“清华园”赛道上的智能车竞速

蓝色小车驶进“清华园”的道路,判断最近的路径,绕过层层路障,加速,减速,到达终点;另一辆小车出发,在草坪卡住,又被一棵树绊倒,旁边此起彼伏惊呼的声音……

这是今春“Momenta杯”第十三届清华大学智能车竞赛的决赛现场。参赛队员大多是来自大一大二的本科生,他们怀着强烈的工程实践的兴趣,把探索能力和理论知识结合起来,在课余时间与队友们合作完成了智能车作品的搭建。智能车在接收起点和终点信号后,需要完成路径规划,利用车载传感器进行环境感知,控制舵机转动并行驶至终点。赛程完成时间决定排名。

清华大学工程物理系学生科学与技术协会(简称“学生科协”)是这次的主办方。他们亲手一点点搭起了赛道沙盘,呈现清华校园景观,将校内知名的建筑如大礼堂、人文社科图书馆、主楼等,逐一复现到了赛道上。沙盘上不只有建筑的模型,也加入了掩映的绿树和草坪。

以清华园为景观设置赛道,在提升了观赛者视觉享受的同时,也加大了对参赛队员的挑战。赛道上可以被智能车识别的道路标识是离散分布的红点;赛道周围花花绿绿的装饰景物会对小车造成视觉干扰。另外,每条道路都是单行道,而且都只能勉强通过一辆车模,小车在路径规划时要面临的困难也多了一些不确定性。

工物系学生科协向同学们传达了“低门槛、高收益”的比赛宗旨,吸引了许多低年级本科参赛者。为了营造在比赛中学习的氛围,组委会在赛前组织了4次以视觉识别、代码优化等为主题的集体培训讲座。

同样是出于降低门槛和规范赛制的考虑,选手们使用的车模由组委会统一配备。车模的构造经过了科协同学的认真规划——底盘属于四轮独立驱动,每个车轮都是由带有减速齿轮箱的小型直流电机驱动,这样控制比较方便,转弯比较灵活,适合在狭窄赛道上行进。

为了保证赛程的监督,科协的同学们在巨大的清华沙盘上方安装了四个摄像头,经过视角校正和拼接,形成统一的沙盘图像,使用图像处理系统跟踪车模在赛道上的位置,从而判断车模运行轨迹、时间。

进入决赛的6支队伍经过三轮多场的角逐,分出了一二三等奖。获得一等奖的队伍是“不飙车幼儿园队”,成员们分别来自工物、精仪、数学、电机、能动5个不同的院系。队长潘晓凡是工程物理系大二年级学生,他认为不断的调试是团队获胜的关键因素:“转弯的持续时间、转弯时两侧车轮的电压都是让小车顺利转弯的重要参数。我们从比赛开始前三天就开始不断调整,一直到比赛前半个小时还在做最后的调试。”

在这次比赛中,甚至连自动计时系统都是学生们自己开发的。偶遇平台运行不畅时,大家就暂停比赛进行调试。这样的过程,在全国大学生智能汽车竞赛秘书处主任兼技术组组长、清华大学自动化系副教授卓晴眼中是非常有意义的。受邀见证比赛全程的卓晴认为,比赛的意义不在于表面上的流畅和热闹,而应着眼于在课程之外培养同学们对工程学科的志趣,发现自己的潜质,甚至为未来的科研找准方向。工物系学生科协主席杨芊叶也认为,比赛的目的之一就是找到对智能车和科创活动感兴趣的同学,同时为国家级比赛提供后备力量。

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