶技术，因此，设计一种用于科技场馆、游乐场或大型商场的无人驾驶体验车，让人们可以体验无人驾驶的乐趣，是很有意义的。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种无人驾驶体验车，本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
6.本实用新型提供了一种无人驾驶体验车，包括：
7.体验车本体，所述体验车本体包括驱动模块；
8.自动驾驶控制系统，安装在所述体验车本体上，所述自动驾驶控制系统包括，计算机视觉处理模块、车辆控制模块和电动转向及反馈机构，其中，
9.所述计算机视觉处理模块和所述电动转向及反馈模块均与所述车辆控制模块连接；
10.所述车辆控制模块与所述驱动模块连接；
11.所述计算机视觉处理模块用于根据获取的图像信息得到所述无人驾驶体验车的运动信息；
12.所述车辆控制模块用于根据所述运动信息产生第一控制信号和第二控制信号；
13.所述电动转向及反馈机构用于根据所述第一控制信号控制所述无人驾驶体验车的转动角度，还用于实时测量所述无人驾驶体验车的转向角度，并将测量结果反馈至所述车辆控制模块；
14.所述驱动模块用于根据所述第二控制信号控制所述无人驾驶体验车的行驶速度。
15.在本实用新型的一个实施例中，所述运动信息包括所述无人驾驶体验车的角度信息和速度信息；
16.所述车辆控制模块根据所述角度信息产生所述第一控制信号；
17.所述车辆控制模块根据所述速度信息产生所述第二控制信号。
18.在本实用新型的一个实施例中，所述电动转向及反馈机构包括：
19.转向轴固定架，安装在所述体验车本体上；
20.电机支座，安装在所述转向轴固定架上；
21.转向舵机，安装在所述电机支座上，且与所述车辆控制模块连接；
22.舵机齿轮，与所述转向舵机连接；
23.转向轴齿轮，与所述舵机齿轮齿合连接；
24.转向轴，一端连接所述转向轴齿轮，另一端连接所述体验车本体的前轮；
25.角度齿轮，与所述转向轴齿轮齿合连接；
26.角度传感器，安装在所述电机支座上，且分别与所述角度齿轮和与所述车辆控制模块连接，所述角度传感器用于实时测量所述无人驾驶体验车的转向角度，并将测量结果反馈至所述车辆控制模块。
27.在本实用新型的一个实施例中，所述自动驾驶控制系统还包括摄像头，所述摄像头与所述计算机视觉处理模块连接，用于采集所述图像信息。
28.在本实用新型的一个实施例中，所述摄像头通过可调节支架设置在所述体验车本体的前端，所述可调节支架包括第一支撑件、第二支撑件和第三支撑件，其中，
29.所述第一支撑件的第一端固定安装在所述体验车本体的前端；
30.所述第二支撑件的第一端与所述第一支撑件的第二端活动连接，以实现所述第二支撑件沿竖直方向滑动；
31.所述第三支撑件的第一端与所述第二支撑件的第二端活动连接，以实现所述第三支撑件在水平面内转动；
32.所述摄像头与所述第三支撑件的第二端活动连接。
33.在本实用新型的一个实施例中，所述自动驾驶控制系统还包括显示模块，与所述计算机视觉处理模块连接，所述显示模块用于显示所述无人驾驶体验车的运动信息。
34.在本实用新型的一个实施例中，所述自动驾驶控制系统还包括外部控制模块，与所述车辆控制模块连接，所述外部控制模块用于控制所述车辆控制模块的开启和关闭。
35.在本实用新型的一个实施例中，所述自动驾驶控制系统还包括蓝牙模块，分别与所述车辆控制模块和所述驱动模块连接，所述蓝牙模块用于将所述第二控制信号传输至所述驱动模块。
36.与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
37.1、本实用新型的无人驾驶体验车，在驾驶体验项目的玩具四轮车上安装自动驾驶控制系统，可以在科技场馆对小朋友进行科技教育，也可以用在景区、商场的体验项目，让人们可以体验无人驾驶的乐趣。
38.2、本实用新型的无人驾驶体验车，设置的电动转向及反馈机构，一方面根据车辆控制模块产生的第一控制信号控制无人驾驶体验车的转动角度，另一方面利用角度传感器将实时检测的转向角度反馈至车辆控制模块，车辆控制模块通过pid算法达到对转向角度的准确控制，构成对车辆角度的闭环控制。
39.3、本实用新型的无人驾驶体验车，设置有显示模块，可以实时显示无人驾驶体验
车的运动信息，让体验者对车辆的自动驾驶原理有直观的认识。
40.上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
41.图1是本实用新型实施例提供的无人驾驶体验车的控制框图；
42.图2是本实用新型实施例提供的无人驾驶体验车的结构示意图；
43.图3是本实用新型实施例提供的电动转向及反馈机构的结构示意图；
44.图4是本实用新型实施例提供的可调节支架的结构示意图；
45.图5是本实用新型实施例提供的无人驾驶体验车的运行流程图。
