CN111190403B - 智能网联汽车自动驾驶系统路面坑洞识别检验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用来训练智能网联汽车自动驾驶系统准确识别路面坑洞的检验装置。目的是提供一种结构简单、成本低廉，能够精确控制所模拟路面坑洞的形状参数、深度参数、角度参数。旋转盘和四个电动推杆螺栓连接，分别控制模拟坑洞水平方向的旋转角度和垂直方向的俯仰角度。U形箱与坑洞形状模拟面板固定连接，控制变位箱在U形箱的导轨槽内滑动改变模拟坑洞的形状。弧形挡板与变位箱共用U形箱的导轨槽，控制弧形挡板的收放改变模拟坑洞的深度。该装置不受室外环境随机性的制约，使用方便，不但可以检验系统识别路面坑洞的的准确度，还可以通过此装置不断训练自动驾驶系统，提高系统的路面坑洞识别能力。该检验装置运动参数的改变由上位机控制。

Description

智能网联汽车自动驾驶系统路面坑洞识别检验装置

技术领域

本发明涉及一种汽车自动驾驶领域的辅助检测设备，特别是涉及一种用来训练智能网联汽车自动驾驶系统准确识别路面坑洞的检验装置，它能够模拟路面出现的坑洞。

技术背景

智能网联汽车是未来可以替代人类驾驶的新一代汽车，实现其更高级别的自动驾驶是我国工业化道路上重要的国家战略。智能网联汽车自动驾驶系统主要由硬件和软件两部分组成，硬件部分利用摄像头传感器和雷达传感器等感知环境、采集道路信息，软件部分通过算法对采集的信息进行计算，实现不同场景下对障碍物的准确识别，制定安全高效的行车策略。在智能网联汽车自动驾驶的评估测试中需要考察紧急制动和障碍物绕行能力，目前的障碍物测试多为凸起障碍物测试，低于道路表面的障碍物测试常常被忽视，而现实生活中道路表面偶尔出现的混凝土坑洞、缺失井盖的下水井都会严重影响行车安全，因此，智能网联汽车自动驾驶系统能够有效识别坑洞的长度、宽度、深度、距离、与车轮行进路线所成角度等三维数据信息，对于做出正确行车决策十分重要。在自动驾驶系统研发阶段，使用一种可以模拟不同坡度路面上坑洞的检验装置不但可以检验系统识别路面坑洞的的准确度，还可以通过此装置不断训练自动驾驶系统，提高系统的路面坑洞识别能力。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、成本低廉，能够精确控制所模拟路面坑洞的形状参数、深度参数、角度参数的智能网联汽车自动驾驶系统路面坑洞识别检验装置。该检验装置运动参数的改变由上位机控制。其中，旋转盘和四个电动推杆螺栓连接，分别控制模拟坑洞的水平方向的旋转角度和垂直方向的俯仰角度。U形箱与坑洞形状模拟面板固定连接，控制变位箱在U形箱的导轨槽内滑动改变模拟坑洞的形状。弧形挡板与变位箱共用U形箱的导轨槽，控制弧形挡板的收放改变模拟坑洞的深度。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现。

一种智能网联汽车自动驾驶系统路面坑洞识别检验装置，包括：坑洞形状模拟面板、U形箱、变位箱、弧形挡板、电动推杆、双向连接杆、旋转盘和底座，所述U形箱装在支撑框中部，所述电动推杆包括：一号电动推杆、二号电动推杆和三号电动推杆，所述一号电动推杆为三个，其中两个安装在支撑框上端，并分别与弧形挡板连接，一个安装在支撑框下端，与变位箱连接，所述二号电动推杆和三号电动推杆固定在旋转盘上表面，其中二号电动推杆铰接在支撑框底端，三号电动推杆通过双向连接杆铰接在支撑框底端，所述坑洞形状模拟面板中间设置有椭圆形通孔，模拟车轮横切面的形状，所述U形箱与坑洞形状模拟面板圆弧部分同圆心固定在一起，所述变位箱与弧形挡板置于U形箱内，并分别与U形箱滑动配合，所述旋转盘通过回转支撑轴承和旋转主轴安装在底座，所述旋转盘由底座内的伺服电机通过蜗轮蜗杆机构和旋转主轴驱动旋转。

