[0001] 本实用新型涉及自动驾驶技术领域，尤其涉及一种自动驾驶车辆的车身组件。

[0002] 随着自动驾驶技术的快速发展，小型自动驾驶车辆因其高灵活性和较低的成本，在多个领域展现出广泛的应用潜力。

[0003] 公开号为“CN219601461U”的中国专利，公开了一种模块化的人工智能巡检车，其车顶上安装有多线激光雷达及RGBD深度相机，该模块化的人工智能巡检车通过上述多线激光雷达及RGBD深度相机等装置的设置，实现了自动驾驶功能。但其在复杂环境下的适应性、精确控制与决策处理方面仍存在限制。具体的，该模块化的人工智能巡检车仅虽然通过激光雷达及深度相机实现了避障功能，但仅仅通过激光雷达的数据进行地图创建，其定位精度及可靠性较低。同时，在遇到复杂环境时，如当车辆转角过大或者紧急避障时，仅仅依靠前轮转向无法达到路径跟踪的目的。实用新型内容

[0004] 为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种融合了惯导定位、定位精度及可靠性高且适用于复杂环境下驾驶的自动驾驶车辆的车身组件。

[0005] 本实用新型的自动驾驶车辆的车身组件，包括车身，车身上设有激光雷达及深度相机，车身包括底盘，底盘上设有左轮及右轮，底盘的中部设有转向轮，底盘上还设有左电机、右电机及转向舵机，左电机的输出轴连接左轮中轴，右电机的输出轴连接右轮中轴，所述转向轮与转向舵机输出端连接；

[0006] 所述底盘的上方还设有安装板，安装板的上方设有顶板，安装板与底盘之间连接有若干第一支撑柱，安装板与顶板之间设有若干第二支撑柱，第一支撑柱的两端分别与底盘及安装板固连，第二支撑柱的两端分别与安装板及顶板固连；

[0007] 所述激光雷达设置于顶板上，顶板上还设有惯导卫星组合导航模块，所述安装板上还设置有天线，天线的底端安装于安装板上，所述深度相机安装于底盘的前端。

[0008] 该自动驾驶车辆的车身组件的优点在于，其底盘上设置有用于安装转向轮的转向舵机，底盘上还设有分别用于驱动左轮和右轮转动的左电机和右电机。转向舵机、左电机及右电机的设置，使得该自动驾驶车辆的车身组件不仅能够通过转向舵机实现车辆的转向功能，同时左电机和右电机能够分别驱动左轮和右轮，从而使左轮和右轮差速转动，进而增加了其转向功能，使其能够在复杂环境下轻松转向。

[0009] 同时，该自动驾驶车辆的车身组件，其不仅在顶板上设置了激光雷达，底盘上设置了深度相机，从而能够实现有效避障。而且，顶板上的惯导卫星组合导航模块以及天线，进一步提高了其定位的精度和可靠性，使其能够实现高效路径规划、避障与安全行驶。

[0010] 此外，该自动驾驶车辆的车身组件通过第一支撑柱实现了安装板与底盘的连接，通过第二支撑柱实现了安装板与顶板的连接。其中，安装板的设置，方便了天线、顶板等部件的安装，同时将车身分隔为上下两层，下层用于安装控制主板、左电机、右电机等电器部件，顶板与安装板形成的上层空间能够用于放置物品。

[0011] 进一步的，本实用新型的自动驾驶车辆的车身组件，所述底盘上设有控制主板及电机驱动器，控制主板与电机驱动器通过导线连接，左电机、右电机与电机驱动器通过导线连接。

[0012] 控制主板、电机驱动器的设置实现了对左电机及右电机的差分驱动功能，从而使该自动驾驶车辆的车身组件能够通过左电机和右电机控制车辆的转向，提高其在复杂环境中的转向能力。

[0013] 进一步的，本实用新型的自动驾驶车辆的车身组件，所述底盘上还安装有上层控制器，所述激光雷达、深度相机、惯导卫星组合导航模块均通过导线与上层控制器连接，上层控制器通过CAN总线与所述控制主板连接。

[0014] 上层控制器和上述控制主板固定在底盘上用于对整车进行控制。

[0015] 进一步的，本实用新型的自动驾驶车辆的车身组件，所述电机驱动器包括BTS7960芯片，并且每两个BTS7960芯片构成一个H桥电路用来驱动左电机或右电机。