具体实施方式
46.为了进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及具体实施方式，对依据本实用新型提出的一种无人驾驶体验车进行详细说明。
47.有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合附图的具体实施方式详细说明中即可清楚地呈现。通过具体实施方式的说明，可对本实用新型为达成预定目的所采取的技术手段及功效进行更加深入且具体地了解，然而所附附图仅是提供参考与说明之用，并非用来对本实用新型的技术方案加以限制。
48.实施例一
49.请结合参见图1和图2，图1是本实用新型实施例提供的无人驾驶体验车的控制框图，图2是本实用新型实施例提供的无人驾驶体验车的结构示意图。如图所示，本实用新型的无人驾驶体验车，包括：体验车本体1，体验车本体1包括驱动模块10；自动驾驶控制系统，安装在体验车本体1上，自动驾驶控制系统包括，计算机视觉处理模块20、车辆控制模块30和电动转向及反馈机构40，其中，计算机视觉处理模块20和电动转向及反馈模块40均与车辆控制模块30连接；车辆控制模块30与驱动模块10连接。
50.具体地，计算机视觉处理模块20用于根据获取的图像信息得到无人驾驶体验车的运动信息；车辆控制模块30用于根据运动信息产生第一控制信号和第二控制信号；电动转向及反馈机构40用于根据第一控制信号控制无人驾驶体验车的转动角度，还用于实时测量无人驾驶体验车的转向角度，并将测量结果反馈至车辆控制模块30；驱动模块10用于根据第二控制信号控制无人驾驶体验车的行驶速度。
51.进一步地，自动驾驶控制系统还包括摄像头50，摄像头50与计算机视觉处理模块20连接，用于采集图像信息。在本实施例中，图像信息为摄像头50拍摄的车辆前方的实时路况照片，也就是车辆相对与两边车道线的实时图像信息。值得说明的是，车道线可以是根据无人驾驶体验车的规划行驶路径，人为设置的车道线，也可是行驶道路上原有存在的车道线，在此不做限制。
52.在本实施例中，计算机视觉处理模块20为opencv计算机视觉和机器学习软件，在接收到摄像头50采集的图像信息后，改变图像对比度提取车道线，然后计算得到无人驾驶
体验车相对车道线的位置信息，进一步计算得到无人驾驶体验车下一时刻的运动信息。具体地，运动信息包括无人驾驶体验车的角度信息和速度信息；相应地，车辆控制模块30根据角度信息产生第一控制信号；车辆控制模块30根据速度信息产生第二控制信号。在本实施例中，车辆控制模块30为pid控制器。
53.进一步地，自动驾驶控制系统还包括显示模块70，与计算机视觉处理模块20连接，显示模块70用于显示无人驾驶体验车的运动信息。具体地，显示模块70为显示屏，可选地，无人驾驶体验车的运动信息可以以文字的形式进行显示，也可以以视频的形式进行显示。在本实施例中，无人驾驶体验车的运动信息，也就是计算机视觉处理模块20处理后的实时车道线信息在显示屏上以视频的形式进行显示，可以让体验者对车辆自动驾驶的原理有一个直观的认识。
54.进一步地，自动驾驶控制系统还包括外部控制模块80，与车辆控制模块30连接，外部控制模块80用于控制车辆控制模块30的开启和关闭。具体地，外部控制模块80为控制按钮，包括电源按钮、急停按钮、启动按钮和停止按钮。
55.在车辆启动时，体验者首先确保急停按钮复位，随后按下电源按钮，自动驾驶控制系统开机。当体验者按下启动按钮，车辆控制模块30开启，计算机视觉处理模块20处理有关车道线的图像信息，并将处理得到的角度信息和速度信息发送给车辆控制模块30，进而对车辆进行控制。当体验者按下停止按钮，车辆控制模块30关闭，计算机视觉处理模块20也停止处理有关车道线的图像信息，车辆速度缓慢降至零，方向回正。在紧急状态下，体验者按下急停按钮，自动驾驶控制系统失电，车辆停止动作。
56.进一步地，自动驾驶控制系统还包括蓝牙模块90，分别与车辆控制模块30和驱动模块10连接，蓝牙模块90用于将第二控制信号传输至驱动模块10。具体地，蓝牙模块90包括蓝牙发射器和蓝牙接收器，蓝牙发射器与车辆控制模块30连接。驱动模块10包括供电电源、驱动电机和控制器，驱动电机与体验车本体1的后轮11连接，可以做差速运动。控制器与蓝牙接收器连接，可以接收来自车辆控制模块30通过蓝牙发射器发出的第二控制信号，从而控制驱动电机转动，以实现无人驾驶体验车速度的控制。在本实施例中，驱动模块10(图2中未示出)安装在体验车本体1的底盘上。
