华为天才少年,打造出能自动驾驶的单车,成本不到一万

视频介绍

2021-06-21 19:16:35

自动驾驶、自动避障、路径规划。每当看到这些高科技词汇,能想到的便是无人驾驶汽车、无人清扫车、公交车等等。但你能想到有一天,这些科技被注入到了一辆自行车中吗?是的~你没看错!这不是什么PS!而是一辆能够自己稳稳站立,还能够自己行走、躲避障碍物,甚至会自己拐弯的自行车...而这辆自动驾驶自行车的设计者,就是B站知名UP主,号称“野生钢铁侠”的大神--稚晖君。不久前的一次骑车摔跤的意外,让他萌生“做一辆自动驾驶自行车”的想法。最终历时4个月,从设计建模到硬件改造再到AI智能化……全部独立完成。稚晖君到底是如何打造的这么一台“赛博朋克”自行车?接下来,让我们一起一探究竟。把自行车做成自动驾驶,共分几步?稚晖君选择的自行车,是大家非常熟知的死飞 。没错,就是漂移玩家的最爱。这种自行车的一大特点,便是结构简单、没有刹车。于是,稚晖君先对死飞进行了一个CAD建模的工作。建模工作完成之后,便得到了一辆虚拟自行车。此后的所有改造工作,便可以在计算机上完成。整体来看,XUAN的诞生一共分为三大步:第一,硬件改造:让它站稳,然后跑起来。第二,智能化:搭载一整套传感器组成的感知网络,拥有算力强大的计算芯片大脑。第三,软件和算法:开发、实现一套感知和控制算法。稚晖君称之为“注入灵魂”。那么自行车是如何让自己保持平衡呢?在骑自行车的时候,前后方向的平衡,靠得是2个轮子的支撑和地面摩擦力。而左右方向上,运动过程中靠的是龙头的左右调节,获取转向的加速度,以此抵消重力的影响。像这样:那么在静止状态下呢?稚晖君给出的思路便是——角动量守恒。简单来说,当车子在重力作用下发生倾倒,就用动量轮来产生一个相反力矩,抵消掉重力力矩。具体而言,稚晖君在这辆死飞座位下方安装了一个无刷电机,目的是驱动一个金属的动量轮。而在座位后方,他也安装了一个无刷电机,这个目的则是靠摩擦力来驱动后轮,让自行车整体前后运动。而后,便是快乐的组装环节了。自行车的“机器大脑”、硬件框架有了,想让自行车能跑起来,甚至能认路,下一步就是上“脑子”了。跟人类相似,机器人也分“大脑”和“小脑”。简单来说,小脑用来控制实时行动;大脑则负责耗费算力、高时延的感知和决策。这一回,稚晖君给自行车上的“小脑”是ESP32。“大脑”则是昇腾310。于是,在深度相机、激光雷达等传感器的帮助之下,这辆自行车能够检测出周围的物体,实现避障和跟随。还能够机智地识别地形,给自己规划路径。当然啦,“成精”的自行车,不仅要有头脑,还要有一颗强劲的“心 .脏”来驱动它工作。而XUAN的“心 脏”来自稚晖君的另一个项目,Ctrl-FOC矢量控制驱动器。这是一个超迷你双通道无刷电机驱动器,单路最大驱动电流能超过100A。最后,注入灵魂,万事俱备,但想要上路,至此还少了一点炼丹的灵魂——调参。这辆自动驾驶自行车的控制代码中,有超过50个重要参数,包括控制周期、反馈矩阵、PID增益、滤波器截止频率等等。总之,让一辆自行车成熟起来,自己上路,够不容易的。值得一提的是,目前这个项目已经在GitHub上开源,最终硬件成本来算的话应该不到一万,就激光雷达贵一点,有兴趣的朋友可以关注一下。

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