汽车驾驶机器人国内外研究现状综述

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汽车驾驶机器人的国外研究现状自上世纪80年代开始，由于人们对环境保护意识的不断加强和提高，排放法规日益严格，为了提高产品设计研发的效率，缩短汽车试验的时间，国外开始研究汽车驾驶机器人，以提高汽车试验的精度和效率，这其中以美国、日本、德国、英国等发达国家为主[3]。特别是国际间实施排放法规后，加速了汽车驾驶机器人的研发和制造。国外许多科研院、著名高校和汽车公司相继研发了用于汽车试验的驾驶机器人以代替试验人员进行汽车的驾驶，他们在基础理论方面的研究，实际应用方面都取得了很大的进展。现在只是有不多的发达国家具有汽车驾驶机器人的技术，主要有德国申克SCHENCK、斯塔勒威特，美国LBECO，英国MIRA，日本的HORIBA、Autopilot、AUTOMAX等。这些驾驶机器人在组成机构上几乎都差不多，大部分包括了油门机械腿、制动机械腿、离合器机械腿(用于测试具有自动变速器的汽车，则无需离合机械腿)和换挡机械手，作为驱动主要有液压、气动和电动这三种方式[4]。68458

2 汽车驾驶机器人的国内研究现状

在国内，驾驶机器人的研究起步较晚，是到了90年代中期才开始。但是也取得了许多的成效。现今主要的有东南大学与跃进汽车集团共同开发的、拥有有自主知识产权的应用于汽车性能试验的（DNC一1型）气动式驾驶机器人，还有用于汽车排放耐久性试验的（DNC一2型）气电混合式驾驶机器人，填补了国内空白。我国的另外一些高校，如清华大学、吉大、北理工、浙大、国防科技大学、南理工等则主力研究自动驾驶机器人[5]。

3 汽车驾驶机器人执行机构国内外研究现状

汽车驾驶机器人执行机构主要包括五个部分：换挡机械手、油门机械腿、制动机械腿、离合机械腿、机座装置。其中换挡机械手和机械腿的设计最为重要。

换挡机械手方面的研究;换挡机械手是汽车驾驶机器人整体机构中关键组成部分，以六挡为例，其换挡轨迹为“王”字形。简单的说在两个平面上的运动。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[6]；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[7]；赵崎进行了汽车试验台用驾驶机械手开发研究[8]。

机械腿方面的研究：机械腿主要由两部分组成,驱动方式和传动机构。驱动方式主要有液压驱动、气压驱动、电动驱动，齿轮传动，钢带传动等相关传动为机械传动机构。牛志刚等人进行了基于Adams软件的汽车驾驶机器人离合机械腿的动力学仿真和驾驶机器人油门机械腿控制模型的建立等研究[9]。论文网

早期的一些传动试验换挡机械手只能进行直线换挡运动，不能进行曲线换挡，并且换挡定位精度较低，功能单一。在换挡时必须先停下试验，手工将换挡油缸推到被测挡位后，才能进行该挡位的试验。现在已经发展到既能选挡、换挡自动化，还能实现曲线换挡。

国外汽车制造商对对换挡机械手进行了详细的研究，专门搭建了专用的试验台架进行试验，日本的AuotMax公司设计了液压式是换挡机械手试验台，具有柔性好，精度高，驱动能力强的特点。美国宝克公司的换挡机械手则采用交流电机驱动方式，具有系统简单，控制容易，精度高，无需液压油源的特点。德国RENK公司、奥地利AVL公司以及德国SCHENCK公司作为国际知名的车辆传动实验技术研究机构，在这方面也作了许多很出色的工作。

国内对换挡机械手的研究起步较晚，和国外有较大的差距。国内很多汽车制造商和一些研究机构在进行汽车的传动试验时，不得不花费高额的费用购买国外的产品，或者将变速箱送到国外进行试验。国内过去研究的换挡机械手多数用过直接控制变速箱拨叉的运动，能够实现简单的换挡操作，但仍然存在着一些明显的缺点:执行机构结构负载，维护困难；机械手定位精度不高，一旦变速行程或挡位变化，执行机构须重新设计，通用性差。但随着国内汽车工业的快速兴起，国内各汽车制造商和相关的研究机构加大了对传动试验系统的研究，并且也取得了一定的进展。