小比例仿真车无人车机械结构系统的制作方法

1.本实用新型属于仿真无人车技术领域，具体涉及一种小比例仿真车无人车机械结构系统。


背景技术：

2.无人车的驾驶系统都基于市场上乘用车和商用车机械结构进行改造，此种方式验证后的驾驶系统更能直接的应用于实际生活中，因此，小比例仿真车无人车机械结构系统的设计对无人车仿真实验更具有价值作用。
3.市场上现有的小比例无人车大多采用的结构为四轮毂电机四驱动或四轮双电机差速双驱动，采用无悬挂结构或简单自适应悬挂结构，其转向仿真和驱动方式仿真方式较差，导致无法模拟实际真车的仿真形态，仿真实验数据的参考性较小。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种小比例仿真车无人车机械结构系统。本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
5.本实用新型提供了一种小比例仿真车无人车机械结构系统，包括：安装在所述小比例无人车上的仿真驱动系统、仿真转向系统和仿真悬挂系统，其中，
6.所述仿真驱动系统包括连接的单电机四驱模块和差速器模块，其中，所述差速器模块与所述小比例无人车的车轮连接，所述单电机四驱模块产生的驱动动力，通过所述差速器模块分别传递至所述小比例无人车的车轮，实现所述小比例无人车的四驱驱动；
7.所述仿真转向系统包括舵机线性控制模块和阿克曼转向结构，其中，所述舵机线性控制模块和所述阿克曼转向结构均与所述小比例无人车的前轮连接，所述舵机线性控制模块通过转向轴带动所述小比例无人车的前轮转向，利用所述阿克曼转向结构实现所述小比例无人车的阿克曼转向；
8.所述仿真悬挂系统为四轮独立悬挂系统。
9.在本实用新型的一个实施例中，所述差速器模块包括前差速器、中差速器以及后差速器，其中，
10.所述单电机四驱模块与所述中差速器连接；
11.所述中差速器通过传动轴分别与所述前差速器和所述后差速器连接；
12.所述前差速器通过传动轴与所述小比例无人车的前车轮连接；
13.所述后差速器通过传动轴与所述小比例无人车的后车轮连接。
14.在本实用新型的一个实施例中，在所述仿真转向系统中设置主销后倾和主销内倾，其中，主销后倾角为10
°
，主销内倾角为10
°
。
15.在本实用新型的一个实施例中，所述舵机线性控制模块包括数字舵机和反馈单元，所述反馈单元用于将所述数字舵机的转动信号发送至上位机，以获取所述小比例无人车的转向信息。
16.在本实用新型的一个实施例中，所述小比例无人车机械结构系统还包括编码器，所述编码器与所述单电机四驱模块连接，所述编码器用于获取所述单电机四驱模块的运动信号，并将其转换为电信号传输至所述上位机，以获取所述小比例无人车的运动信息。
17.与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
18.本实用新型的小比例仿真车无人车机械结构系统，通过设置的仿真驱动系统和仿真转向系统，模拟真车的驱动和转向，采用四轮独立悬挂系统作为仿真悬挂系统，使得车轮与车轮彼此之间的运行相互独立，该机械结构系统更为贴近实际真车的仿真形态，提高了仿真实验数据的参考性。
19.上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
20.图1是本实用新型实施例提供的一种小比例仿真车无人车机械结构系统的结构框图；
21.图2是本实用新型实施例提供的一种小比例仿真车无人车机械结构系统的示意图；
22.图3是本实用新型实施例提供的主销内倾的结构示意图；
23.图4是本实用新型实施例提供的主销后倾的结构示意图；
24.图5是本实用新型实施例提供的独立悬挂系统的结构示意图。
具体实施方式
25.为了进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及具体实施方式，对依据本实用新型提出的一种小比例仿真车无人车机械结构系统进行详细说明。
26.有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合附图的具体实施方式详细说明中即可清楚地呈现。通过具体实施方式的说明，可对本实用新型为达成预定目的所采取的技术手段及功效进行更加深入且具体地了解，然而所附附图仅是提供参考与说明之用，并非用来对本实用新型的技术方案加以限制。
27.实施例一
28.请结合参见图1和图2，图1是本实用新型实施例提供的一种小比例仿真车无人车机械结构系统的结构框图，图2是本实用新型实施例提供的一种小比例仿真车无人车机械结构系统的示意图。如图所示，本实施例的小比例仿真车无人车机械结构系统，包括：安装在小比例无人车上的仿真驱动系统、仿真转向系统和仿真悬挂系统。
29.其中，仿真驱动系统用于为小比例无人车的运行提供动力；仿真转向系统用于实现小比例无人车的转向运动；仿真悬挂系统用于实现小比例无人车的4个车轮在运行中互不影响。
30.具体地，仿真驱动系统包括连接的单电机四驱模块和差速器模块，其中，差速器模块与小比例无人车的车轮连接，单电机四驱模块产生的驱动动力，通过差速器模块分别传
递至小比例无人车的车轮，实现小比例无人车的四驱驱动。
31.在本实施例中，差速器模块包括前差速器、中差速器以及后差速器，其中，单电机四驱模块与中差速器连接；中差速器通过传动轴分别与前差速器和后差速器连接；前差速器通过传动轴与小比例无人车的前车轮连接；后差速器通过传动轴与小比例无人车的后车轮连接。
32.在本实施例中，可选地，单电机四驱模块为驱动电机。
33.在本实施例中，单电机四驱模块产生动力，通过中差速器以及传动轴分别传递至前差速器和后差速器，再由前差速器和后差速器经传动半轴分别传递至小比例无人车的前轮的左、右车轮中，以及后轮的左、右车轮中，从而实现四驱驱动。
