1.论文选题的目的和意义

无人驾驶汽车，又称为无人车、智能车、自主车等，涉及计算机视觉、人工智能、深度学习与车辆工程等交叉学科，是各种新兴技术的综合试验床与理想载体，也是当今前沿科技的重要发展方向。它既包括理论方法与关键技术的突破，也涉及到大量的工程与试验问题，其重大研究意义不仅体现在所包含的核心科学问题上，同时又反映在其重大应用前景与战略价值上，社会关注度极高。

无人驾驶技术不仅能运用到乘用车上，在工程机械上使用它也是非常有必要的。对于工程机械来说，经常在地震、洪水、海啸等灾害现场以及高温、高寒、高海拔、高辐射的恶劣工况施工，操作人员常常要冒着生命危险，工程机械中的压路机人工操纵面临的是在驾驶室中受到长时间、高强度的机械振动干扰，工作量大的情况下，传统的工程机械驾驶操作主要依靠操作人员操作完成，效率较低下、劳动强度大，且工程机械操作效果主要取决于操作人员的工作经验、操作时身体状况。人工操纵容易出现偏差，工作效率受驾驶员状态影响较大，因此很多厂家早早就开始研究无人驾驶。工程车辆自身重量较大，人工操纵不易，需要转向助力装置，传统压路机的油门由手动控制，操纵繁琐，这些是传统压路机的一大弊病^[1]。开发无人驾驶压路机符合现代工程机械发展方向的。无人驾驶技术对实现工程机械自主行驶与自主作业，有效提高工作效率有重要意义；同时无人驾驶的工程机械有效降低因操作人员疲劳、疏忽、工作经验不足等因素产生的误操作，提高了工程机械驾驶的安全性^[2]。

部分压路机需增加转向执行机构才能进行自动驾驶控制，本设计将针对此类压路机设计其转向执行机构。

2. 国内外关于该论题的研究现状和发展趋势

在文献^[3]中提到，无人驾驶汽车的转向执行机构不是完全独立的，其机械部分和控制部分密切相关，设计中的对象是电机驱动机械部分中的传动装置，确定电机与方向盘之间的传动形式，设计支架，将各部分组成在一起。执行机构之上还有控制系统，整体架构主要由感知、控制、执行三个层次组成，在自动驾驶平台上搭载单目摄像头和激光雷达，配置了上、中、下三层控制器，加装了用于自动驾驶的转向与速度控制的执行机构，形成一个完善的体系^[3]。

文献^[4-5]对压路机的转向系统进行分析，文中说到近年来,为满足工程施工的要求,制造厂商在将压路机从静碾压路机发展到振动压路机的同时,压路机的转向形式也从刚性机架,发展到中央铰接转向,进一步又出现双铰转向、双转向轮(这两者都俗称为蟹形转向)和四轮强制转向等^[4],传统的一车一套方向盘的配置无法满足压路机的驾驶需要。现代的压路机多采用两个方向盘控制一个转向器的配置。本设计在驾驶室左右侧各布置一个方向盘，转向器布置在驾驶室的正下方，通过链条和链轮把三者连在一起，并通过链条来传递扭矩，从而实现任一个方向盘转动都可以控制转向器，实现转向^[5]。

在无人驾驶的转向控制上，国外的IlBae^[7]提出了一种综合的横向和纵向控制系统，以确保无人驾驶车辆的动态稳定性和跟踪性能^[7]。而Chanhee Jung设计的控制器基于即将到来的道路的预览模型以及作为对前转向角输入的偏航率响应的偏航率增益而开发。由于所提出的控制器基于适应偏航率增益，所以它可以应用于没有任何车辆参数信息的任何车辆^[8]。车道保持控制辅助系统对于无人驾驶系统也非常重要，在无人驾驶过程中，需要车辆保持既定路线行驶，采用采样数据自适应动态规划（ADP）方法开发的在线自适应最优控制器，实现零稳态车道保持误差^[9]。国内，曾志辉^[10]提出自动转向系统是实现智能汽车和无人驾驶汽车重要的环节。该系统的机构设计的关键是在转向轴上集成一套双行星齿轮机构,从而将方向盘、转向机构和转向执行电机相互连接,进行彼此之间的力和运动的合成^[10]，文献^[11]展示的转向执行机构安装在农业机械转向杆的顶部，驱动农业机械转向杆转动，包括转向机构及电动机，其中转向机构包括传动机构、外壳及方向盘安装结构，所述电动机及方向盘安装结构分别安装在外壳上，电动机的输出端通过安装在外壳内部的传动机构与方向盘安装结构的一端相连接，方向盘安装结构的另一端连接有农业机械的方向盘^[11] 这和本次设计的方向有相似之处。在文献^[12-13]中，就无人驾驶压路机的自动碾压以及直线行驶过程中，针对无人驾驶振动压路机在自动碾压作业时的路径跟踪误差影响整体碾压作业质量的问题,提出了基于模糊算法的路径跟踪控制方法.建立了压路机整体运动学模型和液压动力转向系统模型^[12-15]，可以提供给本次设计参考。

2. 研究的基本内容与方案

1.基本内容与目标

（1）学习了解压路机的转向系统结构及工作原理。