一种转向机器人的扭矩校准装置及校准方法与流程

1.本发明涉及汽车专用测试仪器设备校准技术领域，特别涉及一种转向机器人的扭矩校准装置及校准方法。


背景技术：

2.随着智能网联汽车的快速发展，针对智能网联汽车性能的专用测试设备也日益更新。转向机器人广泛应用于智能辅助驾驶系统性能的研发、测试及操纵稳定性试验，gbt30677-2014《轻型汽车电子稳定性控制系统性能要求及试验方法》6.3.5条款明确规定，进行7.5.3、7.5.4、7.6.1和7.7.3规定的转向操作时，应采用自动转向装置。
3.目前，国内广泛应用的自动转向装置即为转向机器人。转向机器人可代替驾驶员操纵方向盘，对车辆转向系统施加输入，进行精确可重复的动态测量。使用转向机器人进行整车性能试验十分普遍，但对于如何校准转向机器人的扭矩，目前尚未有公开的校准方法。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供一种转向机器人的扭矩校准装置及校准方法，以解决相关技术中如何校准转向机器人的扭矩的问题。
5.第一方面，提供了一种转向机器人的扭矩校准装置，其包括：底座，其固定有第一连接器，所述第一连接器还用于与转向机器人固定；扭矩传感器，其安装于所述底座，所述扭矩传感器用于通过力杆与所述转向机器人连接；当所述转向机器人转动时，所述第一连接器阻碍所述转向机器人转动，并通过所述扭矩传感器测量所述转向机器人的扭矩。
6.一些实施例中，所述扭矩传感器上固定有连接盘，所述连接盘上安装有横梁，所述横梁的两端具有沿垂直于所述力杆的方向延伸的连接块，所述连接块端面设置有螺孔，所述力杆与所述连接块通过螺栓连接。
7.一些实施例中，所述横梁呈u形，且u形的开口朝向所述连接盘，所述横梁通过轴体与所述连接盘连接，所述横梁可绕所述轴体转动。
8.一些实施例中，所述底座上安装有主体支座，所述主体支座上安装有基座，所述基座上通过定位销安装有转接器，所述转接器用于连接所述转向机器人。
9.一些实施例中，所述主体支座呈t形，其包括相互垂直的第一主体和第二主体，所述扭矩传感器和所述转接器分别位于所述第一主体的相对两端，所述第二主体与所述扭矩传感器间的距离小于所述第二主体与所述转接器间的距离。
10.一些实施例中，所述基座靠近所述转接器的一侧的横截面尺寸大于靠近所述主体支座的一侧的横截面尺寸。
11.一些实施例中，所述主体支座内安装有轴承，所述轴承内穿设有轴杆，所述基座的底部通过定位销安装有垫片，所述垫片通过所述轴杆与第二连接器连接，所述第二连接器与所述第一连接器连接。
12.一些实施例中，所述第一连接器呈工字形，所述第二连接器靠近所述第一连接器
的部分呈圆柱形，所述第二连接器靠近所述基座的部分呈锥形。
13.一些实施例中，所述第一连接器为柔性连接器。
14.第二方面，提供了一种所述的转向机器人的扭矩校准装置的扭矩校准方法，其包括以下步骤：将所述转向机器人与所述第一连接器和所述扭矩传感器连接；转动所述转向机器人；计算转向机器人的扭矩示值与所述扭矩传感器的扭矩示值之差；调整所述转向机器人，重复上述步骤，直至所述转向机器人的扭矩示值与所述扭矩传感器的扭矩示值误差在预设范围内。
15.本发明提供的技术方案带来的有益效果包括：
16.本发明实施例提供了一种转向机器人的扭矩校准装置及校准方法，将转向机器人分别与第一连接器和扭矩传感器连接，当转向机器人转动时，第一连接器阻碍转向机器人转动，通过扭矩传感器对转向机器人的扭矩进行动态校准，结构简单，校准过程易操作实施，实现了对转向机器人扭矩参数的有效溯源。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本发明实施例提供的一种转向机器人的扭矩校准装置的整体结构示意图；
19.图2为本发明实施例提供的一种转向机器人的扭矩校准装置的局部结构示意图；
20.图3为本发明实施例提供的一种转向机器人的扭矩校准装置的另一局部结构示意图。
21.图中标号：
22.1、底座；2、主体支座；21、第一主体；22、第二主体；3、传感器安装垫片；4、扭矩传感器；5、连接盘；6、横梁；61、连接块；7、垫片；8、基座；9、转接器；10、第二连接器；11、第一连接器；12、固定垫片。
具体实施方式
23.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.本发明实施例提供了一种转向机器人的扭矩校准装置及校准方法，其能解决相关技术中如何校准转向机器人的扭矩的问题。