进一步地，所述旋转主轴一端装有两个圆盘，另一端设有键槽，蜗轮套装在旋转主轴上，并与圆盘螺栓固定；

所述底座由圆盘和固定在圆盘上的圆筒组成，所述圆盘中心设置有用于安装主轴的圆形通孔，圆筒侧壁设置有安装伺服电机的矩形通孔，圆筒顶部设有带螺纹孔的圆柱，用于固定底座盖板；

所述回转支撑轴承的外圈与底座中心孔处螺栓连接，回转支撑轴承的内圈与旋转主轴的圆盘螺栓连接固定；

所述蜗杆通过镶嵌轴承和轴承支座固定在底座的圆盘上，蜗杆与蜗轮啮合，蜗杆一端由穿过圆筒侧壁矩形通孔的伺服电机驱动；

所述旋转盘与旋转主轴键槽连接，周向固定。

进一步地，所述U形箱为长方体，横截面为∏形，上下由隔板隔开，上部纵截面为∩形，U形箱内壁面设有两条矩形导轨槽，所述U形箱一侧端面设置有凸出的凹槽；

所述U形箱置于支撑框中部，通过螺栓连接固定，开口端朝下；

所述变位箱由挡板和长方形箱体组成，挡板固定在长方形箱体一端，长方形箱体与挡板组成的底面为半圆形曲面，箱体外侧壁对称设置有凸出的矩形导轨，顶面设有连接用吊耳；

所述弧形挡板为矩形，一端为弧形，另一端设有连接用吊耳；

所述变位箱与弧形挡板分别从上下相反方向置于U形箱的导轨槽内，两个弧形挡板与变位箱共用U形箱的导轨槽，由上下一号电动推杆驱动沿导轨槽自由滑动；

所述支撑框为长方体，由矩形管连接组成，框架四脚设有连接用吊耳，框架中间设置有直角固定板；

进一步地，所述一号电动推杆为三个，其中两个通过螺栓连接固定在支撑框上部，下端分别与弧形挡板轴销连接，另一个通过螺栓连接固定在支撑框底部，上端与变位箱上的吊耳轴销连接，所述两个二号电动推杆和两个三号电动推杆固定在旋转盘上，两个二号电动推杆上端分别通过轴销与支撑框底部的吊耳固定连接，两个三号电动推杆上端分别通过双向连接杆与支撑框下部的吊耳连接，其作用是避免电动推杆伸缩过程中发生偏移。

进一步地，所述一号电动推杆、二号电动推杆和三号电动推杆分别通过信号线与电动推杆控制器连接，伺服电机通过信号线与伺服电机驱动器连接，电动推杆控制器和伺服电机控制器分别通过信号线与上位机连接。

本发明的有益效果是：

1.本发明所述的智能网联汽车自动驾驶系统路面坑洞识别检验装置结构简单、成本低廉、不受室外环境随机性的制约，使用方便。

2.本发明所述的智能网联汽车自动驾驶系统路面坑洞识别检验装置可以模拟与车轮横切面类似的椭圆形状的坑洞和标准的圆形坑洞以及不同坡度路面的坑洞，坑洞内壁配合形状改变而变化，设定有四级不同的深度。

3.本发明所述的智能网联汽车自动驾驶系统路面坑洞识别检验装置能够通过上位机精确控制所模拟路面坑洞的形状参数、深度参数、角度参数，不但可以检验自动驾驶系统识别路面坑洞的的准确度，还可以通过此装置不断训练自动驾驶系统，提高系统的路面坑洞识别能力。