[0016] 进一步的，本实用新型的自动驾驶车辆的车身组件，所述天线的数目为两组，两组天线分别设置于顶板的前后两侧。

[0017] 两组天线的设置不仅提高了自动驾驶车辆的车身组件的定位精度，同时双天线的设计也可以完成测向功能。

[0018] 进一步的，本实用新型的自动驾驶车辆的车身组件，所述底盘两侧的边缘分别设置有穿透底盘的定位槽。

[0019] 定位槽的设置实现了对左轮及右轮的定位功能，从而方便了操作人员对左轮及右轮的定位及安装。

[0020] 进一步的，本实用新型的自动驾驶车辆的车身组件，所述第一支撑柱及第二支撑柱的数目均为四根。

[0021] 该设置提高了顶板、安装板及底盘之间的连接可靠性，保证了车身的整体稳定性。

[0022] 进一步的，本实用新型的自动驾驶车辆的车身组件，所述安装板表面设有穿透安装板的穿线孔。

[0023] 穿线孔的设置方便了导线的连接。

[0024] 上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本实用新型的技术手段，并依照说明书的内容予以具体实施，以下以本实用新型的实施例对其进行详细说明。

[0031] 下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

[0032] 实施例一：参见图1至5，本实施例的自动驾驶车辆的车身组件，包括车身，车身上设有激光雷达1及深度相机2，车身包括底盘3，底盘上设有左轮4及右轮5，底盘的中部设有转向轮，底盘上还设有左电机6、右电机7及转向舵机8，左电机的输出轴连接左轮中轴，右电机的输出轴连接右轮中轴，所述转向轮与转向舵机输出端连接；

[0033] 所述底盘的上方还设有安装板9，安装板的上方设有顶板10，安装板与底盘之间连接有若干第一支撑柱11，安装板与顶板之间设有若干第二支撑柱12，第一支撑柱的两端分别与底盘及安装板固连，第二支撑柱的两端分别与安装板及顶板固连；

[0034] 所述激光雷达设置于顶板上，顶板上还设有惯导卫星组合导航模块13，所述安装板上设置有天线14，天线的底端安装于安装板上，所述深度相机安装于底盘的前端。

[0035] 本实用新型自动驾驶车辆的车身组件，其底盘上设置有用于安装转向轮的转向舵机，底盘上还设有分别用于驱动左轮和右轮转动的左电机和右电机。转向舵机、左电机及右电机的设置，使得该自动驾驶车辆的车身组件不仅能够通过转向舵机实现车辆的转向功能，同时左电机和右电机能够分别驱动左轮和右轮，从而使左轮和右轮差速转动，进而增加了其转向功能，使其能够在复杂环境下轻松转向。

[0036] 同时，该自动驾驶车辆的车身组件，其不仅在顶板上设置了激光雷达，底盘上设置了深度相机，从而能够实现有效避障。而且，顶板上的惯导卫星组合导航模块以及天线，进一步提高了其定位的精度和可靠性，使其能够实现高效路径规划、避障与安全行驶。

[0037] 此外，该自动驾驶车辆的车身组件通过第一支撑柱实现了安装板与底盘的连接，通过第二支撑柱实现了安装板与顶板的连接。其中，安装板的设置，方便了天线、顶板等部件的安装，同时将车身分隔为上下两层，下层用于安装控制主板、左电机、右电机等电器部件，顶板与安装板形成的上层空间能够用于放置物品。

[0038] 其中，左电机和右电机用以分别控制左轮和右轮的转动，以实现其差速功能，进而提高该自动驾驶车辆的车身组件的转向能力。

[0039] 具体实施时，底盘上设置有控制主板15及电机驱动器16，控制主板与电机驱动器通过导线连接，左电机、右电机与电机驱动器通过导线连接，电机驱动器接收控制主板的占空比信号，从而分别实现对左电机、右电机的驱动和控制。上述控制主板、电机驱动器、左电机、右电机及转向舵机均固定与底盘上。

