基于行人腿部安全的自动化横梁保护装置及方法

技术领域

本发明涉及车辆安全工程技术领域，更具体地说，涉及一种基于行人腿部安全的自动化横梁保护装置及方法。

背景技术

随着汽车安全技术的不断发展，行人保护技术已经成为汽车安全领域的重要研究方向。中国作为全球最大的汽车市场，对于车辆安全性能的要求也越来越高。C-NCAP和C-IASI作为中国汽车安全评估的重要标准，对于行人保护的要求也越来越严格。行人保护腿部区域的考察是行人保护评估的重要指标之一，其表现好坏直接关系到行人保护的整体效果和得分。因此，如何提高车辆对于行人腿部的保护效果，成为了汽车安全领域亟待解决的问题。

在现有技术中，一些车辆采用了主动行人保护技术，如主动弹起发动机盖技术、主动弹起格栅技术等，这些技术可以通过传感器检测到行人与车辆的碰撞风险，并采取相应的措施减少对行人的伤害。然而，这些技术通常成本较高，且对于一些低端车型来说，难以实现广泛应用。因此，如何在不增加太多成本的前提下，提高车辆对于行人腿部的保护效果，成为了研究的重点和难点。

从行人保护设计的角度来看，行人保护腿部横梁应尽可能低，以便在碰撞到行人时避免伤害膝盖区域并防止腿部卷入车底造成更大伤害。对于轿车来说，由于其整体车头较低，腿部行人保护效果优于SUV车型。而SUV车型出于越野性能考虑，通常采用大接近角设计，导致抬高后的行人保护横梁与行人腿部的接触点变高，从而限制了腿部保护效果。

发明内容

本发明提供一种，旨在解决车辆大接近角设计的腿部保护横梁太高问题，在车辆和行人距离较近时自动地将横梁保护模块降低，避免行人伤害膝盖并防止腿部卷入车底而造成更大伤害，改进车辆对行人腿部的防护性能。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于行人腿部安全的自动化横梁保护装置，包括：

监测模块，所述监测模块监测车辆和行人之间的距离并发送距离数据；

控制模块，所述控制模块设置有距离阈值，所述控制模块接收所述监测模块发送的距离数据，判定距离数据是否达到距离阈值并向电机模块发送运行指令；

电机模块，所述电机模块包括电机，所述电机模块接收所述控制模块发送的运行指令，并根据指令控制电机的运行；

横梁保护模块，所述横梁保护模块置于车辆主横梁上，所述横梁保护模块与所述电机模块连接，所述电机模块控制所述横梁保护模块的下降和固定；

锁止模块，所述锁止模块包括收缩单元和锁止单元，所述锁止模块与所述横梁保护模块以及所述电机模块连接；

其中，电机模块通过控制收缩单元使横梁保护模块与主横梁分离并下降，电机模块通过控制锁止单元使横梁保护模块固定在主横梁上。

在一个实施例中，所述监测模块包括摄像头和雷达，所述摄像头采集图像信息，所述雷达采集波长信息。

在一个实施例中，所述电机模块还包括电机支架，所述电机支架固定在所述横梁保护模块上，所述电机置于所述电机支架上。

在一个实施例中，所述指令包括顺时针转动指令和逆时针转动指令，所述电机包括顺时针转动单元和逆时针转动单元，所述顺时针转动单元与顺时针转动指令连接，所述逆时针转动单元与所述逆时针转动指令连接。

