淺談汽車駕駛機器人技術(shù)的發(fā)展

馮國臣

（鄭州市統(tǒng)計局辦公室 450000)

0 引言

汽車駕駛機器人作為在汽車試驗中可以代替駕駛員進行不同性能要求的工業(yè)機器人，其本身具有的高精度、重復(fù)性好和操作性強的特點，使其可以代替人類完成一些耗費時間長、效率消耗高的汽車部件與整車性能與壽命試驗。汽車在不同工況下的排放試驗，特別是具有高精度對比性的試驗，可以排除試驗過程中的人為因素的影響，從而達到試驗結(jié)果的高精確性。

1 汽車駕駛機器人性能要求

（1）系統(tǒng)要便于拆裝。要保證系統(tǒng)快速的裝配與拆卸，安裝與調(diào)試時間不能過長。

（2）控制系統(tǒng)要便于調(diào)試與安裝?？刂葡到y(tǒng)的運行應(yīng)該是自動化的，控制人員只需要在室內(nèi)進行，不需要對參數(shù)進行手動調(diào)整。由于汽車試驗是要上時間反復(fù)進行的，因此控制系統(tǒng)應(yīng)該對這種情況下對車輛性能的變化有補償、容錯能力。

（3）適用性高。汽車駕駛機器人不僅僅要適用于不同的車型，不僅僅是燃油汽車，同樣也適用于新能源車輛與混合動力車輛，也要能夠適用于汽車不同的性能測試，包括部件強化試驗、噪聲試驗和燃油經(jīng)濟性試驗等。

（4）與駕駛員的駕駛性能具有一致性。其具有真實模擬駕駛員駕駛特性的能力，在動作上要具有人類肌肉特性的特質(zhì)，在駕駛性能上要具有人的協(xié)調(diào)性。

（5）學(xué)習(xí)能力。其應(yīng)該具有自動學(xué)習(xí)環(huán)境幾何尺寸的能力，能夠識別離合器、加速/制動踏板與變速器手柄位置等信息。能夠自主確定加速踏板位置與發(fā)動機性能的關(guān)系以及制動踏板與加速度的關(guān)系[1]。

2 汽車駕駛機器人的組成

2.1 主控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)作為駕駛機器人的大腦，其作用是接受汽車在當(dāng)前時性能參數(shù)，包括當(dāng)前位置與車速，發(fā)動機轉(zhuǎn)速，節(jié)氣門開度等。根據(jù)預(yù)先設(shè)定的閥值與其進行比較計算，實時傳輸下一時刻的運行控制指令。同時針對汽車發(fā)生故障的狀況，要能夠采取保護性措施，保證自身與車輛的安全，并且可以自主控制汽車的起動與停車。

2.2 伺服控制系統(tǒng)

其能夠保證機器人操作具有駕駛員的特性，能夠滿足汽車駕駛時快速換擋保證動力性等特質(zhì)。

2.3 執(zhí)行器系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要是通過不同的機械臂來實時控制與其相關(guān)的部件，例如離合器操縱桿能夠?qū)崟r控制離合器踏板，保證離合器能夠按照控制指令進行操作。

汽車駕駛機器人系統(tǒng)如下圖1所示。

3 汽車駕駛機器人關(guān)鍵技術(shù)

3.1 多體系控制能力

由于汽車運行時具有較強的不確定性，沒有可以參考的運行軌跡，在這種情況下駕駛機器人必須要有一定的自主決策能力。多體系控制模型能夠確保駕駛機器人可以針對實車試驗過程中出現(xiàn)的各種問題，采取不同的控制措施實現(xiàn)汽車的平穩(wěn)性操作，同時能夠兼顧車輛的油耗與排放等其他方面性能[2]。

3.2 自主學(xué)習(xí)能力

車輛及行駛工況的不同情況都對駕駛機器人產(chǎn)生不同的要求，這就需要駕駛機器人要具有一定的自主學(xué)習(xí)。通過對汽車各個部件包括各種踏板位置與行程，變速器位置以及汽車性能的自主學(xué)習(xí)，可以使駕駛機器人根據(jù)不同的條件作出最優(yōu)化調(diào)整。

3.3 補償能力

由于汽車試驗不僅僅需要耗費較長的時間，也需要根據(jù)不同的環(huán)境進行試驗例如針對熱帶與寒帶這種不同的溫度、濕度條件下的測試，這些條件下會導(dǎo)致車輛性能的變化，有必要通過采取一定的補償能力進行在線的優(yōu)化與補償，對出現(xiàn)的誤差進行擬合，使駕駛機器人能夠適應(yīng)各種環(huán)境。

3.4 車速控制

車速控制是指實現(xiàn)對預(yù)定目標車速的跟蹤控制。在汽車行駛過程中采用不同的控制方法來排除外界的不確定擾動與汽車參數(shù)的不確定性，以便對車速的進行跟蹤控制。

4 結(jié)束語

汽車駕駛機器人代替駕駛員進行汽車測試，在當(dāng)代汽車行業(yè)中越來越普及。在汽車試驗中對于駕駛機器人的要求是其能夠跟蹤預(yù)先設(shè)定的行駛工況，根據(jù)車載傳感器傳遞來的信息，對汽車進行操控包括完成離合器、變速器、加減速性能等的協(xié)調(diào)配合，實現(xiàn)汽車在駕駛機器人的操縱下的平穩(wěn)正常行駛，完成整個試驗流程并且取得好的成果。

[1]張為公,陳曉冰.汽車駕駛機器人關(guān)鍵技術(shù)[J].江蘇大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2005,26(1):20-23.

[2]牛喆,牛志剛.汽車駕駛機器人換擋機械手運動仿真分析[J].中國農(nóng)機化學(xué)報,2013(4):197-200.