25.参见图1所示，为本发明实施例提供的一种转向机器人的扭矩校准装置，其可以包括：底座1，其固定有第一连接器11，所述第一连接器11还用于与转向机器人固定；扭矩传感器4，其安装于所述底座1，所述扭矩传感器4用于通过力杆与所述转向机器人连接；当所述转向机器人转动时，所述第一连接器11阻碍所述转向机器人转动，并通过所述扭矩传感器4测量所述转向机器人的扭矩。本实施例中，转向机器人转动时，由于与转向机器人固定的第
一连接器11与底座1固定，从而使与转向机器人产生扭矩，与转向机器人通过力杆连接的扭矩传感器4可以测得转向机器人的扭矩，根据扭矩传感器4的扭矩示值，可以校准转向机器人的扭矩，实现了对转向机器人扭矩参数的有效溯源。
26.参见图1所示，在一些实施例中，所述扭矩传感器4上可以固定有连接盘5，所述连接盘5上安装有横梁6，所述横梁6的两端具有沿垂直于所述力杆的方向延伸的连接块61，所述连接块61端面设置有螺孔，所述力杆与所述连接块61通过螺栓连接。本实施例中，转向机器人有两根力杆，分别安装于横梁6相对两侧，且相互平行，力杆的两端固定于连接块61的外侧和转向机器人上，可以为转向机器人提供支撑力，从而维持转向机器人的平衡，使测量结果更加准确。在其他实施例中，力杆也可以直接与连接盘5连接，也可以在连接盘5上设置一个凸块与力杆连接。
27.参见图1所示，在一些实施例中，所述横梁6可以呈u形，且u形的开口朝向所述连接盘5，所述横梁6通过轴体与所述连接盘5连接，所述横梁6可绕所述轴体转动。本实施例中，横梁6的开口侧位于连接盘5的上方，从而具有一定的转动空间，横梁6可以根据转向机器人的规格以及力杆的长短调整其转动的角度，使用起来更加灵活，适用范围更广。优选的，横梁6处于与力杆垂直的方向，以免在测量过程中产生晃动。
28.参见图1所示，在一些实施例中，所述底座1上安装有主体支座2，所述主体支座2上安装有基座8，所述基座8上通过定位销安装有转接器9，所述转接器9用于连接所述转向机器人。本实施例中，转向机器人固定于转接器9，基座8上设有插销孔，转接器9通过定位销在基座8上定位，从而将转向机器人定位，使转向机器人、转接器9和基座8可以同轴连接，在安装转向机器人时更加方便快速，易于定位。在其他实施例中，也可以直接在第一主体21上设置插销孔，将转接器9定位于主体支座2上。
29.参见图1所示，在一些实施例中，所述主体支座2呈t形，其包括相互垂直的第一主体21和第二主体22，所述扭矩传感器4和所述转接器9分别位于所述第一主体21的相对两端，所述第二主体22与所述扭矩传感器4间的距离小于所述第二主体22与所述转接器9间的距离。本实施例中，扭矩传感器4与转接器9均位于第一主体21上，待转向机器人安装完毕后，转向机器人的力杆是水平的，第一连接器11位于转接器9的下方，第二主体22距离转接器9较远，可以为第一连接器11以及中间的连接件让出空间，避免两者产生干涉。
30.参见图1所示，在一些实施例中，所述基座8靠近所述转接器9的一侧的横截面尺寸可以大于靠近所述第一主体21的一侧的横截面尺寸。本实施例中，基座8由一个较短的圆柱体和一个较长的圆柱体构成，短圆柱的直径与转接器9相同，可以更好的契合转接器9的安装，长圆柱的直径小于短圆柱的直径，且短圆柱较薄，在转向机器人连同转接器9安装至基座8上后，较细的长圆柱可以让出一些空间供转向机器人转动，避免转向机器人与其产生摩擦，使测量的数据更加准确。
31.参见图1所示，在一些实施例中，所述主体支座2内安装有轴承，所述轴承内穿设有轴杆，所述基座8的底部通过定位销安装有垫片7，所述基座8用螺栓固定于垫片7，所述垫片7通过所述轴杆与第二连接器10连接，所述第二连接器10与所述第一连接器11连接。本实施例中，第二连接器10与基座8、所述转接器9以及转向机器人均同轴连接，第二连接器10用于连接轴杆和第一连接器11，当转向机器人旋转时，可以通过转接器9、基座8和第二连接器10带动第一连接器11产生转动趋势；垫片7铺垫于基座8底部，使基座8更加稳定，垫片7也具有
良好的耐磨性。
32.参见图1所示，在一些实施例中，所述第一连接器11呈工字形，所述第二连接器10靠近所述第一连接器11的部分呈圆柱形，所述第二连接器10靠近所述基座8的部分呈锥形。本实施例中，第一连接器11的中间为圆柱体，第二连接器10的圆柱形端设置有法兰用于固定轴杆，第二连接器10与第一连接器11经螺栓连接固定，起到过渡的作用，由于轴杆的直径小于第一连接器11的直径，因此第二连接器10需要部分呈锥形设置，使第一连接器11的受力更加稳定。
