汽车驾驶机器人国内外研究现状

交通部公路科学研究所的宋飞等发明了一种机动车自动驾驶方向控制伺服机构,该伺服机构的电动机轴与减速器的输入轴连接


1、 国外研究现状

为了提高产品设计研发的效率,缩短汽车试验的时间,国外开始研究汽车驾驶机器人,以提高汽车试验的精度和效率,这其中以美国、德国、英国等发达国家为主[2]。自上世纪90年代日本成功研制世界上第一台汽车驾驶机器人以来,德国schenck公司、大众汽车公司,英国MIRA公司、Froude Consine 公司以及Anthony best dynamics公司,美国克莱斯勒公司都研制出用于汽车性能试验用的驾驶机器人[3]。

三重大学的N. Hirata等通过驾驶机器人在驾驶测试循环中的燃油消耗考虑系统动力,在这项研究中设计出了一个控制系统,实现了驾驶试验踏板的使用和低油耗的功能[4]。忠南国立大学机电工程系的Kim.H.W等从一个移动式倒立摆系统的概念,将作为未来个人交通工具的两轮机器人车辆系统装置称为TransBot。TransBot有两种驱动方式:普通车辆模式和平衡模式,两轮平衡机构可作为狭窄繁忙的城市交通运输工具,基于线性控制器的增益调度控制方法用于不同的驱动程序。此外,所需的平衡角被指定为不同大小的驱动程序,以便有一个稳定的平衡控制性能。

奥克兰大学机械工程院的Nicholas Wong等对于驾驶机器人自动跟踪进行了研究,机器人像人类一样的方式通过旋转方向盘和踩踏板来控制汽车。被驾驶机器人驱动的自主车不要求永久性的修改,以及机器人使用PID控制器作为转向装置和踏板两者的执行器。

大众车辆动力学研究所的K.T.R.van Ende等和德国布伦瑞克技术大学R.Henze等认为车辆和转向系统的交互作用评估车辆的中心处理是非常重要的,分析车辆和转向系统动力学在方向盘小的角度输入的方法来验证仿真模型。该模型主要集中在中心处理现象和特点的描述。

松阳大学机电工程学系J.Song研究一个模型和主动前轮转向系统的控制器,两个综合动力学控制系统设计研究主动前轮系统的性能与制动和转向系统集成。其中一个8自由度车辆模型是用来测试控制器。控制器检查以及在不同的驾驶和道路条件下相比,没有刹车输入也没有转向输入[5]。

东京大学机械系统工程学院Iwasaki等人研究了基于基本连杆运动方程的仿人机器人惯性参数辨识,这种方法通常设置基本链接在躯干陀螺仪和加速计安装为了计算基本连接速度和加速度[6]。

2、 国内研究现状

国内的相关研究工作起步较晚,90年代中期许多汽车公司、研发机构和具有较高研究水平的高等学府才开始着手汽车驾驶机器人的研究工作。虽然国内的相关研发起步较晚,依然取得了很好的成绩,例如东南大学与南京汽车公司联合研发出的具有完全自主产权的DNC-1型气动式驾驶机器人和DNC-2 型气电混合式驾驶机器人填补了国内空白。DNC-3 型全电动式驾驶机器人目前正在研究当中。DNC-1型和DNC-2型已经在南汽集团技术中心和中国客车质量监督检验中心进行了长时间的多种车型的试验工作,其性能和指标已经达到了国外同类驾驶机器人的先进水平[7]。除南汽与东南大学外,一汽、上汽、奇瑞等汽车公司以及清华大学、吉林大学、重庆大学、南京理工大学等高校也在做关于驾驶机器人的研发工作,也获得了很好的成绩。

交通部公路科学研究所的宋飞等发明了一种机动车自动驾驶方向控制伺服机构,该伺服机构的电动机轴与减速器的输入轴连接,减速器的输出轴经电磁离合器、齿形同步皮带传动机构与方向盘轴机械连接。本实用新型结构紧凑,体积小,使用安全、可靠。响应智能机构指令迅速,定位精度高。适用于在智能化道路上行走的机动车[8]。

中国科学院合肥物质科学研究所的梅涛等发明的一种无人驾驶车辆转向装置及其控制方法,这也意味着在转向机械手方面我们国家又迈出了一步。该发明可实现无人驾驶车辆的自动转向控制,并可在无人驾驶和人工驾驶两种模式下自由切换且互不影响,车辆自动转向的智能化程度较高、易于装拆,并能应用于有自动回转要求的其它场合[9-10]。