|
|||
竞赛给我欢乐与挑战
申彤 大三是收获的一年，这一年开始接触专业课，难免会有学这个东西有什么用的困惑。正在此时，上海交大Cybersmart智能车队的招新给我指明了前进的方向，由于有充足的基础知识和专业背景，而且有擅于动手的能力，我顺利的进入到了这个优秀的大团队，经过严密的层层选拔，我进入了随动摄像头方案小组，更成为了基于主动视觉的智能小车系统这一项目的参与人之一，我感到非常开心和激动，终于有我一展身手的机会了。 本项目的背景为教育部主办的全国大学生智能车竞赛，旨在用组委会规定的车模和控制芯片设计制作智能小车，以实现能在比赛前未公布的赛道上快速行驶的要求。在前三届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛中，很多传统的被动视觉系统的赛车因为摄像头视野范围有限，而在过弯时非常容易丢失路面信息，降低了系统的稳定性。为了解决该问题，本项目将车载摄像头的角度与前轮的姿态联系起来，设计出了一种基于主动视觉的智能车控制系统。在该系统中，智能车在转向时通过主动的转动摄像头，进而寻找黑线，使道路信息始终在小车的可控范围之内。 根据“飞思卡尔”杯智能车比赛的要求：参赛选手须使用大赛组委会统一提供的竞赛车模，使用飞思卡尔半导体公司的8位、16位微控制器作为核心控制模块，自主构思控制方案及系统设计，包括传感器信号采集处理、控制算法及执行、动力电机驱动、转向舵机控制等，通过增加道路传感器、设计电机驱动电路、编写相应软件以及装配模型车，制作一个能够自主识别道路的模型汽车。系统设计、调试完成后，在规定的、标有引导线的赛道上完成自主寻迹行走，赛道是在白色底板中间铺设黑色引导线，以完成时间最短者为优胜。 从大赛指定的车模组装开始，调整车模的舵机、传动等各个模块，设计电池、电路板的安装方案。主动视觉机构包括舵机支架、摄像头支架与一个伺服舵机。完成这些基础的工作之后，就进入本项目最为关键的主动视觉结构了。主动视觉方案的主要特征是在传统的摄像头方案基础上增加一个摄像头随动舵机，使摄像头能够实现主动视觉——视角跟随路面信息，这样可以较传统被动视觉方案提高摄像头采集到信息的质量，从而提高赛车的稳定性。为此，我们首先在车身上方安装了一个舵机，用以驱动摄像头。在设计此随动舵机过程中，我们尝试了很多方案，在小车的设计过程中，我们要不断地进行测试，每一次的测试都会发现方案的不足，要进行很多机械结构和软件的改进。 每周我们所有组员都会开一次例会，讨论本周所做的工作，制定下一周的计划，并及时向指导老师汇报和沟通，保证了大家工作的有序开展。 通过数月的努力，本项目最终圆满完成，实现了预期目标。制作出了基于主动视觉的智能小车一辆，获得了第四届全国大学生智能汽车竞赛全国总决赛摄像头组特等奖和创意组第一名的优异成绩。 我们探索的路程我们遇到过很多的问题，其中对我们困扰最大的莫过于在连续方案和离散方案之间的选择。离散表示摄像头相对于车体的姿态（位置）为离散个点，即摄像头随动舵机只有离散个位置可供改变；而连续则表示摄像头相对于车体的姿态在一定范围内有无数多个点，为连续变化。离散方案的优点在于直观，缺点在于程序运算量大，而且容易造成摄像头随动舵机的振荡。连续方案的优点在于运算量小，方法的实现相对简单。缺点在于在任何时候都给系统增加了一个延时——由摄像头随动舵机造成。但是在每个控制周期内该舵机只转过很小的角度，因此几乎不会有离散方案中的那种开环状态。综合考虑两种方案的优缺点，经过大量的实验论证，我们最后决定采用连续随动方案。 通过这次创新活动计划项目，让我将几年来学的基础知识有了更深刻和感性的认识，单片机、图像采集和处理、数字电路、模拟电路、控制理论等知识，用一辆智能车，将他们完美地统一起来；其次是团队意识：一辆智能车所涉及的知识面非常广，需要大量的工作，这是一个人无法完成的，要完成这样一个项目，就必须要大家的分工和配合。在项目过程中，我们项目成员之间分工明确，互相配合，达到了非常高的效率，最终实现了高质量、超前完成了项目。特别是在与其他项目组成员的交流方面，不同方案间相互借鉴，更是让我们受益匪浅。在以后的学习、生活、工作中，我们一定要注意团队合作意识。然后是动手能力：在实验室中，通过不断的组装、拆卸车模，尝试新的结构设计，使用各种仪器设备，进行不同算法的程序编写与测试，这些都在动手方面得到了很多的锻炼。 通过这次项目，参加了智能车竞赛，结识了很多志同道合的好朋友，锻炼了自己，增强了自己，完善了自己，总之，收获颇丰。 【申彤，上海交通大学电子信息与电气工程学院2006级信息工程专业，第二期“上海大学生创新活动计划”——“基于主动视觉的智能小车系统”项目参与人；指导老师：王春香副教授，上海交通大学机械与动力工程学院】 |
|||