附图说明

图1是本发明所述的智能网联汽车自动驾驶系统路面坑洞识别检验装置的等轴测试图；

图2是本发明所述的智能网联汽车自动驾驶系统路面坑洞识别检验装置的正视图；

图3是本发明所述的智能网联汽车自动驾驶系统路面坑洞识别检验装置的侧视图；

图4是本发明所述的底座、伺服电机、轴承支座、蜗轮、蜗杆和旋转主轴的结构示意图；

图5是本发明所述的伺服电机的等轴测试图；

图6是本发明所述的底座的等轴测试图；

图7是本发明所述的旋转主轴和蜗轮组成的结构图；

图8是本发明所述的蜗杆的等轴测试图；

图9是本发明所述的回转支撑轴承的等轴测试图；

图10是本发明所述的底座盖板的等轴测试图；

图11是本发明所述的旋转盘的等轴测试图；

图12是本发明所述的变位箱的等轴测试图；

图13是本发明所述的U形箱的等轴测试图；

图14是本发明所述的坑洞形状模拟面板的正视图；

图15是本发明所述的弧形挡板的等轴测试图；

图16是本发明所述的双向连接杆的等轴测试图；

图17是本发明所述的支撑框的等轴测试图；

图18是本发明所述的智能网联汽车自动驾驶系统路面坑洞识别检验装置的控制系统示意图。

图中：1.坑洞形状模拟面板，2.U形箱，3.变位箱，4.弧形挡板，5.支撑框，6.电动推杆，7.二号电动推杆，8.三号电动推杆，9.双向连接杆，10.旋转盘，11.底座盖板，12.底座，13.伺服电机，14.轴承支座，15.蜗杆，16.回转支撑轴承，17.旋转主轴，18.蜗轮，19.电动推杆控制器，20.伺服电机控制器，21.上位机。

具体实施方式

以下根据附图1-18对本发明做进一步说明：

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。下面列举的实施例仅为对本发明技术方案的进一步理解和实施，并不构成对本发明权利要求的进一步限定，因此。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，若所涉及的术语，如：“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部(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。

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，可以是柔性连接、刚性连接或活动链接。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。

智能网联汽车自动驾驶系统路面坑洞识别检验装置包括：坑洞形状模拟面板1、U形箱2、变位箱3、弧形挡板4、支撑框5、一号电动推杆6、二号电动推杆7、三号电动推杆8、双向连接杆9、旋转盘10、底座盖板11、底座12、伺服电机13、轴承支座14、蜗杆15、回转支撑轴承16、旋转主轴17、蜗轮18、电动推杆控制器19、伺服电机控制器20和上位机21。

