汽车自动驾驶机器人换挡机械手设计(2)
4.3.2加预应力时的模态的分析。 XXXI
4.3.3结果比较 XXXIII
致谢 XXXVI
参考文献 XXXVII
第1章 绪 论
1.1课题研究背景
近年来我国的汽车产量及保有量都保持在世界先进水平，汽车行业已经逐渐成为我国国民经济的重要支柱产业，根据专家预测，我国的汽车制造行业在今后至少20年以内还会持续快速发展[1]。
但是我国汽车研发及设计水平还远远落后于世界先进国家的水平，同时其他各国汽车公司都在互相争夺中国市场，尤其是美国、日本、德国等国，竞争异常激烈。我国要想在竞争中获得立足之地，必须在自主创新、研发技术方面进行提高，所以我国各大汽车研究机构和各大汽车生产制造商纷纷投入大量资金进行汽车自主研发[2]。
在汽车研发的过程中，为了得到较为准确的数据，必须对汽车整体和零部件都进行大量重复的实验和检测，并以这些数据为参考来研发新型汽车。汽车在不同工况的道路上行驶的操作实验以及在旋转实验台上的汽车驾驶操作，汽车环保性，可靠性，稳定性以及排放性能等相关汽车试验，都需要大量重复的汽车驾驶操作。如果人为地完成这些操作的话，一方面不确定的环境因素和长期疲劳驾驶会对驾驶员产生影响，另一方面人为操作难免会出现误操作以至于影响数据准确性，很难确保实验结果的准确性与可靠行。因此自动驾驶机器人代替人类驾驶员完成这部分汽车驾驶的操作就成为汽车测试行业发展的趋势[3]。
与国外相比，国内的驾驶机器人技术相对落后，相关的研究也较少，国内外驾驶机器人的关键技术也基本被国外公司占据，因此自主研发属于我们自己的汽车驾驶机器人不仅是时代的需要，而且具有很大的经济价值[4]。
1.2国内外研究现状
1.2.1国外研究现状
1.2.2国内研究现状
1.3驾驶机器人换挡机械手研究现状
国内一些专家学者对机械手的机构方面都提出了各自的想法，也进行了一定的探索。太原理工大学的牛志刚教授提出机械手挂挡部分的结构，挂挡部分由挂挡电机、挂挡齿轮、挂挡螺纹推杆、支撑轴承、齿轮轴向固定轴承、滑座及底座等构件组成。当进行挂挡动作时，由挂挡电机输出运动，通过齿轮传递给螺纹推杆，进而推动滑座及固连在滑座上的选挡部分做直线运动，对换挡机械手的结构模型做了详细的阐述，并且进行了运动学分析和仿真分析[10]。谢军、张为公等人为优化机械手的设计提出了一种7连杆、2自由度的换挡机械手机构原理，并在自行研制的DNC一1型驾驶机器人中采用应用结果表明，该机构具有运动机械解耦、体积小、可实现无损安装的优点[11]。
在换挡机械手的系统方面，国内学者们也取得了一定的成果。吉林大学的吴刚建立了一个基于 DSP 的自动换挡机械手运动控制系统，并在此基础上对交流永磁同步电机的运动控制的算法法理论和实践上的研究[12]。吉林大学的赵崎提出了应用于汽车耐久性排放试验系统的3自由度坐标换挡机械手的全新的机构，用计算机和基于DSP 芯片的运动控制卡控制伺服电机驱动。经过对同步电机、电流环、速度环到位置环的数学模型分析，最后得出系统整体数学模型[13]。东南大学的陈晓冰，张为公提出了气动七连杆换挡机械手位置伺服控制系统，并系统的阐述了七连杆换挡机械手的结构特点以及控制方式等特征[14]。
机械手仿真方面，南京理工大学的陈刚教授提出了自动驾驶机器人驾驶性能评价半实物仿真平台，可以借助这个平台对驾驶机器人驾驶车辆的品质进行性能评价，他可以模拟实际车辆的工作状态[15]。