面向油耗与排放测试的自动驾驶机器人开发

摘要

随着经济社会的发展，汽车已成为人们普遍的出行方式，汽车保有量迅速增加。汽车的普及也带来了严重的污染问题，各国家和地区均发布了严格的尾气排放标准，对汽车产商提出了强制性要求。汽车在发布上市之前都会对其进行油耗与排放进行测试试验，符合相关标准后才能上市销售。　　传统的汽车油耗与排放测试试验由驾驶员在室内的底盘测功机上完成，由于室内空气流通性不好，发动机噪音较大，对驾驶员的身心健康造成严重影响。在汽车耐久性试验中，车辆需要在底盘测功机上要跑上万公里甚至十几万公里，驾驶员劳动强度大。在实验途中驾驶员需要休息，导致实验周期曾长。且采用人类驾驶员进行试验人力成本高，实验结果的一致性也得不到较好保障。汽车驾驶机器人相比驾驶员则拥有更好的测试精度和测试效率，测试一致性好，长期使用投入成本低，因而在汽车油耗与排放测试中得到越来越广泛应用。当前国内外驾驶机器人产品较多，国内驾驶机器人在控制精度和成熟稳定性方面与国外产品相比还有较大差距，对驾驶机器人进行研究开发对打破国外技术垄断具有重要价值。　　本研究针对驾驶机器人车速闭环控制时对响应时间要求较快的特点，采用伺服电机驱动的电动缸作为执行机构，对满足排放及耐久测试驾驶机器人的机械结构、测控系统、控制软件等进行开发，主要研究内容包括：　　? 驾驶机器人整体方案设计。明确油门、制动踏板、离合器、换挡等执行机构的运动范围、运动速度、加速度、阻力等变化范围，以及以上执行机构的运动规律和运动轨迹。根据各执行机构运动规律对机器人动作机构进行整体方案设计，并选取适当的驱动方式；　　? 驾驶机器人机械设计。对驾驶机器人进行动力学分析，确定各部件受力，在此基础上对机器人各部件进行机械设计，画出机器人三维图设计及装配图，对所设计的机械结构采用ADAMS进行运动学和动力学仿真；　　? 驾驶机器人测控系统整体方案设计及选型。选取驾驶机器人执行机构，并根据要求选取传感器。根据驾驶机器人需要实现的测控功能，选择适当的控制方式，对其测控系统进行整体设计，对控制系统关键部件进行选型，并画出测控系统电气原理图；　　? 驾驶机器人测控软件开发及实验。对测控软件功能进行需求分析，编写测控软件。对测控系统进行试验，以验证其功能。

目录

声明

1 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 汽车油耗与排放驾驶机器人研究及发展现状

1.3 课题主要研究内容

1.4 本章小结

2 油耗与排放驾驶机器人设计要求和总体方案

2.1 引言

2.2 油耗与排放驾驶机器人设计要求及指标

2.3 油耗与排放驾驶机器人方案设计

2.4 本章小结

3 油耗与排放驾驶机器人机械设计

3.1 引言

3.2 机械底座设计

3.3 驱动机构设计

3.4 机构动力学分析

3.5 机械腿设计

3.6 换挡机械手设计

3.7 汽车驾驶机器人装配

3.8 机械结构仿真分析

3.9 本章小结

4 油耗与排放驾驶机器人测控系统设计与选型

4.1 引言

4.2 测控系统需求分析

4.3 测控系统方案

4.4 测控系统部件选型

4.5 本章小结

5 油耗与排放驾驶机器人测控软件开发

5.1 引言

5.2 测试分析

5.3 油耗与排放驾驶机器人车速跟踪PID简介

5.4 软件介绍

5.5 本章小结

6 总结和展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

附录