1.本发明涉及汽车专用测试仪器设备校准技术领域，特别涉及一种转向机器人的角度、角速度校准装置及校准方法。
背景技术：2.随着智能网联汽车的快速发展，针对智能网联汽车性能的专用测试设备也日益更新。转向机器人广泛应用于智能辅助驾驶系统性能的研发、测试及操纵稳定性试验，gbt30677-2014《轻型汽车电子稳定性控制系统性能要求及试验方法》6.3.5条款明确规定，进行7.5.3、7.5.4、7.6.1和7.7.3规定的转向操作时，应采用自动转向装置。
3.目前，国内广泛应用的自动转向装置即为转向机器人。转向机器人可代替驾驶员操纵方向盘，对车辆转向系统施加输入，进行精确可重复的动态测量。使用转向机器人进行整车性能试验十分普遍，但对于如何校准转向机器人的角度及角速度，尚未有公开的校准方法。
技术实现要素：4.本发明实施例提供一种转向机器人的角度、角速度校准装置及校准方法，以解决相关技术中如何校准转向机器人的角度及角速度的问题。
5.第一方面，提供了一种转向机器人的角度、角速度校准装置，其包括：底座，其安装有角度传感器；转接器，其用于与转向机器人连接，所述转接器通过轴杆与所述角度传感器连接，所述转接器、所述轴杆和所述角度传感器同轴设置，当所述转向机器人转动时，所述转向机器人带动所述转接器和所述轴杆同步转动。
6.一些实施例中，所述角度、角速度校准装置还包括扭矩传感器，所述扭矩传感器上固定有连接盘，所述连接盘上安装有横梁，所述横梁的两端具有连接块，所述连接块的端面设置有螺孔，所述转向机器人上设有力杆，所述力杆一端与所述连接块经螺栓连接，另一端用于固定于所述转向机器人。
7.一些实施例中，所述横梁呈u形，且u形的开口朝向所述连接盘，所述横梁通过轴体与所述连接盘连接，所述横梁可绕所述轴体转动。
8.一些实施例中，所述底座上安装有主体支座，所述主体支座呈t形，其包括相互垂直的第一主体和第二主体，所述扭矩传感器和所述转接器分别位于所述第一主体的相对两端，所述第二主体与所述扭矩传感器间的距离小于所述第二主体与所述转接器间的距离。
9.一些实施例中，第一主体内安装有轴承，所述轴杆穿设于所述轴承内，所述轴杆穿过所述第一主体与所述转接器固定，所述转接器和所述角度传感器分别位于所述轴杆的相对两端。
10.一些实施例中，所述第一主体上安装有基座，所述基座的顶部通过定位销连接所述转接器，所述基座的底部通过定位销连接第二垫片，所述基座通过螺栓固定于所述第二垫片，所述第二垫片固定于所述轴杆。
11.一些实施例中，所述基座靠近所述转接器的一侧的横截面尺寸大于靠近所述第一主体的一侧的横截面尺寸。
12.第二方面，提供了一种所述的转向机器人的角度、角速度校准装置的角度校准方法，其包括以下步骤：将所述转向机器人安装于所述转接器上；转动所述转向机器人至设定角度；计算所述转向机器人的角度示值与所述角度传感器的角度示值之差；调整所述转向机器人，重复上述步骤，直至所述转向机器人的角度示值与所述角度传感器的示值误差在预设范围内。
13.第三方面，提供了一种所述的转向机器人的角度、角速度校准装置的角速度校准方法，其包括以下步骤：将所述转向机器人安装于所述转接器上；匀速转动所述转向机器人；计算所述转向机器人的角速度示值与所述角度传感器的角速度之差；调整所述转向机器人，重复上述步骤，直至所述转向机器人的角速度示值与所述角度传感器的角速度示值误差在预设范围内。
14.本发明提供的技术方案带来的有益效果包括：
15.本发明实施例提供了一种转向机器人的角度、角速度校准装置及校准方法，将转向机器人固定于转接器上，将转接器通过轴杆与角度传感器连接，当转向机器人转动时，通过角度传感器对转向机器人的角度、角速度进行校准，结构简单，校准过程易操作实施，实现了对转向机器人角度、角速度参数的有效溯源。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本发明实施例提供的一种转向机器人的角度、角速度校准装置的整体结构示意图；
18.图2为本发明实施例提供的一种转向机器人的角度、角速度校准装置的局部结构示意图；
19.图3为本发明实施例提供的一种转向机器人的角度、角速度校准装置的另一局部结构示意图。
20.图中标号：