[0040] 本实施例中，电机驱动器使用74HC244芯片20和BTS7960芯片，每两个BTS7960芯片18构成一个H桥电路19用来驱动左电机或右电机，以实现电机的正反转和精确的速度控制，其具体电路结构可参考附图5，此处不再赘述。两个电机的使用可以控制车轮差速，提高操纵稳定性。工作时，电机驱动器接收控制主板输出的占空比信号，进而驱动和控制所述的左电机、右电机转动。上述缓冲芯片74HC244，可以有效防止电机驱动器内的大电流对主控制器的损害。

[0041] 底盘上还安装有上层控制器17，上述激光雷达、深度相机、惯导卫星组合导航模块均通过导线与上层控制器连接。上层控制器和上述控制主板固定在底盘上用于对整车进行控制。

[0042] 上层控制器处理上述激光雷达、深度相机传来的信息进而对车辆所处环境进行建图、目标检测并进行路径规划；上述控制主板与上层控制器通过接插件连接，控制主板接收上层控制器的信息，并对转向舵机和电机驱动器进行控制。

[0043] 转向舵机用于驱动转向轮转动，进而实现自动驾驶车辆的转向功能，其机体固定于底盘上，转向轮安装于其输出端，具体的，转向轮的数目可为两个，两个转向轮均由转向舵机带动，两个转向轮的中轴端部均连接铰接板，铰接板一端铰接于底盘上，另一端与横拉杆铰接，横拉杆还与转向舵机输出轴铰接，转向时，转向舵机输出端摆动，进而通过横拉杆及铰接轴带动转向轴转向。

[0044] 上述两组天线用于接收卫星信息，并将卫星信息传递给惯导卫星组合导航模块，其分别固定在顶板的前后两侧。

[0045] 惯导卫星组合导航模块固定在顶板表面，其通过与固定基站进行4G网络通信来消除卫星信息中的误差，实现车辆的精准定位。

[0046] 深度相机固定于底盘前端，其用于对车辆前方环境中的元素进行检测。

[0047] 运行过程中，激光雷达和深度相机采集环境的信息进行数据融合，上层控制器根据融合的数据检测障碍物，并利用RTK【载波相位差分技术】技术，融合GNSS和惯性导航器件信息，实现精确定位。

[0048] 自动行驶过程中，上层控制器会根据路径和障碍信息来生成车辆应该执行的转角和速度信息，并通过CAN总线通信输出给控制主板，控制主板根据接收到的转角和速度信息来控制车辆的转向舵机和电机驱动器，以实现车辆的转向和速度控制。

[0049] 其中，激光雷达可采用镭射智能的C16激光雷达，其可360度扫毛，并通过TOF测距的方法对环境中的障碍物进行感知。

[0050] 镭射智能的C16激光雷达可以测到70‑150米范围内的障碍信息，并且能够高频率的信息采集和快速的数据处理，完全可以满足车辆的正常速度行驶时的数据处理，有较高的安全性。

[0051] 深度相机用于感知激光雷达无法感知的信息，比如车道线信息、物体形状信息、红绿灯信息等等，但是深度相机在暗光和强光环境下感知信息的能力会急剧下降，因此使用深度相机和激光雷达进行数据融合，能完整的获取环境中物体的形状、颜色和距离信息。

[0052] 深度相机可采用奥中比光Astra Pro Plus深度相机，最大测量范围可达到8米，适合三维环境构建。

[0053] 惯导卫星组合导航模块与顶板前后的两组天线组成定位系统；惯导卫星组合导航模块可采用安徽飞迪航空科技有限公司的DETA100R4G模块，其与固定基站之间通过4G网络通信进而实现差分定位，并且双天线的设计也可以完成测向功能。

[0054] 惯导卫星组合导航模块包括惯性导航装置及卫星导航装置，其中惯性导航装置以陀螺和加速度计为敏感器件进行导航参数解算，卫星导航装置采用RTK技术获取修正的GNSS定位信号。标准GNSS【全球导航卫星系统】定位通过测量信号从卫星到接收器的飞行时间来确定用户的位置，但是该方法的精度受卫星时钟误差、大气延迟、多径误差等多种因素的影响；RTK 通过使用具有已知位置的固定参考基站来提高GNSS定位的准确性。这些站持续观测卫星信号并计算对误差的修正。RTK接收器实时应用这些校正，以提高其位置精度；通过车辆在环境中精确的位置信息，与激光雷达和深度相机的数据进行融合能实现更高精度的轨迹跟踪。

