华为天才少年稚晖君发布了一款“无人驾驶”自行车,具备静态站立、自动避障、路径识别功能。网友纷纷表示:“又一辆自行车成精了!”
自行车的实现原理基于控制理论,首先要让车辆跑起来,需要硬件改造和自动控制系统。接着,需要给车辆配备一套传感器组成的网络,以及算力足够的芯片作为“大脑”。最后,通过感知和控制算法赋予车辆智能,实现自动驾驶。
改造的对象是一辆“死飞”自行车,结构简单,没有刹车,通过反向蹬车减速。为实现自动驾驶,稚晖君利用计算机辅助工具CAD建模,得到虚拟自行车,并进行一系列硬件改造。改造方案包括安装两个巨大的无刷电机、舵机、深度相机、加速度计、陀螺仪、激光雷达、航模动力锂电池、座椅后方的主控计算模块等。
车辆的平衡控制通过左右调节龙头实现,静止状态下的平衡则依靠角动量守恒原理。具体而言,无刷电机驱动一个金属的动量轮,后轮则依靠摩擦力驱动,实现整体前后运动。
在硬件安装完成之后,需要安装电力系统,包括主控模块和AI计算单元。小脑负责低算力、低时延、运行实时系统,大脑负责高算力、高时延、运行非实时操作系统。稚晖君选用HoloCubic中的MCU和升腾310 AI处理器作为计算单元,设计载板整合两部分,实现通信和数据处理。
此外,控制系统中的重要模块是稚晖君设计的Ctrl-FOC驱动器,实现两路共100安无刷电机的FOC控制,同时驱动舵机和散热风扇。整个系统通过参数整定和仿真验证,最终实现自动驾驶功能。
自动驾驶效果测试显示,车辆静态站立非常稳,能够承受重物的冲击,甚至进行杂技动作。前进、倒退也表现稳定。这辆“自动驾驶”自行车具备自动避障、运动识别跟随、路径规划等功能,展现出高度的智能和自主性。
稚晖君将项目开源至GitHub,供感兴趣的开发者下载学习。同时,他提醒大家,晚上看到“鬼鬼祟祟”的自行车不必惊慌,那可能只是一辆“成精”的自行车。
历史上并非第一辆“成精”的自行车,早在2019年,清华大学就展示了一款由新型人工智能芯片驱动的自动驾驶自行车,能够识别语音指令、自动控制平衡,对前方行人进行探测和跟踪,并自动避开障碍。
该项目的实现涉及多个领域的技术,包括硬件改造、控制理论、传感器集成、AI算法、电力系统设计等。通过不断迭代优化,自动驾驶自行车展现出高度的智能和实用性,为未来自动驾驶技术的发展提供了宝贵的经验和参考。
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