一种自动转向控制系统、控制方法及矿用自卸车

文档序号:772804 发布日期:2021-04-09 浏览:33次 >En<

阅读说明:本技术 一种自动转向控制系统、控制方法及矿用自卸车 (Automatic steering control system, control method and mining dump truck ) 是由 王林 周小歆 邵中青 于 2021-01-18 设计创作,主要内容包括:本发明涉及自动驾驶技术领域,具体公开了一种自动转向控制系统、控制方法及矿用自卸车,自动转向控制系统包括方向盘、驱动件、转向器、转向油缸、驱动桥、轮边总成和转角传感器,驱动件与方向盘连接,且能够驱动方向盘转动,转向器与方向盘连接,转向器具有进油口和出油口,进油口能与出油口连通或断开;液压油可由进油口输入,转向器的出油口连接转向油缸,转向油缸的活塞杆连接轮边总成且能驱动轮边总成转向,车辆的转向过程中,通过转角传感器获取车辆的实时转动角度,并与车辆需要转动的目标转向角度进行比较,若两者不等,可通过驱动件驱动方向盘转动以调整车辆的实时转动角度并直至两者相等,可保证车辆转向控制准确。(The invention relates to the technical field of automatic driving, and particularly discloses an automatic steering control system, a control method and a mining dump truck, wherein the automatic steering control system comprises a steering wheel, a driving part, a steering gear, a steering oil cylinder, a drive axle, a wheel side assembly and a corner sensor, the driving part is connected with the steering wheel and can drive the steering wheel to rotate, the steering gear is connected with the steering wheel, the steering gear is provided with an oil inlet and an oil outlet, and the oil inlet can be communicated with or disconnected from the oil outlet; the hydraulic oil can be input from the oil inlet, the oil outlet of the steering gear is connected with the steering oil cylinder, the piston rod of the steering oil cylinder is connected with the wheel side assembly and can drive the wheel side assembly to steer, in the steering process of the vehicle, the real-time turning angle of the vehicle is obtained through the turning angle sensor and is compared with the target turning angle required to be turned by the vehicle, if the real-time turning angle of the vehicle is not equal to the target turning angle required to be turned by the vehicle, the steering wheel can be driven to rotate through the driving piece to adjust the real-time turning angle of the.)

一种自动转向控制系统、控制方法及矿用自卸车

技术领域

本发明涉及自动驾驶技术领域,尤其涉及一种自动转向控制系统、控制方法及矿用自卸车。

背景技术

随着科学技术的不断发展,现代的生活和工作场景逐渐进入到无人化时代。智慧矿山智能开采理念已经逐步成为未来矿山开采发展趋势。其中,在矿山机械的无人化技术发展中,汽车的无人化驾驶技术也取得较大的技术进步。

在非道路宽体车领域内,无人驾驶技术有其特殊优势:路况简单、工作场景相对封闭、工作循环重复单一、人员相对不密集、社会环境相对独立等优势。因此,非道路宽体自卸车自动化、智能化及时发展更加快速。同时客户为提高运输效率,降低用人成本,智能化车型需求也越来越迫切。

现有的宽体自卸车在实现无人驾驶时,如何保证转向自动控制精度至关重要,因此,亟需一种自动转向控制系统、控制方法及矿用自卸车解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于:提供一种自动转向控制系统、控制方法及矿用自卸车,以保证转向控制精度。

一方面,本发明提供一种自动转向控制系统,该自动转向控制系统包括:

方向盘;

驱动件,与所述方向盘连接,且能够驱动所述方向盘转动;

转向器,与所述方向盘连接,所述转向器具有进油口和出油口,所述进油口能与所述出油口连通或断开;

转向油缸,所述出油口连接所述转向油缸;

驱动桥,所述转向油缸设置于所述驱动桥;

轮边总成,所述转向油缸的活塞杆连接所述轮边总成,且所述转向油缸用于驱动所述轮边总成转向;

转角传感器,用于检测所述轮边总成的转动角度。

作为自动转向控制系统的优选技术方案,还包括设置于所述驱动桥的底座,以及与所述轮边总成连接的连杆组件,所述转角传感器包括壳体和转动件,所述壳体设置于所述底座,所述连杆组件连接所述转动件。