蜗轮18中心设置有圆形通孔。旋转主轴17为圆柱体，一端设置有键槽，另一端设置有两个圆盘。蜗轮18套装在旋转主轴17的长轴端并与其上的圆盘螺栓连接固定。底座12为圆盘与圆筒制成，圆盘中心设置有圆形通孔，圆筒侧壁设置有矩形通孔和六个用于固定的带有螺纹孔的圆柱。底座12置于水平地面，回转支撑轴承16的外圈与底座12中心孔处螺栓连接，回转支撑轴承16的内圈与旋转主轴17的短轴端圆盘螺栓连接固定。两个轴承支座14通过镶嵌轴承与蜗杆15配合连接并对称固定在底座12上，使蜗杆15与蜗轮18齿轮啮合。伺服电机13主轴穿过底座12上的侧向通孔，将伺服电机13通过螺栓连接固定在底座12上，伺服电机13与蜗杆15之间由法兰连接固定。旋转盘10为圆盘形件，中间设置有圆形通孔，通孔周围设置的圆形凸台带有通孔且有键槽。一个回转支撑轴承16的外圈与底座盖板11螺栓连接，内圈与旋转盘10中心凸台上的通孔螺栓连接。底座盖板11中心通孔穿过旋转主轴与底座上的六个螺纹孔螺纹连接，旋转盘10与旋转主轴17键槽连接，进行周向固定。U形箱2为长方体空心零件，中间设置有圆弧形曲面，侧壁对称设置有矩形导轨槽且导轨槽从箱体一端穿过圆弧形曲面延伸至另一端，一侧端面设置有凸出的凹槽。坑洞形状模拟面板1为矩形板零件，中间设置有椭圆形通孔，模拟车轮横切面的形状。U形箱2与坑洞形状模拟面板1圆弧部分同圆心焊接在一起。变位箱3为设置有半圆形曲面的长方形箱体结构，箱体外壁对称设置有凸出的矩形导轨，一侧端面设置有挡板，箱体外壁的矩形平面上设置有连接用吊耳。弧形挡板4为矩形板零件，一端为圆弧形，另一端设置有连接用吊耳。变位箱3与弧形挡板4分别从相反方向置于U形箱2的导轨槽内，两个弧形挡板4与变位箱3共用U形箱2的导轨槽，可沿着导轨槽自由滑动。支撑框5为长方体结构，由矩形管连接制成，框架四脚设置有连接用吊耳，框架中间设置有直角固定板。U形箱2置于支撑框5中部，开口端朝下，并通过螺栓连接将二者固定在一起。一号电动推杆6固定位置在伸缩管上，二号电动推杆7和三号电动推杆8固定位置在底座，二号电动推杆7与三号电动推杆8采用不同的连接头。两个一号电动推杆6通过螺栓连接固定在支撑框5上部，电动推杆另一端与弧形挡板4轴销连接。一个一号电动推杆6通过螺栓连接固定在支撑框5下部，电动推杆另一端与变位箱3上的吊耳轴销连接。两个二号电动推杆7和两个双向连接杆9分别通过轴销连接与支撑框5下部的吊耳固定连接。双向连接杆9另一端与三号电动推杆8轴销连接，双向连接杆9可以避免电动推杆伸缩过程中发生偏移。二号电动推杆7和三号电动推杆8的底座通过螺栓连接固定在旋转盘10上。一号电动推杆6、二号电动推杆7和三号电动推杆8分别通过信号线与电动推杆控制器19连接，伺服电机13通过信号线与伺服电机驱动器20连接，电动推杆控制器19和伺服电机控制器20分别通过信号线与上位机21连接。

智能网联汽车自动驾驶系统路面坑洞识别检验装置的使用方法：

智能网联汽车自动驾驶系统路面坑洞识别检验装置水平放置于智能网联汽车自动驾驶系统传感器前方一定距离的待检测位置。通过上位机21控制伺服电机13驱动旋转盘10转动来定量调节坑洞形状模拟面板1的转角；控制两个二号电动推杆7和两个三号电动推杆8伸缩量来定量调节坑洞形状模拟面板1的俯仰角度；控制支撑框5下部一号电动推杆6的伸缩量使变位箱3改变位置来准确调节坑洞形状模拟面板1中央所呈现的坑洞形状；控制支撑框5上部两个一号电动推杆6的伸缩量来精确调节坑洞形状模拟面板1中央所呈现坑洞的深度，第一个挡板插入，此时第二个挡板抽出(较深)、第二个挡板插入，第一个挡板抽出(更深)，两个挡板同时抽出(最深)。启动智能网联汽车自动驾驶系统来识别坑洞形状模拟面板1中央所呈现坑洞的三维数据信息，将采集数据与真实值对比，达到检验自动驾驶系统识别坑洞能力的目的，以对系统做进一步改进。其中，角度的改变可以模拟不同坡度路面上的坑洞以及与自动驾驶系统传感器距离不同角度的坑洞，坑洞形状的大小、深浅、是否在前进线路上是系统做出制动或者绕行决策的参考。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (2)