在一个实施例中，所述锁止模块设置有转盘、拉杆和锁止滑块，所述转盘与所述电机的输出轴传动连接，所述拉杆的一端与所述转盘连接，另一端与所述锁止滑块连接。

在一个实施例中，所述收缩单元与所述顺时针转动单元连接，所述锁止单元与所述逆时针转动单元连接。

在一个实施例中，主横梁设置有限位槽和滑止槽，当横梁保护模块处于下降状态时，所述锁止滑块位于滑止槽，当横梁保护模块处于复位状态时，所述锁止滑块位于限位槽。

在一个实施例中，所述基于行人腿部安全的自动化横梁保护装置还包括中控显示模块，所述中控显示模块设置有开始复位按钮、已完成按钮和复位过程显示屏。

一种腿部横梁保护方法，用于实现所述基于行人腿部安全的自动化横梁保护装置，包括：

步骤S101，实时监测车辆与行人的距离，并将监测的结果发送给控制模块；

步骤S102，控制模块判断监测的距离是否超过设置的距离阈值，若未超过，则不做反馈，若超过，则进入步骤S103；

步骤S103，控制模块向电机发送下降指令，电机收到指令后运行电机，使横梁保护模块下降；

步骤S104，电机设置有下降等待时间，当时间达到所设的下降等待时间时启动电机，将横梁保护模块固定；

当需要保持下降状态时，不做反馈，当需要复位时，进入步骤S105；

步骤S105，点击中控显示模块复位过程显示屏的复位按钮，使横梁保护模块上抬并复位。

在一个实施例中，步骤S105中，点击复位按钮后，电机顺时针转动，使锁止滑块收缩，此时横梁保护模块从主横梁滑止槽内退出，横梁保护模块被上抬；

当中控显示模块显示横梁保护模块上升到限位槽时，点击中控显示模块的已完成按钮，此时电机逆时针转动，带动锁止滑块进入限位槽，完成复位。

本发明具有如下有益效果：

1、装置简单：本发明通过锁止机构的收缩和外扩来实现横梁保护模块的简单下降和固定功能，同时在结构上保持紧凑性。

2、可靠性高：本发明通过结合雷达和多功能摄像头，实现多部件多维度的同时距离检测，从而提升系统的可靠性水平。

3、维修成本低：本发明中横梁保护模块可以进行复位，不仅降低了维修成本，而且操作简便。

4、结果直观：本发明设有中控显示模块，中控显示模块可以显示横梁保护模块的复位过程，以便操作人员直观的监测。

附图说明

图1为本发明一实施例的基于行人腿部安全的自动化横梁保护装置的结构示意图；

图2为本发明一实施例的基于行人腿部安全的自动化横梁保护方法的流程示意图；

图3为本发明一实施例的基于行人腿部安全的自动化横梁保护装置的局部结构示意图；

图4为本发明一实施例的基于行人腿部安全的自动化横梁保护方法的复位流程示意图。

其中，110为摄像头；120为雷达；200为控制模块；310为电机；311为输出轴；410为限位槽；420为滑止槽；500为横梁保护模块；600为锁止模块；610为转盘；620为拉杆；630为锁止滑块。

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，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。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1为本发明一实施例的基于行人腿部安全的自动化横梁保护装置的结构示意图，所述基于行人腿部安全的自动化横梁保护装置包括：

监测模块，所述监测模块监测车辆和行人之间的距离并发送距离数据；

控制模块200，所述控制模块200设置有距离阈值，所述控制模块200接收所述监测模块发送的距离数据，判定距离数据是否达到距离阈值并向电机模块发送运行指令；

电机模块，所述电机模块包括电机310，所述电机模块接收所述控制模块200发送的运行指令，并根据指令控制电机310的运行；

横梁保护模块500，所述横梁保护模块500置于车辆主横梁上，所述横梁保护模块500与所述电机模块连接，所述电机模块控制所述横梁保护模块500下降和固定；

锁止模块600，所述锁止模块600包括收缩单元和锁止单元，所述锁止模块600与所述横梁保护模块500以及所述电机模块连接；

其中，电机模块通过控制收缩单元使横梁保护模块500与主横梁分离并下降，电机模块通过控制锁止单元使横梁保护模块500固定在主横梁上。

具体地，监测模块探测车辆和行人距离信息，并将信息传输给控制模块200，控制模块200对收到的信息进行判断，当距离达到所设置的距离阈值时，控制模块200向电机模块发送指令，此时电机310带动锁止模块600的收缩单元，使横梁保护模块500脱离主横梁，并相对于主横梁发生向下的位移，当下降到一定高度时，电机310带动锁止模块600的锁止单元，使横梁保护模块500固定在主横梁上。