作为自动转向控制系统的优选技术方案,所述连杆组件包括球铰的第一连杆和第二连杆,所述第一连杆连接所述转动件,所述第二连杆连接所述轮边总成。

作为自动转向控制系统的优选技术方案,还包括液压泵,所述液压泵连接油箱且用于向所述进油口供油。

作为自动转向控制系统的优选技术方案,还包括优先阀,所述优先阀具有输入口、输出口和回油口,所述输入口连接所述液压泵,所述输出口连接所述进油口,所述回油口连接所述油箱。

作为自动转向控制系统的优选技术方案,所述驱动件为电机。

作为自动转向控制系统的优选技术方案,所述电机的供电电压不低于24V,所述电机的最大输出扭矩不低于25Nm,所述电机的最高通讯速率不低于100Hz。

作为自动转向控制系统的优选技术方案,所述转角传感器响应频率不低于1000Hz。

另一方面,本发明提供一种上述任一方案中所述的自动转向控制系统的控制方法,包括:

S100:获取转向信息,转向信息包括目标转向角度;

S200:驱动件驱动方向盘沿第一方向转动;

S300:获取轮边总成的实时转向角度;

S400:比较目标转向角度和实时转向角度的大小;

若目标转向角度大于实时转向角度;则执行S500;若目标转向角度小于实时转向角度,则执行S600;若目标转向角度等于实时转向角度;则执行S700;

S500:驱动件驱动方向盘继续沿第一方向转动,并返回S300;

S600:驱动件驱动方向盘沿第二方向转动,所述第二方向和所述第一方向相反,并返回S300;

S700:驱动件停止。

再一方面,本发明提供一种矿用自卸车,包括任一上述方案中所述的自动转向控制系统。

本发明的有益效果为:

本发明提供一种自动转向控制系统、控制方法及矿用自卸车,该自动转向控制系统包括方向盘、驱动件、转向器、转向油缸、驱动桥、轮边总成和转角传感器。其中,驱动件与方向盘连接,且能够驱动方向盘转动。转向器与方向盘连接,转向器具有进油口和出油口,进油口能与出油口连通或断开;液压油可由进油口输入,转向器的出油口连接转向油缸,转向油缸的活塞杆连接轮边总成且能驱动轮边总成转向。转角传感器用于检测轮边总成的转动角度。在车辆的转向过程中,通过转角传感器获取车辆的实时转动角度,并与车辆需要转动的目标转向角度进行比较,可判断车辆是否转动到位,若转动未到位,可通过驱动件驱动方向盘转动以调整车辆的实时转动角度,直至车辆的实时转动角度和目标转动角度相等,可保证车辆转向控制准确。

附图说明

图1为本发明实施例中自动转向控制系统的结构示意图;

图2为图1中A处的放大示图;

图3为本发明实施例中自动转向控制系统的控制方法的流程图。

图中:

1、方向盘;2、转向器;3、转向油缸;4、驱动桥;5、轮边总成;6、转角传感器;7、底座;8、第一连杆;9、第二连杆;10、液压泵;11、优先阀。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明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。

在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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。此外,术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中,术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置,而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明的描述中,需要说明的是,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,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。

如图1~2所示,本实施例提供一种自动转向控制系统,该自动转向控制系统包括方向盘1、驱动件(附图中未示出)、转向器2、转向油缸3、驱动桥4、轮边总成5和转角传感器6。其中,驱动件与方向盘1连接,且能够驱动方向盘1转动。转向器2与方向盘1连接,转向器2具有进油口和出油口,进油口能与出油口连通或断开;液压油可由进油口输入,转向器2的出油口连接转向油缸3,转向油缸3的活塞杆连接轮边总成5且能驱动轮边总成5转向。具体地,转向器2包括阀体和设置于阀体内的阀芯,方向盘1可带动阀芯转动,阀芯通过转动调节进油口和出油口之间的开度,可以理解的是,轮边总成5与驱动桥4球铰,当车辆沿正前方向或正后方向行驶时,阀芯隔断进油口和出油口,当车辆左转向或右转向时,阀芯连通进油口和出油口连通,并且随车辆转向角度的增大,进油口和出油口之间的开度也增大,从而输入至转向油缸3的液压油的油压也会增大,以驱动转向油缸3的活塞杆进一步输出,转向油缸3驱动轮边总成5增大转向角度。转角传感器6用于检测轮边总成5的转动角度,并可反馈给控制器。

