一种无人驾驶驱动桥及控制系统

技术领域：

本发明属于驱动桥技术领域，具体涉及一种无人驾驶驱动桥及控制系统。

背景技术：

驱动桥作为车辆的动力传输装置，通过控制发动机的输出功率和传动装置的工作状态，将动力传递给车轮，推动车辆前进。驱动桥与无人驾驶技术密切相关，传统的电动车辆根据驱动桥对电控和驱动系统进行速度、方向和制动等方面的控制和布局，以实现车辆的自主驾驶和操作。

然而，大部分无人驾驶系统对于车辆速度、方向和制动等状态的控制是基于各自独立的控制模块组成的，较少能够通过驱动桥整合车辆的行驶状态，以协调对无人驾驶的控制，导致车辆行驶的安全性得不到保障。例如，一些工业车辆的载货重量通常较大，无人驾驶系统在未考虑车辆重量和速度的情况下作出紧急制动的控制，可能由于货物的惯性对车辆造成损伤和危害。因此，对于车辆驱动桥的整合能力和协调控制能力是无人驾驶系统值得进一步完善的技术问题。

发明内容：

为解决上述技术问题，本发明提供一种无人驾驶驱动桥及控制系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

第一方面，本发明提供了一种无人驾驶驱动桥，包括驱动桥总成、伺服电机、伺服控制器、毫米波雷达、转速传感器、热敏传感器和称重传感器，其中：

驱动桥总成，包括单级或多级减速总成、左桥壳、右桥壳、左半轴、右半轴、轮毂总成和带电子驻车功能的制动器总成，左桥壳、右桥壳的端部均转动安装有轮毂总成，左半轴、右半轴端部与对应的轮毂总成固定连接，轮毂总成上设置制动盘，左桥壳、右桥壳的端部还设置有电子制动钳总成，制动盘的一部分位于电子制动钳总成中；

伺服电机，安装于驱动桥减速器输入端，伺服电机内设置有转速传感器、热敏传感器和称重传感器；

伺服控制器，连接伺服电机、毫米波雷达和转速传感器；

进一步地，所述驱动桥总成中，所述带电子驻车功能的制动钳总成可实现电子驻车和调节制动力矩功能，电子驻车模块与控制器相连可根据车辆行驶数据进行减速和紧急制动。

进一步地，所述伺服电机，用于输出转速与力矩到驱动桥，以驱动车辆和设备行驶，并电机内的转速传感器、热敏传感器和称重传感器实时监测车辆速度、电机温度和载重；

进一步地，所述伺服控制器，用于下达和传输控制指令，控制伺服电机运转状态；

进一步地，所述毫米波雷达，用于监测运动部件与障碍物的距离，实时检测驱动桥或设备的运行速度和障碍物相对距离。

第二方面，本发明还提供了一种无人驾驶驱动桥控制系统，应用于上述的一种无人驾驶驱动桥，所述的无人驾驶驱动桥控制系统，用于接收和处理驱动桥总成、伺服控制器和伺服电机所传输的信息，并采用自动协调驾驶方法对车辆的驾驶状态进行整合和控制，包括以下步骤：

S1：实时监测车辆速度、载重、电机温度、与障碍物的距离和障碍物的速度；

S2：根据车辆载重，对车辆实施不同的驾驶速度控制策略，包括安全速度策略和正常速度策略，其中：

安全速度策略：当车辆载重大于安全载重阈值G时，控制车速范围为V

正常速度策略：当车辆载重小于安全载重阈值G时，控制车速范围为V

S3：根据车辆载重、与障碍物的距离和障碍物的速度，对车辆实施不同的制动控制策略，包括减速策略、正常行驶策略、正常制动停车策略和提前制动停车策略，其中：

减速策略：当车辆载重大于安全载重阈值G，与障碍物的距离大于安全距离阈值L

正常行驶策略：当车辆载重小于安全载重阈值G，与障碍物的距离大于安全距离阈值L

正常制动停车策略：当车辆载重小于安全载重阈值G，与障碍物的距离小于安全距离阈值L

提前制动停车策略：当车辆载重大于安全载重阈值G，与障碍物的距离小于安全距离阈值L

本发明的有益效果：

(1)驱动桥总成与控制系统整合设置，提高车辆适配性和稳定性，模块化设计及适配模式，一次满足整车和设备的机械和控制性能要求，避免整车二次适配带来的影响，解决了现有技术中车辆驱动桥的整合能力差的技术问题；

(2)通过无人驾驶驱动桥控制系统连接驱动桥总成、伺服控制器和伺服电机，实时接收和监测车辆行驶状态，并采用自动协调驾驶方法，根据车辆速度、载重、与障碍物的距离和障碍物速度制定不同的行驶策略，解决了现有技术中无人驾驶控制不协调的问题，提高了无人驾驶的安全性。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步地说明。

