自动驾驶机器人关键技术及应用分析

陈曦，杨古涵，韩燕祥

（中汽研汽车检验中心（天津）有限公司，天津 300300）

伴随着汽车制造行业的发展，在汽车生产制造过程中，往往需要借助大量的试验来对汽车的可靠性与耐久性进行综合评测，以此不断提高汽车的设计水平。在汽车性能试验中，往往需要借助自动驾驶机器人来进行，由于自动驾驶机器人具备控制精准度高、重复性好以及耐磨损等实用优点。同样由于当前自动化技术的发展，为自动驾驶机器人的环境感知与系统识别创造了良好的条件，为自动驾驶机器人的自动化程度的提升奠定了技术保障。自动驾驶机器人是能够实现车辆自动驾驶行为的机械装置，其借助设计人员预先给定的相关指令进行驾驶操作行为，如起步、加速、换道、避碰、停车等一系列自主驾车形式。

1 自动驾驶机器人研究现状

在自动化技术的发展下，发达国家的驾驶机器人取得了较好的成果。但是，其核心关键技术处于保密阶段，如英国的ABD 公司研发的转向驾驶机器人，能够控制测试车辆进行瞬间转向性能，具备较高的精准度与重复性优势。同样，德国的ATAHLE 公司作为全球最大的汽车自动驾驶机器人供应商，其研发的自动机器人能够应用于环境测试，能够对汽车的耐久性、噪音、传送性能等进行测试。而国内对于自动驾驶机器人的研究相对较晚，但是，在汽车公司与高校和科研究机构的努力下已经取得一定的成果，在汽车道路实验的驾驶机器人虽然不多，但是，其性能正在逐步追赶先进的研发水平。同样在当前的相关研究中，由于自动驾驶机器人的核心关键技术的价格过于昂贵，难以实现商业化，在我国的研发机构中，过多地偏重于自动无人驾驶操作系统，对于自动驾驶机器人的研究任然处于推广研发使用阶段，因此，导致自动驾驶机器人的普及性与经济效益的不佳。

2 自动驾驶机器人的关键技术分析

在当前自动驾驶机器人的功能实现中，需要重视其关键技术的研发。由于自动驾驶机器人的功能需求，导致其关键的技术涉及环境感知系统、执行系统以及操作控制系统三大部分。

2.1 环境感知系统

在自动驾驶机器人的关键技术中，其环境测试试验的功能实现依赖于其环境感知系统。在自动驾驶机器人的环境感知关键技术中，环境感知系统能够为自动驾驶机器人获取道路、车辆、障碍物等外在环境的详细数据，因此，环境感知系统作为自动驾驶机器人正常驾驶与精准控制的基础。在环境感知系统中，借助卫星定位技术与视觉感知技术，能够帮助自动驾驶机器人实现精准定位，与相关的驾驶标志识别，从而为控制系统提供准确的外在环境数据，为后续的相应指令提供重要的数据支撑。例如，在自动驾驶机器人的环境感知系统中，视觉感知能够对自动驾驶机器人在驾驶测试汽车的过程中，对车道、道路标识、信号灯以及行人障碍物等进行准确识别。视觉感知作为环境感知系统的关键组成部分，其能够为环境感知系统提供准确可靠的环境信息，以此实现自动驾驶机器人的环境测试试验。

2.2 执行系统

在自动驾驶机器人的关键技术中，其高精准度与高重复性优势依赖于其执行系统。在自动驾驶机器人的执行系统当中，其执行是自动加强机器人能够完成预期功能的基础。自动驾驶机器人的执行系统主要囊括对测试车辆的离合、自动、油门三个重要踏板的操纵，同样执行辨析题也对方向盘、换挡杆、点火等进行相应操纵。通过自动驾驶机器人的执行系统，能够对测试车辆进行速度、放心、安全等因素控制。通过自动驾驶机器人的各项功能实现中，借助执行系统能够保证自动驾驶机器人与经验丰富的驾驶员保证控制一致。例如常见的自动驾驶机器人的执行系统能够让汽车在自动过程中，对于离合、油门、制动踏板的机械腿与方向盘机械手臂的协调，通过正确的顺序关系，以此符合安全加深的基本需求，从而保证自动驾驶机器人的安全驾驶行为。