1.一种智能网联汽车自动驾驶系统路面坑洞识别检验装置，包括：坑洞形状模拟面板、U形箱、变位箱、弧形挡板、电动推杆、双向连接杆、旋转盘和底座，其特征在于，

所述U形箱装在支撑框中部，所述电动推杆包括：一号电动推杆、二号电动推杆和三号电动推杆，所述一号电动推杆为三个，其中两个安装在支撑框上端，并分别与弧形挡板连接，一个安装在支撑框下端，与变位箱连接，所述二号电动推杆和三号电动推杆固定在旋转盘上表面，其中二号电动推杆铰接在支撑框底端，三号电动推杆通过双向连接杆铰接在支撑框底端，所述坑洞形状模拟面板中间设置有椭圆形通孔，模拟车轮横切面的形状，所述U形箱与坑洞形状模拟面板圆弧部分同圆心固定在一起，所述变位箱与弧形挡板置于U形箱内，并分别与U形箱滑动配合，所述旋转盘通过回转支撑轴承和旋转主轴安装在底座，所述旋转盘由底座内的伺服电机通过蜗轮蜗杆机构和旋转主轴驱动旋转；

所述旋转主轴一端装有两个圆盘，另一端设有键槽，蜗轮套装在旋转主轴上，并与圆盘螺栓固定；

所述底座由圆盘和固定在圆盘上的圆筒组成，所述圆盘中心设置有用于安装主轴的圆形通孔，圆筒侧壁设置有安装伺服电机的矩形通孔，圆筒顶部设有带螺纹孔的圆柱，用于固定底座盖板；

所述回转支撑轴承的外圈与底座中心孔处螺栓连接，回转支撑轴承的内圈与旋转主轴的圆盘螺栓连接固定；

所述蜗杆通过镶嵌轴承和轴承支座固定在底座的圆盘上，蜗杆与蜗轮啮合，蜗杆一端由穿过圆筒侧壁矩形通孔的伺服电机驱动；

所述旋转盘与旋转主轴键槽连接，周向固定；

所述一号电动推杆、二号电动推杆和三号电动推杆分别通过信号线与电动推杆控制器连接，伺服电机通过信号线与伺服电机驱动器连接，电动推杆控制器和伺服电机控制器分别通过信号线与上位机连接；

所述U形箱为长方体，横截面为∏形，上下由隔板隔开，上部纵截面为∩形，U形箱内壁面设有两条矩形导轨槽，所述U形箱一侧端面设置有凸出的凹槽；

所述U形箱置于支撑框中部，通过螺栓连接固定，开口端朝下；

所述变位箱由挡板和长方形箱体组成，挡板固定在长方形箱体一端，长方形箱体与挡板组成的底面为半圆形曲面，箱体外侧壁对称设置有凸出的矩形导轨，顶面设有连接用吊耳；

所述弧形挡板为矩形，一端为弧形，另一端设有连接用吊耳；

所述变位箱与弧形挡板分别从上下相反方向置于U形箱的导轨槽内，两个弧形挡板与变位箱共用U形箱的导轨槽，由上下一号电动推杆驱动沿导轨槽自由滑动；

所述支撑框为长方体，由矩形管连接组成，框架四脚设有连接用吊耳，框架中间设置有直角固定板。

2.根据权利要求1所述的一种智能网联汽车自动驾驶系统路面坑洞识别检验装置，其特征在于，

所述一号电动推杆为三个，其中两个通过螺栓连接固定在支撑框上部，下端分别与弧形挡板轴销连接，另一个通过螺栓连接固定在支撑框底部，上端与变位箱上的吊耳轴销连接，两个二号电动推杆和两个三号电动推杆固定在旋转盘上，两个二号电动推杆上端分别通过轴销与支撑框底部的吊耳固定连接，两个三号电动推杆上端分别通过双向连接杆与支撑框下部的吊耳连接，其作用是避免电动推杆伸缩过程中发生偏移。