在一个实施例中，所述监测模块包括摄像头110和雷达120，所述摄像头110采集图像信息，所述雷达120采集波长信息。

具体地，摄像头110通过采集图像来探测距离，主要是通过测量物体在图像中的大小和相对位置来计算距离。雷达120通过采集波长探测距离的原理是基于电磁波的传播速度和时间测量。当雷达120发射电磁波时，这些波会遇到目标物体并反射回来。反射回来的波长会被雷达120接收器接收，并根据发射和接收的时间差来计算车辆与目标物体的距离。

在一个实施例中，所述电机模块还包括电机支架，所述电机支架固定在所述横梁保护模块500上，所述电机310置于所述电机支架上。

具体地，在电机310运行时，电机310固定于横梁保护模块500，电机310通过带动电机支架控制横梁保护模块500的下降与固定。

在一个实施例中，所述指令包括顺时针转动指令和逆时针转动指令，所述电机310包括顺时针转动单元和逆时针转动单元，所述顺时针转动单元与顺时针转动指令连接，所述逆时针转动单元与所述逆时针转动指令连接。

当控制模块200向电机模块发送顺时针转动指令时，电机310会顺时针转动，锁止模块收缩，使横梁保护模块500与主横梁脱离，此时横梁保护模块500下降；

当控制模块200向电机模块发送逆时针转动指令时，电机310会逆时针转动，锁止模块锁止，使横梁保护模块500卡在主横梁上，此时横梁保护模块500固定。

在一个实施例中，如图3所示，所述锁止模块600设置有转盘311、拉杆620和锁止滑块630，所述转盘610与所述电机310的输出轴314传动连接，所述拉杆620的一端与所述转盘610连接，另一端与所述锁止滑块630连接。

具体地，当电机310进行旋转时，电机310会带动转盘610旋转，转盘610带动拉杆620旋转，拉杆620再带动锁止滑块630旋转。

进一步地，所述拉杆620在收缩单元启动时为竖向设置，在锁止单元启动时为斜向设置。当拉杆620在转盘610上竖向设置时，锁止滑块630收缩，此时电机310和横梁保护模块500脱离主横梁；当拉杆620在转盘610上斜向设置时，锁止滑块630锁止，此时电机310卡在主横梁上。

在一个实施例中，所述收缩单元与所述顺时针转动单元连接，所述锁止单元与所述逆时针转动单元连接。

具体地，当顺时针转动单元启动时，电机310会带动转盘610顺时针旋转，转盘610再带动拉杆620，拉杆620再带动锁止滑块630顺时针旋转，此时锁止滑块630收缩单元启动，锁止滑块630收缩并脱离主横梁，使横梁保护模块500也脱离主横梁；当电机310进行逆时针旋转时，电机310会带动转盘610逆时针旋转，转盘610再带动拉杆620，从而使拉杆620带动锁止滑块630逆时针旋转，此时锁止滑块630的锁止单元启动，使锁止滑块630卡在主横梁上，此时横梁保护模块500固定在主横梁上。

在一个实施例中，图3的左半部分为横梁保护模块500处于复位状态的示意图，图3的右半部分为横梁保护模块500处于下降状态的示意图，如图3所示，主横梁设置有限位槽410和滑止槽420，当横梁保护模块500处于下降状态时，所述锁止滑块630位于滑止槽420，当横梁保护模块500处于复位状态时，所述锁止滑块630位于限位槽410。

具体地，当锁止单元启动时，锁止滑块630会卡在滑止槽420或者限位槽410上。限位槽410位于滑止槽420的上端，当锁止滑块630卡在滑止槽420时，横梁保护模块500处于复位状态，此时车辆处于正常运行状态；当锁止滑块630卡在限位槽410时，横梁保护模块500处于下降保护状态，此时车辆处于腿部横梁保护自动化装置启动状态。

在一个实施例中，所述基于行人腿部安全的自动化横梁保护装置还包括中控显示模块，所述中控显示模块设置有开始复位按钮、已完成按钮和复位过程显示屏。

具体地，当碰撞发生完毕或者驾驶员及时刹车未发生碰撞时，可上抬位于低位的横梁保护模块500至初始高度，使其恢复到初始高度和状态。此时点击中控显示模块的开始复位按钮，可以使横梁保护模块500上升，完成上升后再点击已完成按钮，此时横梁保护模块500复位。