[0055] 上述控制主板包括主控制器、稳压电路、通信电路及驱动电路等多个部件，其中，主控制器使用意法半导体的STM32F407VET6芯片，主控制器接收并处理上层控制器传递的信息，并通过所述的控制主板对电机驱动器和转向舵机进行控制。

[0056] STM32F407VET6芯片的高性能、低功耗和多个通信接口等优点让车辆在处理转角和电机信息中有更快的响应，可以实现自动驾驶中车辆位置更高精度的控制。

[0057] 上述稳压电路采用RT8289稳压芯片、RT9013稳压芯片等器件，稳压电路对电源电压进行降压以满足控制主板上其他模块要求。

[0058] 连接时，RT8289芯片的VIN引脚与电源连接，芯片的GND引脚与PAD引脚通过旁路电容与电源相连，RT8289芯片的SW引脚通过一套整流滤波电路输出5V电压提供给控制主板上需要5V电压的模块；RT9013芯片的VIN引脚与RT8289芯片输出的5V相连作为RT9013芯片的电压输入，VOUT引脚输出3.3V电压提供给控制主板上需要3.3V电压的模块。上述5V电压模块及3.3V电压模块为本领域常规技术，其具体电路结构此处不再赘述。

[0059] 上述通信电路使用SN65HVD230DR芯片，通信电路采用CAN总线通信协议实现所述上层控制器与控制主板之间的通信。

[0060] CAN总线通信作为车辆中主流的通信方式，它能抵抗高电磁干扰、具有高效的传输效率并且CAN总线通信具有实时性能，可以确保数据在严格的时间限制内传输，可以满足自动驾驶车辆对车辆模块快速响应的要求。

[0061] 优选的，所述底盘两侧的边缘分别设置有穿透底盘的定位槽21，所述第一支撑柱及第二支撑柱的数目均为四根，所述安装板表面设有穿透安装板的穿线孔22。

[0062] 工作时，激光雷达发射红外光束探测环境中物体与车辆之间的距离，深度相机通过视觉算法检测环境中物体的形状、颜色等，惯导卫星组合定位模块通过获取卫星和基站的位置信息进行差分定位来确定车辆所处的位置，激光雷达、深度相机和惯导卫星组合定位模块通过导线将数据传输给上层控制器，上层控制器根据接收到的信息建立车辆所处环境的3D图像。在确定车辆的目的地后，上层控制器通过高精地图生成一条全局规划路径并根据车辆所处实时环境中的障碍物信息生成实时的局部路径，上层控制器根据局部路径信息将车辆需达到的转角和速度信息通过CAN总线通信传递给控制主板，控制主板将转角和速度信息转变为占空比信号通过导线传输给转向舵机和电机驱动器，转向舵机带动转向轮实现转向功能，电机驱动器结合占空比信号和电源带动左电机、右电机转动，同时编码器将计算出左后轮、右后轮速度数据并反馈给控制主板实现速度闭环，达到精准控制车辆速度的目的。

[0063] 当车辆转角过大或者紧急避障时，仅仅依靠转向轮转向无法达到路径跟踪的目的，这时独立驱动的左轮和右轮能够进行差动驱动来协助车辆转向使车辆达到预定的路径。

[0064] 应用本实用新型控制系统的车辆在自动行驶的过程中，上层控制器能够根据环境信息来实时控制车辆速度的改变，提高车辆自动驾驶的效率；在车辆加速或者减速过程中，车辆的编码器会不断的计算出车辆的速度并且会将速度信息传输给控制主板，控制主板将编码器计算的车速与上层控制器传输来的速度值进行对比，通过两者的偏差值来改变占空比信号使车辆的速度达到上层控制器输出的速度，提高自动驾驶的效率。

[0065] 以上所述仅是本实用新型优选的实施方式，用于辅助本领域技术人员实现相应的技术方案，而并不用于限制本实用新型的保护范围，本实用新型的保护范围由所附权利要求限定。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本实用新型的技术方案基础上，可做出若干与其等同的改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。同时，应当理解，虽然本说明书按照上述实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。