21.1、底座；2、主体支座；21、第一主体；22、第二主体；3、第一垫片；4、扭矩传感器；5、连接盘；6、横梁；61、连接块；7、第二垫片；8、基座；9、转接器；10、轴杆；11、轴承套管；12、固定器；13、角度传感器。
具体实施方式
22.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.本发明实施例提供了一种转向机器人的角度、角速度校准装置及校准方法，其能解决相关技术中如何校准转向机器人的问题。
24.参见图1所示，为本发明实施例提供的一种转向机器人的角度、角速度校准装置，其可以包括：底座1，其安装有角度传感器13；转接器9，其用于与转向机器人连接，所述转接器9通过轴杆10与所述角度传感器13连接，所述转接器9、所述轴杆10和所述角度传感器13同轴设置，当所述转向机器人转动时，所述转向机器人带动所述转接器9和所述轴杆10同步转动。本实施例中，转接器9和轴杆10与转向机器人同步转动，与轴杆10连接的角度传感器13可以测得轴杆10转动的角度，由于轴杆10与转向机器人同轴连接，从而可以测得转向机器人的转动角度以及角速度，根据角度传感器13的角度和角速度示值，就可以校准转向机器人的角度和角速度，实现了对转向机器人角度、角速度参数的有效溯源。
25.参见图1所示，在一些实施例中，所述角度、角速度校准装置还包括扭矩传感器4，所述扭矩传感器4上固定有连接盘5，所述连接盘5上安装有横梁6，所述横梁6的两端具有连接块61，所述连接块61的端面设置有螺孔，所述转向机器人上设有力杆，所述力杆一端与所述连接块61经螺栓连接，另一端用于固定于所述转向机器人。本实施例中，转向机器人力杆的两端固定于连接块61的外侧和转向机器人上，可以为转向机器人提供支撑力，从而维持转向机器人的平衡，使测量结果更加准确。在其他实施例中，力杆也可以直接与连接盘5连接，也可以在连接盘5上设置一个凸块与力杆连接。
26.参见图1和图3所示，在一些实施例中，所述横梁6可以呈u形，且u形的开口朝向所述连接盘5，所述横梁6通过轴体与所述连接盘5连接，所述横梁6可绕所述轴体转动。本实施例中，横梁6的开口侧位于连接盘5的上方，从而具有一定的转动空间，横梁6可以根据转向机器人的规格以及力杆的长短调整其转动的角度，使用起来更加灵活，适用范围更广。优选的，横梁6处于与力杆垂直的方向，以免在测量过程中产生晃动。
27.参见图1所示，在一些实施例中，所述底座1上可以安装有主体支座2，所述主体支座2呈t形，其包括相互垂直的第一主体21和第二主体22，所述扭矩传感器4和所述转接器9分别位于所述第一主体21的相对两端，所述第二主体22与所述扭矩传感器4间的距离小于所述第二主体22与所述转接器9间的距离。本实施例中，角度传感器13位于转接器9的下方，第二主体22距离转接器9较远，可以为角度传感器13以及中间的连接件让出空间，避免两者产生干涉。
28.参见图1所示，在一些实施例中，第一主体21内安装有轴承，所述轴杆10穿设于所述轴承内，所述轴杆10可以穿过所述第一主体21与所述转接器9固定，所述转接器9和所述角度传感器13分别位于所述轴杆10的相对两端。本实施例中，第一主体21内安装有轴承，轴杆10穿设于轴承内，从而可以带动转接器9转动，并通过角度传感器13测得角度及角速度，主体支座2可以为轴杆10提供支撑，使转向机器人可以处于角度传感器13的上方，方便测量。
29.参见图1所示，在一些实施例中，所述第一主体21上安装有基座8，所述基座8的顶部通过定位销连接所述转接器9，所述基座8的底部通过定位销连接第二垫片7，所述基座8通过螺栓固定于所述第二垫片7，所述第二垫片7固定于所述轴杆10。本实施例中，转向机器人安装于转接器9，基座8上设有插销孔，转接器9通过定位销在基座8上定位，从而将转向机器人定位，使转向机器人、转接器9和基座8可以同轴连接，在安装转向机器人时更加方便快
速，易于定位；第二垫片7铺垫于基座8底部，使基座8更加稳定，第二垫片7也具有良好的耐磨性。在其他实施例中，也可以直接在第一主体21上设置插销孔，将转接器9定位于主体支座2上。