57.请结合参见图3，图3是本实用新型实施例提供的电动转向及反馈机构的结构示意图。如图所示，在本实施例中，电动转向及反馈机构40包括：转向轴固定架401，安装在体验车本体1上；电机支座402，安装在转向轴固定架401上；转向舵机403，安装在电机支座402上，且与车辆控制模块30连接；舵机齿轮404，与转向舵机403连接；转向轴齿轮405，与舵机齿轮404齿合连接；转向轴406，一端连接转向轴齿轮405，另一端连接体验车本体1的前轮12；角度齿轮407，与转向轴齿轮405齿合连接；角度传感器408，安装在电机支座402上，且分别与角度齿轮407和与车辆控制模块30连接，角度传感器408用于实时测量无人驾驶体验车的转向角度，并将测量结果反馈至车辆控制模块30。
58.具体地，车辆控制模块30通过对pwm信号进行调制对转向舵机403的角度进行控制，进而通过齿轮传动机构(舵机齿轮404和转向轴齿轮405)对转向轴406进行转动，转向轴406与体验车本体1的前轮12连接，从而实现控制无人驾驶体验车的转动角度。角度传感器408通过与角度齿轮407连接，能够实时检测无人驾驶体验车的转向角度，并将测量结果反馈至车辆控制模块30，车辆控制模块30通过pid算法达到对转向角度的准确控制，构成对车
辆转向角度的闭环控制。
59.在本实施例中，舵机齿轮404、转向轴齿轮405和角度齿轮407都是模数为1的齿轮，转向轴齿轮405为60齿，舵机齿轮404和角度齿轮407都是30齿。舵机齿轮404与转向舵机403的轴通过d型孔固连，转向轴齿轮405与转向轴406的一端焊接，角度齿轮407和角度传感器408的轴通过d型孔固连。
60.本实施例的无人驾驶体验车，设置的电动转向及反馈机构40，一方面根据车辆控制模块30产生的第一控制信号控制无人驾驶体验车的转动角度，另一方面利用角度传感器408将实时检测的转向角度反馈至车辆控制模块30，车辆控制模块30通过pid算法达到对转向角度的准确控制，构成对车辆角度的闭环控制。
61.请参见图4，图4是本实用新型实施例提供的可调节支架的结构示意图，如图所示，本实施例的摄像头50通过可调节支架60设置在体验车本体1的前端，可调节支架60包括第一支撑件601、第二支撑件602和第三支撑件603。其中，第一支撑件601的第一端固定安装在体验车本体1的前端。第二支撑件602的第一端与第一支撑件601的第二端活动连接，以实现第二支撑件602沿竖直方向滑动，在本实施例中，第一支撑件601上设置有滑动槽6011，第二支撑件602的第一端设置有与滑动槽6011匹配的滑动件，第二支撑件602可以沿滑动槽6011上下滑动调节高度。第三支撑件603的第一端与第二支撑件602的第二端活动连接，以实现第三支撑件603在水平面内转动，在本实施例中，第二支撑件602的第二端设置有圆柱件，第三支撑件603的第一端设置有与圆柱件匹配的套管，第三支撑件603可以绕圆柱件的轴向转动调节角度。摄像头50与第三支撑件603的第二端活动连接。本实施例的摄像头50通过可调节支架60可以实现俯仰角或是左右转角调节。
62.本实施例的无人驾驶体验车，在驾驶体验项目的玩具四轮车上安装自动驾驶控制系统，可以在科技场馆对小朋友进行科技教育，也可以用在景区、商场的体验项目，让人们可以体验无人驾驶的乐趣。另外，本实施例的无人驾驶体验车也可以用在景区、商场作为一个代步收费项目，可以让商场中的体验者解放双手，不用过于集中注意力在驾驶环境上，可以更加放松地游览观光。
63.本实施例的无人驾驶体验车的转向机构为电动转向机构，相比于现有普通四轮电动玩具车的纯机械式转向机构，增加了助力系统，转向所需扭矩更小。
64.进一步地，对本实施例的无人驾驶体验车的运行过程进行具体说明，请参见图5，图5是本实用新型实施例提供的无人驾驶体验车的运行流程图。如图所示，本实施例的无人驾驶体验车的具体运行过程为：当体验者按下电源按钮后，自动驾驶控制系统开机初始化，角度和速度参数初始化。随后，判断车辆控制模块30是否处于信息接收状态，也就是判断车辆控制模块30是否开启，若体验者按下启动按钮，车辆控制模块30开启，那么，摄像头50拍摄车辆前方的实时路况照片传输至计算机视觉处理模块20。计算机视觉处理模块20改变图像对比度提取车道线，然后计算得到无人驾驶体验车相对车道线的位置信息，进一步计算得到无人驾驶体验车下一时刻的角度信息和速度信息，计算机视觉处理模块20将该信息传输至车辆控制模块30，车辆控制模块30根据接收到的信息控制驱动模块10和电动转向及反馈机构40调整无人驾驶体验车的行驶角度和速度。
65.值得说明的是，车辆控制模块30对接收到的运动信息行解码后会判断数据的有效性，在本实施例中，角度的有效范围是
‑
60
°
～60
°
，速度有效范围是0～300，对应0km/h～
10km/h，若解码后的数据超出上述范围，表明无人驾驶体验车运行异常，车辆控制模块30会控制车辆停止前进，恢复转角到正前方，也就是0
°
方向。
66.应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
67.以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。