2.3 操作控制系统

在自动驾驶机器人的关键技术中，操作控制系统作为自动驾驶机器人的组成核心，操作控制系统能够实现自动驾驶机器人在认为控制指令下完成测试车辆的状态以及环境感知信息，通过相信的决策对执行系统进行发送控制指令。因此，操作控制系统能够实现自动驾驶机器人对车辆的速度与方向的管控。同样，自动驾驶机器人关键技术的操作控制主要涉及到驱动与控制两个方面。在当前的自动驾驶机器人的驱动方式中，主要有气动驱动、液动驱动以及伺服驱动等三个方式，由于自动驾驶机器人的各个驱动方式各具特点，因此，需要在测试车辆的实际场景来选择合适的驱动方式。在当前自动驾驶机器人的控制策略中，其主要考虑测试车辆的安全驾驶的前提下，对于车辆的速度以及方向的控制，例如，自动驾驶机器人的车道保持与规避碰撞等功能的实现。因此在自动驾驶机器人对于车辆控制中，需要借助智能算法，通过对道路环境的识别，以预瞄点对车辆进行预定控制，从而实现车辆的安全驾驶。

3 自动驾驶机器人在汽车测试的应用分析

自动驾驶机器人在对汽车性能测试试验中的应用，主要体现在汽车的重复性试验、安全性能试验以及高精准度的道路试验中。

3.1 自动驾驶机器人应用体现

自动驾驶机器人在汽车性能的测试应用主要体现在以下三个层面：（1）自动驾驶机器人能够在单一的驾驶环境下，代替驾驶员对车辆进行测试，能够有效地规避驾驶员的重复驾驶操作的疲劳感。例如，常见的对测试汽车开展的耐久性实验与道路性能实验中，自动驾驶机器人能够有效的替代驾驶员执行易疲劳重复的驾驶操作，保证试验的顺利进行。（2）精准性测试实验。自动驾驶机器人能够很好地应用与对测试汽车的精准控制测试。借助自动驾驶机器人能够满足控制高精准度和驾驶要求。例如，在匀速驾驶与历程驾驶实验中，自动驾驶机器人能够精准地控制测试汽车。（3）安全性试验。在对测试汽车进行安全性能实验中，往往设计要一些危险性的测试，例如，防侧翻实验和ABS 实验。借助自动驾驶机器人能够有效地规避驾驶员驾驶操作的人事安全隐患，从而保证汽车测试实验的安全性。

3.2 应用实例分析

自动驾驶机器人在汽车性能测试中的应用，可以借助其他辅助系统实现汽车测试的无人驾驶。通过借助人工智能控制系统，实现自动驾驶机器人的驾驶智能化与自动化，通过控制车速与方向实现自动驾驶机器人的新功能实现。例如，在城市快速公交和景区的固定路线观光车的驾驶中，借助自动驾驶机器人能够保证驾驶的精准与安全。同样，在我国的驾驶机器人中，北京航空航天大学与重点实验室研发的Robot Driver（机器人驾驶员）两代中，对于关键技术的操作控制系统与执行系统的基础上，进行性能升级，从而让自动驾驶机器人能够满足不同路面的高强度持续测试工作，具备较高的试验价值。同样，在Robot Driver 型号的Robot 自动驾驶机器人中，采用交流伺服电机驱动，其执行系统能够独立于汽车结构外，具备安装拆除简单，适用于多种型号的汽车，因此，具备较高的适应性和灵活性。同样，借助视觉感知技术与多源信息技术的融合，能够有效地降低自动驾驶机器人的研发成本，同时，也能够保证其各项功能的顺利实现。

4 结语

由此可见，本文主要对自动驾驶机器人的研发现状以及关键技术与应用进行详细阐述，由于自动驾驶机器人具备的高精准度与高重复性的应用价值，能够有效地代替驾驶员对研发汽车进行性能测试，从而保证研发汽车的危险性试验与可靠性测试为后续的车辆设计提供重要的数据支持。同样，借助当前智能化技术、环境感知技术、控制技术的快速发展，在自动驾驶机器人的功能与性能上能够实现创新优化，为汽车试验行业提供良好的应用前景，从而为推动我国汽车行业奠定坚实的技术保障。