30.参见图1所示，在一些实施例中，所述基座8靠近所述转接器9的一侧的横截面尺寸大于靠近所述第一主体21的一侧的横截面尺寸。本实施例中，基座8由一个较短的圆柱体和一个较长的圆柱体构成，短圆柱的直径与转接器9相同，可以更好的契合转接器9的安装，长圆柱的直径小于短圆柱的直径，且短圆柱较薄，在转向机器人连同转接器9安装至基座8上后，较细的长圆柱可以让出一些空间供转向机器人转动，避免转向机器人与其产生摩擦，使测量的数据更加准确。
31.参见图1、图2和图3所示，在安装时，基座8的中间有插销孔，转接器9与基座8经插销连接，基座8经定位销连接于第二垫片7，基座8经螺栓固定于第二垫片7上，第二垫片7固定于轴杆10上端，轴杆10贯穿主体支座2另一端，轴杆10的下端与轴承套管11的上端经螺栓固定连接，轴承套管11的下端与角度传感器13转轴经螺栓固定连接，轴承套管11实现了轴杆10与角度传感器13的转轴的同轴连接，角度传感器13经固定器12固定于底座上，主体支座2经螺栓固定于底座1上，将第一垫片3经螺栓固定于主体支座2的一端，扭矩传感器4用螺栓固定于第一垫片3上，连接盘5经螺栓与扭矩传感器4相固定，横梁6与连接盘5的两端经螺栓连接。
32.参见图1所示，为本发明实施例提供的一种转向机器人的角度校准方法，其可以包括以下步骤：将所述转向机器人安装于所述转接器9上；转动所述转向机器人至设定角度；计算所述转向机器人的角度示值与所述角度传感器13的角度示值之差；调整所述转向机器人，重复上述步骤，直至所述转向机器人的角度示值与角度传感器13的角度示值误差在预设范围内。通过将转向机器人与转接器9连接安装，转动转向机器人后，即可通过转向机器人和角度传感器13的角度示值之差对转向机器人的角度进行校准，实现了对转向机器人角度参数的有效溯源。
33.在进行转向机器人角度校准前，先将将被校转向机器人安装于转向机器人角度和角速度校准装置上，连接所需线束，被校转向机器人与控制软件连接通信，具体的，拆下被校转向机器人驱动电机的底座盖板，将转接器9经三根固定螺栓安装于被校转向机器人驱动电机底座上，将被校转向机器人经转接器9的插销孔经插销连接于转向机器人角度、角速度校准装置的基座8上；将被校转向机器人的两个平行力杆远离力传感器的一端与转向机器人驱动电机两侧的力杆连接点经螺栓固定连接，平行力杆近力传感器的一端与横梁6两端经螺栓固定连接；给高精度角度传感器13稳定的电源供应，打开角度传感器13显示器的开关，连接转向机器人正常工作所需线束，打开操控软件实现通信连接。
34.校准时，在被校转向机器人静止状态下，将被校转向机器人与高精度的角度传感器13显示器的角度清零，转动转向机器人至某一角度，同时记录转向机器人与角度传感器13的角度示值，转向机器人角度示值减去角度传感器13的示值即为示值误差，再根据误差校准转向机器人的角度即可。
35.参见图1所示，为本发明实施例提供的一种转向机器人的角速度校准方法，其可以包括以下步骤：将所述转向机器人安装于所述转接器9上；由操控软件控制使转向机器人匀速转动并记录过程曲线，计算所述转向机器人的角速度示值与所述角度传感器13的角速度
之差；调整所述转向机器人，重复上述步骤，直至所述转向机器人的角速度示值误差在预设范围内。通过将转向机器人与转接器9连接安装，转动转向机器人后，即可通过转向机器人和角度传感器13的角速度之差对转向机器人的角速度进行校准，实现了对转向机器人角速度参数的有效溯源。
36.具体的，在角速度校准时，在被校转向机器人静止状态下，将角度传感器13显示清零，将被校转向机器人力矩、角度确认零位，选择一匀速转动的运行程序并运行，由操控软件控制使转向机器人匀速转动，分别记录被校转向机器人的角速度及角度传感器13的角速度，被校转向机器人的角速度示值与角度传感器13的角速度之差，即为角速度示值误差，再根据误差校准转向机器人的速角度即可。
37.本发明实施例提供的一种转向机器人的角度、角速度校准装置及校准方法的原理为：
38.通过将转向机器人与转接器9连接安装，再将转接器9安装至与角度传感器13同轴连接基座8上，转动转向机器人后，基座8、转接器9以及轴杆10即可同步转动，从而利用转向机器人和角度传感器13的角速度示值之差，对转向机器人的角速度进行校准。
39.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
40.需要说明的是，在本发明中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
