北理工無人駕駛方程式車隊:圓一個“賽車夢”
“獲得全國總冠軍(jun) 的是——”
“北京理工大學!”
2022年9月21日,安徽合肥。主持人的聲音在比賽場館中回蕩,候場區緊跟著響起一片熱烈的掌聲。
北京理工大學路特斯無人駕駛方程式車隊的成員們(men) 興(xing) 奮不已,一起抬著愛車,歡呼著衝(chong) 向領獎台。
這是車隊繼2017、2018、2020和2021賽季之後,第5次站上中國大學生無人駕駛方程式大賽(FSAC)的最高領獎台,也是在該項賽事中首次實現三連冠,創造了曆史記錄。
這支創建於(yu) 2015年的車隊,每年都會(hui) 吸引來自北京理工大學機械與(yu) 車輛學院、精工書(shu) 院、徐特立書(shu) 院等各個(ge) 學院的本、碩、博學生,是一支以“大學生無人駕駛方程式大賽”等各類創新創業(ye) 大賽為(wei) 牽引,瞄向無人車輛高端技術前沿的科技創新團隊。
從(cong) 圖紙到賽車
在北京理工大學良鄉(xiang) 校區工程訓練中心,有個(ge) 擺滿各種零件的工作室,“灰鯊”係列賽車就誕生於(yu) 此。
“熱愛”幾乎是所有隊員加入車隊的初衷,他們(men) 的夢想很純粹,那就是設計並製造出可以平穩且快速跑動的賽車。
製造一輛賽車從(cong) 圖紙設計開始。車隊通過分析上一賽季中出現的問題,確定每個(ge) 模塊的最佳位置以及需要的零件數量和尺寸。“一輛方程式賽車一般需要幾千個(ge) 零件,大部分都由我們(men) 自行設計。”車隊隊長、機械與(yu) 車輛學院2023級碩士研究生馮(feng) 恒陽介紹。
有了圖紙,便可以著手實操。從(cong) 編寫(xie) 代碼、建模仿真,到製造機械、組裝車輛,再到最後的車輛調試,各種挫折和挑戰接踵而至。
“在工作室坐一整天都找不到電路板故障的原因是家常便飯,短短的幾行代碼有時甚至需要改幾天。”以馮(feng) 恒陽所在的電控組為(wei) 例,電路板無法工作、圖紙與(yu) 實物不符、代碼無法運行等等,都是十分普遍又較難解決(jue) 的問題,這當中牽扯到許多因素,隻能通過不斷試錯,一點一點調整、一點一點改進。
每次的試車環節都恰好趕在酷暑,夏日的陽光炙烤著隊員們(men) 的臉龐,汗水順著額頭滴落。他們(men) 有的蹲靠在牆角,不停敲擊鍵盤;有的圍繞在賽車旁,不斷測試零件,當賽車“嗡”地一聲發動引擎並向前行駛時,之前所有的焦慮、迷茫瞬間煙消雲(yun) 散,取而代之的是車隊成員眼神裏洋溢的幸福和喜悅。“從(cong) 電腦圖紙到成百上千個(ge) 小零件,再到成為(wei) 一輛真正的賽車,這個(ge) 過程令我們(men) 十分有成就感。”馮(feng) 恒陽說道。
從(cong) 個(ge) 人到團隊
有人操作賽車的按鈕和旋鈕,有人負責向裁判展示材料,有人協助主操縱員完成一些任務,還有人在外場隨時待命……這是車隊在比賽中過車檢的場景,也是車隊團結合作的縮影。
造一輛賽車並不容易。幸運的是,這不隻是一個(ge) 人的目標,而是整個(ge) 車隊的夢想。
“這不是一場單打獨鬥,而是車隊裏機械、電驅動、電控、無人係統四個(ge) 技術組別的共同合作。”有了機械組設計的轉向、製動、懸掛等機械部件,賽車才有了“身體(ti) ”;有了電驅動組設計的電機控製器和電池箱,賽車才有了“心髒”;有了無人係統組設計的無人駕駛係統的算法,賽車才有了“大腦”;而電控組則用線束設計,像“神經”一般將賽車各個(ge) 部分串聯起來。
當遇到問題時,大家也是一起商量著解決(jue) 。馮(feng) 恒陽說:“當遇到不合理的情況時,有人會(hui) 用萬(wan) 用表測量關(guan) 鍵部位的電壓值,與(yu) 理論計算的值進行對比;還有人會(hui) 查看原理圖,分析哪些條件下會(hui) 出現關(guan) 鍵的電壓變化,並進行相關(guan) 計算。綜合分析後,大家會(hui) 檢查焊接是否存在問題,或者是否有元件損壞等。”將賽車內(nei) 部複雜且眾(zhong) 多的線路精確匹配每一個(ge) 插頭,一個(ge) 人的力量是不夠的;采集賽車狀態與(yu) 其對應輸出信號之間的關(guan) 係,也需要多人配合。
對馮(feng) 恒陽來說,“團結的拚搏精神”是車隊帶給他最寶貴的財富。
從(cong) 獨贏到共贏
車隊的目標,不僅(jin) 是贏得比賽,也是為(wei) 了在無人駕駛領域實現技術創新,讓世界看到中國青年的力量。
車隊通過開源簡單穩定的算法,構建開源數據集FSACOCO,幫助參與(yu) 大學生無人駕駛方程式賽事的車隊在無人係統層麵共同發展、共同進步。據馮(feng) 恒陽介紹,自數據集開源以來,FSACOCO數據集已被多家車隊使用,並得到了來自福州大學、北京航空航天大學、西華大學、湖南大學等高校的數據集支持。團隊通過開源數據平台進行目標檢測算法的訓練,在感知效果方麵取得了顯著的進步。
“極致的性能、穩定的控製、可靠的駕駛”是車隊一直以來的追求,從(cong) “灰鯊pre”到“灰鯊Ⅵ”,賽車的性能每年都會(hui) 提升。
車隊陸續突破了模塊化全線控底盤與(yu) 動力學控製、無人駕駛係統虛擬樣機全棧仿真等關(guan) 鍵技術,賽車的速度、可靠性和控製的準確性、穩定性等取得了大幅優(you) 化。
馮(feng) 恒陽介紹,在這個(ge) 賽季,車隊將繼續在“感知”“控製”“規劃”方麵下功夫,通過提升車輛避障能力、修正偏離軌道的靈敏性以及提升規劃路線的精確度,進一步提升賽車的速度和穩定性。
車隊走過8年,陪伴和見證著每一名隊員的成長。
在這裏,他們(men) 接觸到各種各樣的專(zhuan) 業(ye) 知識,還有課堂之外的技能實踐,對行業(ye) 也有了更加立體(ti) 的認識,不少隊員都因此有了更明確的目標,將“熱愛”延續了下去。身為(wei) 隊長的馮(feng) 恒陽轉讀車輛工程專(zhuan) 業(ye) 的碩士,主攻無人駕駛領域;很多已經離開車隊的前輩,也在不同的地方進行無人駕駛領域的創新研究。
眼下,2023“蔚來杯”中國大學生無人駕駛方程式大賽即將開啟,這支來自北理的團隊也將繼續用熱愛去描繪創新的青春底色。
實習(xi) 生 楊紫琳 範子菁 中青報·中青網記者 畢若旭 來源:中國青年報
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