本实施例提供的转向控制系统,在车辆的转向过程中,通过转角传感器6获取车辆的实时转动角度,并与车辆需要转动的目标转向角度进行比较,可判断车辆是否转动到位,当车辆未转动到位时,可通过驱动件驱动方向盘1转动以增大或减小车辆的实时转动角度,并直至车辆的转向角度达到目标转向角度,如此可实现对车辆转向的闭环控制,保证车辆转向控制准确。

本实施例中,驱动件为电机,在其他的实施例中,驱动件还可替代为油缸,与油缸连接的齿条,和设置于方向盘1的齿轮,齿轮和齿条啮合。优选地,电机的供电电压不低于24V,电机的最大输出扭矩不低于25Nm,电机的最高通讯速率不低于100Hz。进一步优选地,转角传感器6响应频率不低于1000Hz。

可以理解的是,驱动桥4的两端分别设有轮边总成5,驱动桥4上设有两个转向油缸3,两个转向油缸3的活塞杆分别与两个驱动桥4连接。

可选地,自动转向控制系统还包括设置于驱动桥4的底座7,以及与轮边总成5连接的连杆组件,转角传感器6包括壳体和转动件,壳体设置于底座7,连杆组件连接转动件。当轮边总成5转向时,连杆组件带动转动件同步转动,从而可通过转角传感器6获取车辆的实时转动角度。进一步优选地,连杆组件包括球铰的第一连杆8和第二连杆9,第一连杆8连接转动件,第二连杆9连接轮边总成5。由于轮边总成5在车辆转向时,不仅相对驱动桥4沿车辆的宽度方向摆动,而且还会产生侧斜,通过设置球铰的第一连杆8和第二连杆9,可避免干涉。

可选地,自动转向控制系统还包括液压泵10,液压泵10连接油箱且用于向进油口供油。优选地,自动转向控制系统还包括优先阀11,优先阀11具有输入口、输出口和回油口,输入口连接液压泵10,输出口连接进油口,回油口连接油箱。优先阀11可将液压油输送至转向器2或者油箱,并且,当转向器2的进油口和出油口连通时,优先阀11的输入口和输出口连通,液压油经优先阀11输送至转向器2,当进油口和出油口断开连通时,优先阀11的输入口和回油口连通,液压油经优先阀11回流至油箱。

本实施例还提供一种矿用自卸车,包括上述方案中的自动转向控制系统。优选地,矿用自卸车为无人驾驶车辆。

如图3所示,本实施例还提供一种自动转向控制系统的控制方法,该自动转向控制系统的控制方法通过上述自动转向控制系统实施。具体地,该自动转向控制系统的控制方法包括:

S100:获取转向信息,转向信息包括目标转向角度。

其中,转向信息可由人工在控制面板上输入,亦可由设置于矿用自卸车的整车控制器自动判定。

S200:驱动件驱动方向盘1沿第一方向转动。

当驱动件驱动方向盘1沿第一方向转动时,方向盘1带动转向器2的阀芯转动,转向器2的进油口和出油口连通,优先阀11的输入口和输出口连通,液压油在液压泵10的驱动下,经优先阀11和转向器2输送至转向油缸3,转向油缸3的活塞杆伸出,以驱动轮边总成5转向。

S300:获取轮边总成5的实时转向角度。

当轮边总成5转向时,轮边总成5通过第一连杆8和第二连杆9带动转角传感器6转动,从而可通过转角传感器6检测轮边总成5的转动角度。

S400:比较目标转向角度和实时转向角度的大小;

若目标转向角度大于实时转向角度;则执行S500;若目标转向角度小于实时转向角度,则执行S600;若目标转向角度等于实时转向角度;则执行S700;

S500:驱动件驱动方向盘1继续沿第一方向转动,并返回S300;

S600:驱动件驱动方向盘1沿第二方向转动,第二方向和第一方向相反,并返回S300;

S700:驱动件停止。

通过将目标转向角度和实时转向角度进行比较,当目标转向角度小于实时转向角度时,驱动件驱动方向盘1继续沿第一方向转动以使实时转向角度增大当目标转向角度大于实时转向角度时,驱动件驱动方向盘1沿第二方向转动以使实时转向角度减小,当目标转向角度等于实时转向角度时,驱动件停止,可保证实时转向角度和目标转向角度一致。

显然,本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

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