图1为本发明中一种无人驾驶驱动桥控制系统的流程示意图；

图2为本发明中一种无人驾驶驱动桥的结构示意图，

附图标记说明如下：

1、电子制动钳总成；

2、驱动桥总成；

3、带电子驻车功能的制动钳总成；

4、毫米波雷达；

5、伺服电机；

6、伺服控制器；

7、转速传感器；

8、热敏传感器。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

请参阅图2，本发明提供了一种无人驾驶驱动桥，包括驱动桥总成2、伺服电机5、伺服控制器6、毫米波雷达4、转速传感器7、热敏传感器8和称重传感器，其中：

驱动桥总成2，包括单级或多级减速总成、左桥壳、右桥壳、左半轴、右半轴、轮毂总成和带电子驻车功能的制动钳总成3，左桥壳、右桥壳的端部均转动安装有轮毂总成，左半轴、右半轴端部与对应的轮毂总成固定连接，轮毂总成上设置制动盘，左桥壳、右桥壳的端部还设置有电子制动钳总成1，制动盘的一部分位于电子制动钳总成1中；

伺服电机5，安装于驱动桥减速器输入端，伺服电机5内设置有转速传感器7、热敏传感器8和称重传感器；

伺服控制器6，连接伺服电机5、毫米波雷达4和转速传感器7；

进一步地，所述驱动桥总成2中，所述带电子驻车功能的制动钳总成3可实现电子驻车和调节制动力矩功能，所述带电子驻车功能的制动钳总成3与控制器相连可根据车辆行驶数据进行减速和紧急制动。

进一步地，所述伺服电机5，用于输出转速与力矩到驱动桥，以驱动车辆和设备行驶，并通过电机内的转速传感器7、热敏传感器8和称重传感器实时监测车辆速度、电机温度和载货重量。

进一步地，所述伺服控制器6，用于下达和传输控制指令，控制伺服电机5运转状态。

进一步地，所述毫米波雷达4，用于监测运动部件与障碍物的距离，实时检测驱动桥或设备的运行速度和障碍物相对距离。

本实施例中，通过将伺服控制器6、伺服电机5、毫米波雷达4、转速传感器7、热敏传感器8和称重传感器整合在一个驱动桥总成2，提高了车辆适配性和稳定性，是无人驾驶驱动桥能够根据车速、载货重量和安全距离而实现协调驾驶的结构基础。伺服控制器6加伺服电机5，实现了驱动的精准控制，带电子驻车功能配合控制器实现自动减速和主动刹车，毫米波雷达4实施检测位移量和速度，提高定位精度，转速传感器7实时上传速度信息，热敏传感器8实时监测运转部件温度，称重传感器实时监测车辆载重。

请参阅图1，本发明还提供了一种无人驾驶驱动桥控制系统，连接上述驱动桥的驱动桥总成2、伺服控制器6和伺服电机5，用于接收和处理驱动桥总成2、伺服控制器6和伺服电机5所传输的信息，并采用自动协调驾驶方法对车辆的驾驶状态进行整合和控制，包括以下步骤：

S1：实时监测车辆速度、载重、电机温度、与障碍物的距离和障碍物的速度；

S2：根据车辆载重，对车辆实施不同的驾驶速度控制策略，包括安全速度策略和正常速度策略，其中：

安全速度策略：当车辆载重大于安全载重阈值G时，控制车速范围为V

正常速度策略：当车辆载重小于安全载重阈值G时，控制车速范围为V

S3：根据车辆载重、与障碍物的距离和障碍物的速度，对车辆实施不同的制动控制策略，包括减速策略、正常行驶策略、正常制动停车策略和提前制动停车策略，其中：

减速策略：当车辆载重大于安全载重阈值G，与障碍物的距离大于安全距离阈值L

正常行驶策略：当车辆载重小于安全载重阈值G，与障碍物的距离大于安全距离阈值L

正常制动停车策略：当车辆载重小于安全载重阈值G，与障碍物的距离小于安全距离阈值L

提前制动停车策略：当车辆载重大于安全载重阈值G，与障碍物的距离小于安全距离阈值L1，车辆速度大于障碍物速度时，控制车辆提前并且缓慢地制动停车。

本实施例中，基于无人驾驶驱动桥总成2对伺服控制器6、伺服电机5、毫米波雷达4、转速传感器7、热敏传感器8和称重传感器的整合，实现了无人驾驶驱动桥控制系统对车辆驾驶状态的整合，从而使系统能够实时检测车速、载货重量和安全距离，并利用自动协调驾驶方法实现对车辆无人驾驶的协调控制。

在实施例中，更多考虑无人驾驶车辆的载重所带来的安全问题，因此自动协调驾驶方法在对于车辆载重超过安全载重阈值的情况，设定的行驶速度范围比为超重时的小，设定的与障碍物的安全距离阈值也相对较大，并且认为在紧急情况下，车辆需要提前并且缓慢地制动停车，以防止车辆承载的货物由于惯性对车辆及人员带来伤害。

本发明的有益效果：

(1)驱动桥总成与控制系统整合设置，提高车辆适配性和稳定性，模块化设计及适配模式，一次满足整车和设备的机械和控制性能要求，避免整车二次适配带来的影响，解决了现有技术中车辆驱动桥的整合能力差的技术问题；

(2)通过无人驾驶驱动桥控制系统连接驱动桥总成、伺服控制器和伺服电机，实时接收和监测车辆行驶状态，并采用自动协调驾驶方法，根据车辆速度、载重、与障碍物的距离和障碍物速度制定不同的行驶策略，解决了现有技术中无人驾驶控制不协调的问题，提高了无人驾驶的安全性。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。