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汽车驾驶机器人执行机构主要由机座装置、离合机械腿、制动机械腿、油门机械腿、换挡机械手五个主要部分组成。其中换挡机械手和机械腿的设计最为重要。
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换挡机械手是汽车驾驶机器人整体机构中关键组成部分，以优尔档为例，其换挡轨迹为“王”字形。霍羽键等人进行了汽车驾驶机器人换挡机械手的优化设计的研究，简单地说在两个平面上的运动。翟羽键的论文阐述了我国首台汽车驾驶机器人换档机械手机构的工作原理，并对其进行了运动学分析，经过优化设计之后，确定了整个换挡机械手的尺寸[8]；褚金钱，黄澈，李国兴等人进行了汽车驾驶机器人变速操纵机械手的设计与控制等研究，解决了换挡机械手在换挡中，经常会出现的机械耦合，控制过程复杂等问题，将变速杆的三文运动转换为机械手的二文运动来控制，简化了操纵过程[9]；赵崎进行了汽车试验台用驾驶机械手开发研究，通过比较东南大学机械工程系的7连杆，2自由度的换档机械手机构原理，提出了3自由度直角坐标换档机械手的全新的机构，其机械构成比 7 连杆机构要简单，避免了复杂的运动学分析，而且便于控制[10]。26958
油门机械腿的功能就是驱动油门踏板实现摆动，且能精确地控制摆动位置，现在多采用电动机构，电动机构又有电动缸和杆机构[11]。孙运平，牛志刚在他们的论文中进行了驾驶机器人油门机械腿控制模型的建立，机械腿采用的是PID控制直流电机伺服系统，并对驾驶机器人油门机械腿各个环节建立数学模型，更准确地控制了机械腿运动[11]。论文网
制动机械腿的功能与油门机械腿相似，都是通过接卸退来下踏或者抬起踏板，从而达到控制车速的目的。不过制动机械腿的输出力较大，所以定位精度要求不高。陈刚老师在汽车排放耐久性试验用驾驶机器人开发中对制动机械腿进行了设计，整个机构可以看作是滑块摇杆加拉绳机构，该机械腿能够模仿人腿的功能，结合了人腿的结构功能特点，解决了很多制动机械腿在驾驶舱内无法灵活操作的问题[12]。
离合机械腿的结构也与油门机械腿相似，可以简化成摆杆机构。马永辉，牛志刚通过对离合机械腿在汽车起步时的动力学仿真分析，使离合机械腿的整个运动过程直观明了，并且测量了关键约束副的约束力和踏板的速度变化。可为机构的设计修改及材料的选择提供参考[13]。