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北理工無人駕駛方程式車隊:圓一個“賽車夢”

發(fā)布時間:2023-09-22 16:19:00來源: 中國青年報

  “獲得全國總冠軍的是——”

  “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(qū)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興奮不已,一起抬著愛車,歡呼著沖向領獎臺。

  這是車隊繼2017、2018、2020和2021賽季之后,第5次站上中國大學生無人駕駛方程式大賽(FSAC)的最高領獎臺,也是在該項賽事中首次實現(xiàn)三連冠,創(chuàng)造了歷史記錄。

  這支創(chuàng)建于2015年的車隊,每年都會吸引來自北京理工大學機械與車輛學院、精工書院、徐特立書院等各個學院的本、碩、博學生,是一支以“大學生無人駕駛方程式大賽”等各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽為牽引,瞄向無人車輛高端技術前沿的科技創(chuàng)新團隊。

  從圖紙到賽車

  在北京理工大學良鄉(xiāng)校區(qū)工程訓練中心,有個擺滿各種零件的工作室,“灰鯊”系列賽車就誕生于此。

  “熱愛”幾乎是所有隊員加入車隊的初衷,他們的夢想很純粹,那就是設計并制造出可以平穩(wěn)且快速跑動的賽車。

  制造一輛賽車從圖紙設計開始。車隊通過分析上一賽季中出現(xiàn)的問題,確定每個模塊的最佳位置以及需要的零件數(shù)量和尺寸?!耙惠v方程式賽車一般需要幾千個零件,大部分都由我們自行設計。”車隊隊長、機械與車輛學院2023級碩士研究生馮恒陽介紹。

  有了圖紙,便可以著手實操。從編寫代碼、建模仿真,到制造機械、組裝車輛,再到最后的車輛調試,各種挫折和挑戰(zhàn)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。”以馮恒陽所在的電控組為例,電路板無法工作、圖紙與實物不符、代碼無法運行等等,都是十分普遍又較難解決的問題,這當中牽扯到許多因素,只能通過不斷試錯,一點一點調整、一點一點改進。

  每次的試車環(huán)節(jié)都恰好趕在酷暑,夏日的陽光炙烤著隊員們的臉龐,汗水順著額頭滴落。他們有的蹲靠在墻角,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(fā)動引擎并向前行駛時,之前所有的焦慮、迷茫瞬間煙消云散,取而代之的是車隊成員眼神里洋溢的幸福和喜悅?!皬碾娔X圖紙到成百上千個小零件,再到成為一輛真正的賽車,這個過程令我們十分有成就感?!瘪T恒陽說道。

  從個人到團隊

  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(xié)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。

  造一輛賽車并不容易。幸運的是,這不只是一個人的目標,而是整個車隊的夢想。

  “這不是一場單打獨斗,而是車隊里機械、電驅動、電控、無人系統(tǒng)四個技術組別的共同合作。”有了機械組設計的轉向、制動、懸掛等機械部件,賽車才有了“身體”;有了電驅動組設計的電機控制器和電池箱,賽車才有了“心臟”;有了無人系統(tǒng)組設計的無人駕駛系統(tǒng)的算法,賽車才有了“大腦”;而電控組則用線束設計,像“神經”一般將賽車各個部分串聯(lián)起來。

  當遇到問題時,大家也是一起商量著解決。馮恒陽說:“當遇到不合理的情況時,有人會用萬用表測量關鍵部位的電壓值,與理論計算的值進行對比;還有人會查看原理圖,分析哪些條件下會出現(xiàn)關鍵的電壓變化,并進行相關計算。綜合分析后,大家會檢查焊接是否存在問題,或者是否有元件損壞等?!睂①愜噧炔繌碗s且眾多的線路精確匹配每一個插頭,一個人的力量是不夠的;采集賽車狀態(tài)與其對應輸出信號之間的關系,也需要多人配合。

  對馮恒陽來說,“團結的拼搏精神”是車隊帶給他最寶貴的財富。

  從獨贏到共贏

  車隊的目標,不僅是贏得比賽,也是為了在無人駕駛領域實現(xiàn)技術創(chuàng)新,讓世界看到中國青年的力量。

  車隊通過開源簡單穩(wěn)定的算法,構建開源數(shù)據(jù)集FSACOCO,幫助參與大學生無人駕駛方程式賽事的車隊在無人系統(tǒng)層面共同發(fā)展、共同進步。據(jù)馮恒陽介紹,自數(shù)據(jù)集開源以來,F(xiàn)SACOCO數(shù)據(jù)集已被多家車隊使用,并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(shù)據(jù)集支持。團隊通過開源數(shù)據(jù)平臺進行目標檢測算法的訓練,在感知效果方面取得了顯著的進步。

  “極致的性能、穩(wěn)定的控制、可靠的駕駛”是車隊一直以來的追求,從“灰鯊pre”到“灰鯊Ⅵ”,賽車的性能每年都會提升。

  車隊陸續(xù)突破了模塊化全線控底盤與動力學控制、無人駕駛系統(tǒng)虛擬樣機全棧仿真等關鍵技術,賽車的速度、可靠性和控制的準確性、穩(wěn)定性等取得了大幅優(yōu)化。

  馮恒陽介紹,在這個賽季,車隊將繼續(xù)在“感知”“控制”“規(guī)劃”方面下功夫,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(guī)劃路線的精確度,進一步提升賽車的速度和穩(wěn)定性。

  車隊走過8年,陪伴和見證著每一名隊員的成長。

  在這里,他們接觸到各種各樣的專業(yè)知識,還有課堂之外的技能實踐,對行業(yè)也有了更加立體的認識,不少隊員都因此有了更明確的目標,將“熱愛”延續(xù)了下去。身為隊長的馮恒陽轉讀車輛工程專業(yè)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(chuàng)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(xù)用熱愛去描繪創(chuàng)新的青春底色。

  實習生 楊紫琳 范子菁 中青報·中青網記者 畢若旭 來源:中國青年報

(責編:陳濛濛)

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