41.以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
技术特征：1.一种转向机器人的角度、角速度校准装置，其特征在于，其包括：底座(1)，其安装有角度传感器(13)；转接器(9)，其用于与转向机器人连接，所述转接器(9)通过轴杆(10)与所述角度传感器(13)连接，所述转接器(9)、所述轴杆(10)和所述角度传感器(13)同轴设置；当所述转向机器人转动时，所述转向机器人带动所述转接器(9)和所述轴杆(10)同步转动。2.如权利要求1所述的转向机器人的角度、角速度校准装置，其特征在于：所述角度、角速度校准装置还包括扭矩传感器(4)，所述扭矩传感器(4)上固定有连接盘(5)，所述连接盘(5)上安装有横梁(6)，所述横梁(6)的两端具有连接块(61)，所述连接块(61)的端面设置有螺孔，所述转向机器人上设有力杆，所述力杆一端与所述连接块(61)经螺栓连接，另一端用于固定于所述转向机器人。3.如权利要求2所述的转向机器人的角度、角速度校准装置，其特征在于：所述横梁(6)呈u形，且u形的开口朝向所述连接盘(5)，所述横梁(6)通过轴体与所述连接盘(5)连接，所述横梁(6)可绕所述轴体转动。4.如权利要求2所述的转向机器人的角度、角速度校准装置，其特征在于：所述底座(1)上安装有主体支座(2)，所述主体支座(2)呈t形，其包括相互垂直的第一主体(21)和第二主体(22)，所述扭矩传感器(4)和所述转接器(9)分别位于所述第一主体(21)的相对两端，所述第二主体(22)与所述扭矩传感器(4)间的距离小于所述第二主体(22)与所述转接器(9)间的距离。5.如权利要求4所述的转向机器人的角度、角速度校准装置，其特征在于：第一主体(21)内安装有轴承，所述轴杆(10)穿设于所述轴承内，所述轴杆(10)穿过所述第一主体(21)与所述转接器(9)固定，所述转接器(9)和所述角度传感器(13)分别位于所述轴杆(10)的相对两端。6.如权利要求4所述的转向机器人的角度、角速度校准装置，其特征在于：所述第一主体(21)上安装有基座(8)，所述基座(8)的顶部通过定位销连接所述转接器(9)，所述基座(8)的底部通过定位销连接第二垫片(7)，所述基座(8)通过螺栓固定于所述第二垫片(7)，所述第二垫片(7)固定于所述轴杆(10)。7.如权利要求6所述的转向机器人的角度、角速度校准装置，其特征在于：所述基座(8)靠近所述转接器(9)的一侧的横截面尺寸大于靠近所述第一主体(21)的一侧的横截面尺寸。8.一种如权利要求1所述的转向机器人的角度、角速度校准装置的角度校准方法，其特征在于，其包括以下步骤：将所述转向机器人安装于所述转接器(9)上；转动所述转向机器人至设定角度；计算所述转向机器人的角度示值与所述角度传感器(13)的角度示值之差；调整所述转向机器人，重复上述步骤，直至所述转向机器人的角度示值与所述角度传感器(13)的角度示值误差在预设范围内。9.一种如权利要求1所述的转向机器人的角度、角速度校准装置的角速度校准方法，其特征在于，其包括以下步骤：
将所述转向机器人安装于所述转接器(9)上；匀速转动所述转向机器人；计算所述转向机器人的角速度示值与所述角度传感器(13)的角速度之差；调整所述转向机器人，重复上述步骤，直至所述转向机器人的角速度示值与所述角度传感器(13)的角速度示值误差在预设范围内。
技术总结本发明涉及一种转向机器人的角度、角速度校准装置及校准方法，其包括：底座，其安装有角度传感器；转接器，其用于与转向机器人连接，所述转接器通过轴杆与所述角度传感器连接，所述转接器、所述轴杆和所述角度传感器同轴设置，当所述转向机器人转动时，所述转向机器人带动所述转接器和所述轴杆同步转动。运用转向机器人角度校准装置，将转向机器人固定于转接器上，将转接器通过轴杆与角度传感器连接，当转向机器人转动时，通过角度传感器对转向机器人的角度、角速度进行校准，结构简单，校准过程易操作实施，实现了对转向机器人角度、角速度参数的有效溯源。数的有效溯源。数的有效溯源。
技术研发人员：刘茹 李昕 涂远扬 叶仁根 贾莹莹
受保护的技术使用者：武汉达安科技有限公司
技术研发日：2022.03.30
技术公布日：2022/7/5
