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北理工自动化学院在第十四届全国“挑战杯”比赛中再创佳绩

发布日期:2015年12月07日

供稿:杨忠琳、崔雨涵 摄影:自动化学 编辑:卢斌、蔡永健

  11月16日至20日,第十四届全国“挑战杯”竞赛在广东工业大学体育馆顺利闭幕,北理工代表队勇于拼搏、敢于挑战,最终获得特等奖2项、一等奖1项、二等奖3项,再次以390分的成绩捧得“优胜杯”,这是北京理工大学首次在一届比赛中获得两项特等奖(每届比赛全国仅30余项,北京高校今年仅获得6项)。而其中自主泊车系统和鼠笼式无人机团队来自自动化学院。

  这些奖项的背后,离不开学院的关怀,指导老师的悉心指导,而最重要的是那些满腔热血、激情澎湃的团队成员们,他们怀着一颗热爱科技创新的心,齐心协力,众志成城,秉承踏实肯干的科研作风,发挥自己的创新思维,最终收获了属于他们的荣誉。

自主泊车系统团队

  自动化学院智能地面移动机器人创新团队入选大学生“小平科技创新团队”,获得中国青少年科技创新奖励基金资助,这是2014年由共青团中央负责发起组织,中国青少年科技创新奖励基金支持的大学生科技创新活动,而我校获得本届挑战杯特等奖的作品之一——《人车交互式自主泊车系统》项目,正是来自这个团队。

  项目创始人李浩分享道:“泊车项目是在2014年的7月立项的,当时我们基本确定了保送本校读研以及研究生期间的学习方向,在杨毅老师的引导下,我们决定在实验室的平台基础上,结合我们三人各自的研究方向开展一个项目,一方面可以提高自己的能力,完成毕设要求,同时也可以更快速地融入实验室的科研工作中去。
  在选题过程中,我们发现在生活中很多时候确实会出现停车难的问题,寻找车位耗时长,停车过程繁琐。同时,类似谷歌、奔驰、奥迪等企业开发的自动驾驶技术是未来汽车产业的大势所趋,车辆智能化,将大大方便我们的生活。这启发我们利用无人驾驶平台开发一套自主泊车系统,不仅可以简化停车过程,解决生活中“停车难”这个棘手的问题,同时也可以为自主驾驶技术寻找到应用突破口。之后,通过四处“招兵买马”,很多同学也加入到了这个项目来,包括实验室的学长以及对项目感兴趣的学弟,总共有近10人,项目团队也就这样成立了。
  就是这个起初为了熟悉实验室的项目,在整个团队成员的不断努力,不断完善下,一点点成型,收获。这套自主泊车系统,由人车交互、环境感知、路径规划三部分组成。项目成员进行了分工合作,每个人都对自己负责的部分进行了深入的研究。经过大量调研,结合现有技术的不足,项目对许多关键点进行技术创新。“我们采用手机作为移动终端来实现人车交互,车主可以通过手机发送指令同时接受车辆状态信息,然而一开始我对手机app的编写还一无所知。大概经过两周的不断摸索,我逐渐熟悉了开发方法。但问题又来了,仅仅学会开发方法是不够的,因为系统最终需要面向市场,这就还需要考虑app的运行流畅度、用户的使用习惯、UI的美化等各个方面。”郭翔同学如是说,“在项目制作的过程中,每一个细节都需要团队成员们亲力亲为、不断尝试。”在这期间,团队成员焚膏继晷,他们总是投身在实验室和实验场地里,不论风吹日晒或是雾霾蔽日,他们克服自身困难,在有着繁重的学业的同时坚守在科研阵地,追求卓越,勇攀高峰。经过团队成员小半年的奋斗,项目的算法部分基本成型。
  研发过程中也遇到了技术上的问题,由于实验室无人车平台的整套系统比较复杂,首先花费了不少时间来熟悉整套系统,包括无人车的底层控制(方向盘、油门、刹车等)等。在这方面实验室的学长们给予了很大的帮助。另外,由于提出的方案比较新颖,目前市面上没有成熟的解决方案,这就致使需要在缺乏技术资料的情况下进行探索。
  在项目的算法部分成型之后,相关技术的实现便成为项目成员遇到的最大的问题。“我负责的是路径规划算法的实现。在提出基于回旋曲线与变径圆的路径规划算法后,我已通过仿真软件进行了模拟,达到很好的效果。但在往无人车平台移植的过程中却遇到很多问题。”团队成员张鲁说道,“所幸的是,实验室科研技术传承的氛围一直很好。学长们纷纷将自己之前的研究经验分享出来,帮助我们在短时间内掌握了无人车平台的架构以及调试技巧。在熟悉平台之后,经过不断调试,这些问题也都一个个迎刃而解了。”在学长的帮助下,自主泊车团队成员能够在一定的高度上进行创新,避免多走弯路,这为后续研究的顺利进行提供了有力保障。