进一步地，当横梁保护模块上升时，复位过程显示屏会显示横梁保护模块的上升过程，以提供更直观的观察和监测。

图2为本发明一实施例的基于行人腿部安全的自动化横梁保护方法的流程示意图，用于实现基于行人腿部安全的自动化横梁保护装置，包括：

步骤S101，实时监测车辆与行人的距离，并将监测的结果发送给控制模块200；

步骤S102，控制模块200判断监测的距离是否超过设置的距离阈值，若未超过，则不做反馈，若超过，则进入步骤S103；

步骤S103，控制模块200向电机310发送下降指令，电机310收到指令后运行电机310，使横梁保护模块500下降；

步骤S104，电机310设置有下降等待时间，当时间达到所设的下降等待时间时启动电机310，将横梁保护模块500固定；

当需要保持下降状态时，不做反馈，当需要复位时，进入步骤S105；

步骤S105，点击中控显示模块复位过程显示屏的复位按钮，使横梁保护模块500上抬并复位。

在一个实施例中，步骤S105中，点击中控显示模块的开始复位按钮后，控制模块200启动电机310的顺时针转动单元，锁止滑块630收缩，并完成内收运动，从主横梁滑止槽420内退出，并上抬横梁保护模块500。当中控显示模块显示横梁保护模块500上升到限位槽410时，点击中控显示模块的已完成按钮，此时电机310逆时针转动，带动锁止滑块630进入限位槽410，完成复位。

复位步骤具体如图4所示，包括：

步骤S201，在中控显示模块的操作界面点击开始复位按钮；

步骤S202，控制模块200向电机310发送顺时针转动指令，使电机310带动锁止滑块630收缩；

步骤S203，当锁止滑块630收缩后，中控显示模块的操作界面显示可以开始复位腿部横梁保护模块500，完成上抬后点击已完成按钮；

步骤S204，横梁保护模块500上抬至初始设置高度；

步骤S205，操作人员点击操作界面的已完成按钮；

步骤S206，控制模块200向电机310发送逆时针转动指令，使电机310带动锁止滑块630锁止；

步骤S207，当锁止滑块630完成锁止后，中控显示模块的操作界面显示腿部横梁保护模块复位程序已完成。

具体地，当锁止滑块630从主横梁滑止槽420内退出时，中控显示模块的操作界面会提示：可以开始复位腿部横梁保护模块500，此时上抬横梁保护模块500，使横梁保护模块500的上边缘至主横梁的限位翻边处，即腿部保护横梁复位到初始设置的高度。当中控显示模块显示横梁保护模块500上升到限位槽410时，点击中控显示模块的“已完成”，此时，控制模块200给电机310逆时针转动单元发送逆时针旋转信号，锁止滑块630完成外扩运动，进入到主横梁限位槽410，锁定横梁保护模块500的位置，完成复位。

本发明具有如下有益效果：

1、装置简单：本发明通过锁止机构的收缩和外扩来实现横梁保护模块的简单下降和固定功能，同时在结构上保持紧凑性。

2、可靠性高：本发明通过结合雷达和多功能摄像头，实现多部件多维度的同时距离检测，从而提升系统的可靠性水平。

3、维修成本低：本发明中横梁保护模块可以进行复位，不仅降低了维修成本，而且操作简便。

4、结果直观：本发明设有中控显示模块，中控显示模块可以显示横梁保护模块的复位过程，以便操作人员直观的监测。

在本申请的描述中，需要说明的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

需要说明的是，在本申请中，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、物品或者装置不仅包括那些要素，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、物品或者装置所固有的要素。还需要指出的是，本申请实施方式中的方法和装置的范围不限按示出或讨论的顺序来执行功能，还可包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能，例如，可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法，并且还可以添加、省去、或组合各种步骤。另外，参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。

此外，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，在本申请的描述中使用的“连接”、“带动”类似词语应做广义理解，可以是直接的，也可以通过中间媒介间，还可以是两个元件内部的关系，领域内技术人员可根据具体情况理解其在本申请中的具体含义。

上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本申请的，熟悉本领域的人员可在不脱离本申请的申请思想的情况下，对上述实施例作出种种修改或变化，因而本申请的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。