34.在本实施例中，差速器模块包括前差速器、中差速器以及后差速器，类似于真车，该差速器模块能够使左、右(或前、后)驱动轮实现以不同转速转动的机构。当小比例无人车转弯行驶或在不平路面上行驶时，使左右车轮以不同转速滚动，即保证两侧驱动车轮作纯滚动运动。前差速器和后差速器是为了调整左右轮的转速差而设置的。在四轮驱动时，为了驱动四个车轮，必须将所有的车轮连接起来，如果将四个车轮机械连接在一起，汽车在曲线行驶的时候就不能以相同的速度旋转，为了能让汽车曲线行驶旋转速度基本一致性，需要加入中间差速器用以调整前后轮的转速差。
35.本实施例的单电机四驱模块更加贴近实际真车，而且节能利于控制，另外，通过差速器模块，可以减小转弯半径，降低轮胎等运动件的磨损。
36.进一步地，仿真转向系统包括舵机线性控制模块和阿克曼转向结构，其中，舵机线性控制模块和阿克曼转向结构均与小比例无人车的前轮连接，舵机线性控制模块通过转向轴带动小比例无人车的前轮转向，利用阿克曼转向结构实现小比例无人车的阿克曼转向；
37.在本实施例中，舵机线性控制模块包括数字舵机和反馈单元，数字舵机用于控制前轮转向，反馈单元用于将数字舵机的转动信号发送至上位机，以获取小比例无人车的转向信息。
38.在本实施例中，小比例无人车的转向信息包括小比例无人车的转向角度和转向方向。
39.在本实施例中，可选地，数字舵机4的型号为pd6221，其内置的反馈模块，作为反馈单元将数字舵机的转动信号发送至上位机。
40.在本实施例中，可选地，阿克曼转向结构采用四连杆的相等曲柄。具体地，阿克曼转向是指在车辆转弯的时候，利用四连杆的相等曲柄，让左右两个车轮的转向角度存在一定差异，使四个轮子路径的圆心大致上交会于后轴延长线上的瞬时转向中心，从而模拟在真实情况下，车轮的真实行进方向，让车辆可以顺畅的转弯。这是由于车辆在转弯的时候，车辆所绕圆心的位置是唯一的，而左右两个车轮到此圆心的距离不同，这就意味着左右两个车轮所绕角度不同，若两车轮方向一致，则会发生一定的侧滑，增大车轮的磨损。
41.在本实施例中，利用阿克曼转向结构实现小比例无人车的阿克曼转向，可以减小车辆转弯时因内、外侧轮转弯半径不一致导致的轮胎加速磨损和车辆推头现象，减小转弯半径。
42.进一步地，本实施例中，在仿真转向系统中设置主销后倾和主销内倾，主销(kingpin)是传统汽车上转向轮转向时的回转中心，是一根较粗的销轴，把它作为转向轮的
转向轴线的代名词，认为转向轮在转向时，是以主销为轴线向左右转动的。主销后倾是将主销(即转向轴线)的上端略向后倾斜。从汽车的侧面看去，主销轴线与通过前轮中心的垂线之间形成一个夹角，即主销后倾角，如图4所示，图4是本实用新型实施例提供的主销后倾的结构示意图，在本实施例中，主销后倾角为10
°
。主销内倾是将主销(即转向轴线)的上端略向车辆内倾斜。从汽车的正面看去，主销轴线与通过前轮中心的垂线之间形成一个夹角，即主销内倾角，如图3所示，图3是本实用新型实施例提供的主销内倾的结构示意图，在本实施例中，主销内倾角为10
°
。
43.需要说明的是，主销后倾和主销内倾都有使转向轮自动回正的作用。但主销后倾的回正作用与车速有关，而主销内倾的回正作用与车速无关。因此，高速时主要靠主销后倾的作用，而低速时主要靠主销内倾的作用。
44.进一步地，在本实施例中，仿真悬挂系统为四轮独立悬挂系统，四轮独立悬挂指四个轮子都采用独立悬挂的方式与车轮连接，独立悬挂指左右两个车轮没连在一根刚性车轴上，通过连杆，弹簧与车身连接，车轮与车轮彼此之间相互独立，车轮不会因受到路面冲击时而影响到其他轮子的运作。请参见图5，图5是本实用新型实施例提供的独立悬挂系统的结构示意图，如图所示，在本实施例中，独立悬挂系统包括：液压避震装置，悬挂摆臂装置和转向杯。
45.本实施例的四轮独立悬挂系统，使得小比例无人车的两侧车轮可以单独运动互不影响，减小了非簧载质量，有利于车辆的平顺性，而且采用断开式车桥，可以降低发动机位置，降低整车重心，而且车轮运动空间较大，可以降低悬架刚度，改善平顺性，更加贴近实际真车的仿真形态。
46.进一步地，小比例无人车机械结构系统还包括编码器，编码器与单电机四驱模块连接，编码器用于获取单电机四驱模块的运动信号，并将其转换为电信号传输至上位机，以获取小比例无人车的运动信息。
47.在本实施例中，小比例无人车的运动信息包括小比例无人车的运行速度和运动位移。
48.可选地，编码器安装在驱动电机的轴心处，编码器通过齿轮与驱动电机连接。
49.在小比例无人车运行的过程中，通过编码器和驱动电机同步转动，同时编码器实时将采集的驱动电机的运动信号，转换为电信号发送至上位机，以获取小比例无人车的运动信息。
50.在本实施例中，可选地，编码器2的型号mt6816。
51.本实用新型的小比例仿真车无人车机械结构系统，通过设置的仿真驱动系统和仿真转向系统，模拟真车的驱动和转向，采用四轮独立悬挂系统作为仿真悬挂系统，使得车轮与车轮彼此之间的运行相互独立，该机械结构系统更为贴近实际真车的仿真形态，提高了仿真实验数据的参考性。
52.应当说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者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。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物品或者设备中还存在另外的相同要素。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是
间接的。
53.以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

