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高速巡线机器人

2020/05/14
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高速巡线机器人

卓大大!这个巡线小车好厉害的,还能飞檐走壁,智能车啥时候也这样?

▲ 敏捷巡线机器人飞檐走壁

 

回复:在网站  HBFS Robotics[1] 给出了这种高速巡线机器人的相关技术指标,值得大家借鉴。

由于采用了模拟多路开关,减少了前端传感器连接到后面控制器之间的引线数量。前端传感器的间距不是固定长度的,中间密集,旁边稀疏,这样可以在保证测量范围的情况下,提高中间位置的检测空间精度。

 

▲ 高速传感器控制板

 

  • ARM CortexM4F 控制器利用了 STM32F303 微控制器,带有两路独立的 ADC 外设,可提供高达 5MSPS 的信号采集。这样就可以对红外传感器达到 10kHz 的读取速度。利用片上高速 DSP,FPU 指令,可以完成高速闭环控制,减少响应时间。

车模上安装有可更换的惯性测量模块 MPU6500 。控制 PID 算法根据速度进行对巡线机器人能够自适应控制运行位置。

  • 航空级别的直流无刷电机使用了 FAULHABER 1028 系列的直流无刷电机,它被应用在航空和军事军事领域,可以提供高输出力矩和快速响应时间。结构紧凑,重量轻巧,采用空心杯设计方式,减少了转子惯性。

▲ 敏捷巡线机器人飞檐走壁

 

采用了 4 层 PCB 布线,提高了芯片散热性能,驱动采用双 N 沟道 MOS 管,可以驱动电机速度达到 35000RPMs。

▲ STSPIN32F0 直流无刷电机专用控制芯片

 

  • 轻质高效传动结构

使用了 EZO 微型滚珠轴承,减少了摩擦阻力,通过 3D 打印技术,进行优化的机械结构可以在保持传动机构的刚度的同时减少了重量。

▲ 机械传动结构

 

定制轮毂和轮胎混合聚氨酯(Polyurethane)与树脂材料制作的车轮轮胎,在提供更大的牵引力的同时有减少了摩擦阻力。特别是在高速运转的情况下性能更高。轮胎的配方也对减少磨损进行了优化。

高速光电感知系统采用了功率为 7W 的 OSRAM 的大功率红外 LED,对路面扫描速率为 250 帧每秒。这种超亮 LED 可以将环境光线的干扰消除,并可以检测前方 1 米范围内的路面物体,在前方 10 厘米之外对引导线提供 30×30 像素分辨率的检测精度。

▲ 敏捷机器人外观

那么,最后剩下一个问题,为什么这个高速巡线机器人在高速运行情况下,既不打滑,还可以“飞檐走壁”,你认为其中使用了什么技术呢?

通过留言分享你们的看法吧。

AI 电磁车模前瞻

卓大大,之前 ai 电磁组推文里 ai 车的图片前瞻都超 5cm 了。比如下面这两幅图,我怕比赛有队伍直接照着这个图做车了,会对比赛的公平有影响。

AI 电磁车模前瞻示意图

 

回复:的确,按照规则原意,AI 电磁组的前瞻是指前轮中心线距离前面电磁传感器的距离不超过 5 厘米。这样限制是为了突出数据驱动下的车模控制 优势。在原来推文中给出的插图应该只是示意表示传感器安装的基本方案,但并不满足距离的限制。

AI 车模运行情况

卓老师您好!我参加今年电磁 AI 组,自己写的上位机和单片机都完成了。上位机可以实时观察小车各项参数的波形并一键保存数据,单片机可以一键转换 pid 和 ai 模式,还有完整的 gui 和出轨保护等功能,均已发布到 https://github.com/CSU-iMag 我们非常渴望开源,但苦于无人问津!真心希望智能车能流行开源!

卓大大,我们 ai 现在一米每秒大概是个什么水平呢?

▲ 运行在家里地板上的 AI 电磁车模

 

回复:我现在对于大家的进展了解也不是太多。不过从你的录像中看起来,车模跑的还是不错的。应该还有很大的提升空间。我很好奇,你屋里地板上那些奇怪黑色线迷宫图案是做什么作用的呢?

哈哈哈,是给我妹妹玩的

深度学习创意比赛

卓大大,冒昧问下,就是我看今年官网推送的比赛文档里,没看到如影随形组,只有电磁 ai,新发的深度学习创意组是人流检测与红绿灯识别组, 在您的公众号里搜索如影随形,也没搜索到,所以如影随形是取消了吗?

回复:今年的深度学习创意比赛分为两个阶段。第一个阶段就是现在已经开始的线上目标检测与识别的选拔赛,其中内容包括人流检测与红绿灯识别两个赛题组。第二阶段是根据比赛情况免费发送车模平台,开展线下比赛的调试和比赛阶段。比赛内容也包括两个:如影随形和交通场景竞速比赛。

详细规则可以参见公布的规则: 人工智能挑战赛[2] 。

参考资料

[1]HBFS Robotics: https://hbfsrobotics.com/linefollower

[2]人工智能挑战赛: https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA5NjQyNjc2NQ&mid=2452229358&idx=1&sn=89ab1bddf1dc5f1e8e04d17f662bbb28&chksm=876ee28cb0196b9a09854aa18afb3f5ba8c0fa188e97bde712af257ae26e8b5a1cd9b7d55158&token=1548791219&lang=zh_CN#rd*

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电子产业图谱

公众号TsinghuaJoking主笔。清华大学自动化系教师,研究兴趣范围包括自动控制、智能信息处理、嵌入式电子系统等。全国大学生智能汽车竞赛秘书处主任,技术组组长,网称“卓大大”。