  指导老师杨毅,作为导航实验室无人车项目的主要负责人之一,他对项目有着比较高的期望。在技术方面,会定期进行组会讨论,杨老师会时刻关注着项目进度,并针对存在的问题提出很好的建议,同时,由于杨老师在无人车方向有丰富的经验,对项目的发展前景有更为深刻的认识,而这点正是作为学生的团队成员所欠缺的。
  比如最初团队成员仅仅是提出了基于视觉信息的泊车解决方案,而杨老师认为自动泊车技术要想真正广泛应用于生活,应不只局限于一种简单的技术方案,而是需要全面结合人机交互、智能停车场等技术,才能带给人们更好的使用体验,才能在市场上推广。这件事在整个项目中起到了非常重要的作用,打破了传统的思维模式,真正开始对项目的发展进行长远考虑。
最终,团队获得了第十四届挑战杯全国大学生课外学术科技作品竞赛特等奖的优异成绩。

鼠笼式无人机团队

  2013年5月,作为大学生创新项目的《鼠笼式陆空两栖无人机》立项了,在研发过程中,5个2011级6个2012级本科同学逐渐加入到了这个项目中。

  在创新研发过程中在技术和非技术领域,团队都遇到了各种困难,成员们团结协作,迎难而上,在算法设计仿真方面不断追求更好的结果,从而达到新的突破,而在硬件加工与合作工厂交涉方面,团队也在不断磨合中寻求更好的解决办法。

  在团队工作过程中,自动化学院王军政院长、张婷老师、方浩老师为项目提供了很大的帮助,他们定期询问项目进度,督促成员推进,团队遇到问题时,老师尽可能提供更多的支持。
  成员是从小白鼠在滚笼中滚爬的画面中得到灵感。鼠笼式结构是陆地运动的载体,也起到保护无人机的作用。鼠笼式无人机具有零时间运动形式转换,零半径转向的特点,既可以冲刺起飞也可以垂直起降,非常适合在管道、山洞等狭小空间运动,使无人机能在三维管道等狭小空间和复杂环境中执行各类维护或探测任务。

  鼠笼项目具有广阔的应用前景,从而让这个项目从实验室走向市场有了更多的可能。团队成员认为这个系统的雏形已经基本建立起来了,方案也较为可靠,但距离推向市场还有一定的距离,这不仅需要无人机控制的逐步发展,也需要应用的进一步推广。同时成员们也会在未来不断对这个项目进行打磨改进,使其更为可靠、高效。随着相关技术的发展,相信到那时这个系统将会有着更广阔的应用前景。
  未来两年团队还是会以研究生期间课程为重,借助实验室这个平台,学习更多的相关技术。将来就业方面,还会更倾向于投身于无人机领域,因为无人机有着较为广阔的发展前景。而我国这方面的技术与国际先进水平还有一定差距,这也需要我们这一代人的不懈努力。

迎接挑战,扬帆远航

  任何科研过程都不是一帆风顺的,尤其对于本科生来说,所学知识大多来自课本,实践经验匮乏,所以技术和科研成果市场化便成为项目成员遇到的最大的问题。所幸的是,实验室前人种树后人乘凉的氛围一直很好,学长们将自己之前的研究成果分享出来,并予以指导,使得团队成员能够迅速熟悉整套系统,包括无人车的底层控制,传感器的使用,车内各部之间的通信,无人机的控制算法,硬件的搭建等等,这为后续研究的顺利进行打下了夯实的基础。另一方面,科研成果需要推向市场才能说明其价值,而汽车、无人机等行业市场已是一个非常成熟的市场,进入的门槛相对较高,团队的力量还是有限的。在这个方面,实验室提供了很大的帮助,包括与诸如一汽、百度、乐视等这种大型企业的接洽,商谈成果的应用等。而在专利申请方面,实验室的学长也结合自己的经验提供了很多帮助。
  由浅入深、循序渐进是学生学习发展的必经捷径;学以致用、付诸实践是检验学生学习效果的有效手段;以老带新、经验传递为学生成长提供更多帮助,保证科研技术和方向的延续性和传承性。这样切实有效的创新上海快3开奖直播机制和良好的团队科研氛围,让这两个项目用如此短的时间就在挑战杯的舞台上大放异彩,成就学生的科研梦。
  科研之路,只有起点没有终点。欢迎同学们积极参与各种创新项目,多和师长们交流,闯出自己的科研之路吧!

视频链接:

自动化学院自主泊车系统展示视频 http://v.qq.com/page/x/f/o/x01742sevfo.html

自动化学院鼠笼式陆空两栖无人机视频 http://v.qq.com/page/b/m/u/b0174984dmu.html 
 

(审核:潘峰)

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