33.参见图1所示，在一些实施例中，所述第一连接器11为柔性连接器。本实施例中，转向机器人通过第二连接器10对第一连接器11施加力矩，第一连接器11设置为柔性可以有部分变形，防止转向机器人施加的力将其损坏，进一步的，第一连接器11与第二连接器10连接的部分可以产生轻微的扭转，从而延长第一连接器11的使用寿命。
34.参见图1、图2和图3所示，在安装时，主体支座2经螺栓固定于底座1上，传感器安装垫片3经螺栓固定于主体支座2一端，扭矩传感器4用螺栓固定于传感器安装垫片3上，连接盘5经螺栓与扭矩传感器4相固定，横梁6与连接盘5两端经螺栓连接，基座8中间有插销孔，转接器9与基座8经插销连接，基座8用定位销与垫片7定位，基座8经螺栓与垫片7固定，轴承贯穿主体支座2另一端，轴杆穿设轴承内，垫片7固定于轴杆上端，轴杆下端与第二连接器10固定连接，第一连接器11上端与第二连接器10经螺栓固定，第一连接器11下端与固定垫片12经螺栓固定于底座1上。
35.参见图1所示，为本发明实施例提供的一种所述的转向机器人的扭矩校准装置的扭矩校准方法，其可以包括以下步骤：将所述转向机器人与所述第一连接器11和所述扭矩传感器4连接；转动所述转向机器人；计算转向机器人的扭矩示值与所述扭矩传感器4的扭矩示值之差；调整所述转向机器人，重复上述步骤，直至所述转向机器人的扭矩示值与所述扭矩传感器4的扭矩示值误差在预设范围内。通过将转向机器人与第一连接器11和扭矩传感器4连接安装，转动转向机器人后，即可通过转向机器人和扭矩传感器4的扭矩之差对转向机器人的扭矩进行校准，实现了对转向机器人扭矩参数的有效溯源。
36.在进行转向机器人力矩校准前，将被校转向机器人安装于转向机器人力矩校准装置上，连接所需线束，被校转向机器人与控制软件连接通信，具体的，拆下被校转向机器人驱动电机的底座盖板，将转接器9经三根固定螺栓安装于被校转向机器人驱动电机底座上，将被校转向机器人经转接器9的插销孔经插销连接于转向机器人力矩校准装置的基座8上；将被校转向机器人的两个平行力杆远力传感器的一端与转向机器人驱动电机两侧的力杆连接点经螺栓固定连接，平行力杆近力传感器的一端与横梁6两端的经螺栓固定连接；给扭矩传感器4稳定的电源供应，打开扭矩传感器4显示器的开关，连接转向机器人正常工作所需线束，打开操控软件实现通信连接。
37.校准时，在被校转向机器人与扭矩传感器4均不受力时，将扭矩传感器4显示清零，将被校转向机器人力矩确认零位；转动被校转向机器人转盘，使基座8的螺孔与转接器9的定位螺孔相连接并用螺栓拧紧固定。选择一运动曲线类型，例如正弦曲线类型，根据被校转向机器人力矩量程设定限位角度，操控软件控制转向机器人转动，进行动态校准，同时记录被校转向机器人力矩与扭矩传感器4的输出，被校转向机器人力矩示值与扭矩传感器4示值之差即为示值误差。
38.本发明实施例提供的一种转向机器人的扭矩校准装置及校准方法的原理为：
39.通过将转向机器人与第一连接器11连接安装，再将第一连接器11固定至底座1上，转动转向机器人后，第一连接器11可阻碍转向机器人转动，进而通过扭矩传感器4测得扭矩，从而利用转向机器人和扭矩传感器4的扭矩示值之差，对转向机器人的扭矩进行校准。
40.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
41.需要说明的是，在本发明中，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”或者其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过程、方法、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，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。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过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
42.以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。