「死飞」要降落！华为「天赋少年」打造24K纯无人驾驶自行车

【导读】

一人挑一队，华为的天赋少年值得年薪两百万。

假如你在黑夜雨中骑自行车，不小心摔了一跤，面部着地直接刹车。


还因此在医院躺了一段工夫。这段阅历会对你有什么启示吗？


当前留意呗，还能咋办，头铁的话就继续做夜行侠。或者直接放弃，要啥自行车啊。


但有位程序员的脑回路非常独特，他直接从万恶之源，并用四个月工夫把自行车改装成了「自动驾驶」！

前几天，b 站知名 UP 主稚晖君发布了一条视频爆火，这次他将本人的一辆死飞改装成了可以自动驾驶的自行车，从后期 CAD 建模到 3D 打印再到后期加工改造，程序开发、电路板开发设计、硬件本人焊接，驱动代码全手写，凭一人之力就完成了整个项目。

除了是拥有80万+粉丝的up主外，稚晖君理想生活中的身份也很传奇：


稚晖君，本名彭志辉，2018 年毕业于电子科技大学，之后进入 OPPO 算法岗工作，目前是华为 AI 架构师，并且已加入 " 华为天赋少年计划 "。


改装自动驾驶绝非偶然，稚晖君有充分的专业知识做支撑。看下改装后的自行车长啥样，简单来讲，一个字：稳。

稳到你直接把车梯撤掉，它依然稳稳得地立着。而我们所了解的「自动驾驶」该有的特性——无人自动前行和自动避障，这俩小车也都可以做到。

自动避障↑

这也忒智能了，不过目前这俩小车还停留在「无人」驾驶层面——受功率限制无法载人，但据稚晖君引见，不过换上电动车能够就不一样了。


所以，成绩来了，改装这样一俩自行车，需求几步：

和把大象装在冰箱里一样，三步即可：硬件改造、智能化和软件及算法。

当然，每一步都包含着很复杂的步骤，不然心灵手巧的up主页不会耗时四个月才完成。


btw之前稚晖君就在 B 站分享过很多 DIY 硬件视频，DIY 全网最 mini 的 Linux 电脑电视让他火爆一时，从手工画 PCB 到写 C++ 代码，他就想本人所说的 " 野生钢铁侠 "，不断创造出一个又一个令人惊叹的作品：可以打游戏的充电宝、超迷你 FOC 矢量控制驱动器、自制带屏幕的 NFC 名片……


先看硬件改造。


稚晖君为了让自行车颠簸地跑起来，他设计了一套复杂的自动控制系统，他也很贴心肠在github上放上了部分硬件开源。


链接：https://github.com/peng-zhihui/XUAN-Bike

驱动结构方面，车子安装了两个宏大的无刷电机以及一个控制龙头的舵机，用于驱动车子运动并保持运动和运动时的平衡；


传感器方面，车子搭载了一个 RGBD 的深度相机、加速度计和陀螺仪以及一个激光雷达，用于探测周围环境和车的状况；

动力方面，电池运用的是 6S 的航模动力锂电池，续航 2~3 小时；


控制方面，座椅的后方搭载了主控计算模块。图纸上的呈现效果如下：

实施过程中，关于零件的获取，其中一部分零件可以用3D打印来制造，有一部分机床加工，他的一位家里有厂的冤家帮他完成了零件的完成。


好，接上去就是计算单元了。


这一步相当于给车子装上了机器大脑，车子的计算单元被分为低算力、低时延、运转实时系统的“小脑”和高算力、高时延、运转非实时系统的“大脑”。

前者用于控制车身，用 ESP32 来完成；后者用于感知、思索和决策，用到了昇腾的边缘计算芯片昇腾 310。


为了将两部分整合到一同，稚晖君设计了一个四层的载板。PCB 打样之后，他手工将其焊了出来。“大脑”和“小脑”是经过总线相连的。此外，他还在软件上完成了一套 RPC 框架，让它们可以方便地停止通讯。

其中小脑的框架基于FreeRtos，次要是完成传感器的数据处理，以及电机的控制算法。简单分为三个义务：闭环控制线程、电机通讯线程、以及屏幕刷新线程。


而大脑的软件框架就要复杂很多。除了基于昇腾的整个AI栈之外，还在系统中运用了一个做机器人常用的框架—— ROS，本质上是一个高功能的通讯中间件。


有了心脏，接上去就是大脑了，也就是此前稚晖君设计的Ctrl-FOC驱动器——在很小的体积之下， 完成了两路共100安的无刷电机FOC控制，同时还特地驱动了后面60Kg的舵机，以及一个散热风扇。


到此为止，装备完成！


而接上去的调参过程也是相当复杂，例如，这辆车子的控制代码中，有超过50个重要参数：控制周期、反馈矩阵、PID增益、滤波器截止频率等。这些魔法数字要全部得到合理的设置，才能使系统进入波动且疾速收敛的形状。


为此，稚晖君还运用了准确的数学模型停止指点↓

异样，模型到理想的过程（sim2real）也是阅历了很多应战，不断调整不断实际，最后终于可以上路了。


甚至可以表演杂技↓

最后，稚晖君谈起最后设计这样一俩自行车的想法最早是由于看到清华大学曾研制了一款自动驾驶的自行车，项目名为「天机」，还登上了Nature封面：

技术真的离我们越来越近了。