研究背景

随着经济社会的发展，汽车已成为人们普遍的出行方式，汽车保有量迅速增加。在汽车的研发和后期改进过程中，汽车都需要经过多种试验测试，例如汽车油耗与排放测试试验、动力性试验、耐久性试验等。在一些特殊的场合，常常需要汽车依照事先设定好的路线行驶，以达到相关目的。由于汽车并不能自主行驶，所以这些试验都需要驾驶员来操作。而即便是再资深的试验车辆驾驶人员，终究还是人类，无可避免地会有人类自身的弊端，如驾驶时间过长会疲累、难以准确复现预设路线等，甚至在一些场合中，驾驶场合是十分危险的，例如专门用于战场的运输、作战车辆等。所以，在这样的背景下，提出了自动驾驶通用机构的设想。

研究目的与意义

若自动驾驶通用机构得以实现，将能在试验过程中减少由于驾驶员自身因素而产生的误差，有利于试验结果的一致性，同时也会反过来促进汽车相关方面法律法规和测试标准的健全，其次也使得汽车驾驶员从一些重复、单一、枯燥的工作中解脱出来。并且如果应用于紧急救险和危险的战场上时，可减少人员的伤亡，提高了效率。

国内外现状

目前，国内外的相关研究十分广泛，从基本的机械结构、驱动方式上至横向纵向控制算法优化均有许多研究成果。国外的研究水平要高于国内，早在二十世纪八十年代，美国卡内基梅隆大学就在进行相 关研究，其代表性成果有NavLab-1和Navlab-5，经实车试验，NavLab-1其最高速度可达88km/h^[1]。还有Kairos公司的自动驾驶仪，主要应用于对无人驾驶车辆的改装，它能控制车辆按预先设定的路径自动行驶。此外，英国ABD公司的自动驾驶机器人，主要用于汽车测试实验，由车载计算机和执行装置组成，具备转向控制，油门控制，制动控制等功能，可以完成闭环车速控制实验、操纵量的测量和横向稳定性操控实验等^[2]。

在硬件设计方面，英国ABD公司其制动踏板机器人采用液压缸作为执行部件配合顶杆实现指令动作，油门踏板机器人则采用伺服电机作为执行部件搭配摆臂机构实现指令动作。

国内对于自动驾驶相关技术的研究起步较晚，其中具有代表性的是1995年东南大学的张为公教授与南京汽车研究所联合研制的DNC-1型自动驾驶机器人，由气电混合驱动，能完成油门踩踏换挡等操作^[2]。还有解放军国防科技大学所自主研制的无人地面车辆“CA7460”，该车辆是在红旗轿车上加载感知系统和自动驾驶系统等进行无人化改造而成，在自动驾驶时，其最高时速可以达到170公里，并可以完成超车动作^[1]。

在硬件设计方面， DNC-1型自动驾驶机器人除开油门机械腿为步进电机控制外，其他均为气动控制。近年来，随着电机伺服控制的发展，全电驱动已替代气液驱动或气动^[3]。