技术特征：
1.一种小比例仿真车无人车机械结构系统，其特征在于，包括：安装在所述小比例无人车上的仿真驱动系统、仿真转向系统和仿真悬挂系统，其中，所述仿真驱动系统包括连接的单电机四驱模块和差速器模块，其中，所述差速器模块与所述小比例无人车的车轮连接，所述单电机四驱模块产生的驱动动力，通过所述差速器模块分别传递至所述小比例无人车的车轮，实现所述小比例无人车的四驱驱动；所述仿真转向系统包括舵机线性控制模块和阿克曼转向结构，其中，所述舵机线性控制模块和所述阿克曼转向结构均与所述小比例无人车的前轮连接，所述舵机线性控制模块通过转向轴带动所述小比例无人车的前轮转向，利用所述阿克曼转向结构实现所述小比例无人车的阿克曼转向；所述仿真悬挂系统为四轮独立悬挂系统。2.根据权利要求1所述的小比例仿真车无人车机械结构系统，其特征在于，所述差速器模块包括前差速器、中差速器以及后差速器，其中，所述单电机四驱模块与所述中差速器连接；所述中差速器通过传动轴分别与所述前差速器和所述后差速器连接；所述前差速器通过传动轴与所述小比例无人车的前车轮连接；所述后差速器通过传动轴与所述小比例无人车的后车轮连接。3.根据权利要求1所述的小比例仿真车无人车机械结构系统，其特征在于，在所述仿真转向系统中设置主销后倾和主销内倾，其中，主销后倾角为10
°
，主销内倾角为10
°
。4.根据权利要求1所述的小比例仿真车无人车机械结构系统，其特征在于，所述舵机线性控制模块包括数字舵机和反馈单元，所述反馈单元用于将所述数字舵机的转动信号发送至上位机，以获取所述小比例无人车的转向信息。5.根据权利要求4所述的小比例仿真车无人车机械结构系统，其特征在于，所述小比例无人车机械结构系统还包括编码器，所述编码器与所述单电机四驱模块连接，所述编码器用于获取所述单电机四驱模块的运动信号，并将其转换为电信号传输至所述上位机，以获取所述小比例无人车的运动信息。

技术总结
本实用新型涉及一种小比例仿真车无人车机械结构系统，包括：安装在小比例无人车上的仿真驱动系统、仿真转向系统和仿真悬挂系统，仿真驱动系统用于为小比例无人车的运行提供动力；仿真转向系统用于实现小比例无人车的转向运动；仿真悬挂系统用于实现小比例无人车的4个车轮在运行中互不影响。本实用新型的小比例仿真车无人车机械结构系统，通过设置的仿真驱动系统和仿真转向系统，模拟真车的驱动和转向，采用四轮独立悬挂系统作为仿真悬挂系统，使得车轮与车轮彼此之间的运行相互独立，该机械结构系统更为贴近实际真车的仿真形态，提高了仿真实验数据的参考性。了仿真实验数据的参考性。了仿真实验数据的参考性。


技术研发人员：王琨 刘山榛 田博 李文韬
受保护的技术使用者：西安天之博特科技有限公司
技术研发日：2021.09.09
技术公布日：2022/5/25