高速巡線機(jī)器人

卓大大！這個(gè)巡線小車(chē)好厲害的，還能飛檐走壁，智能車(chē)啥時(shí)候也這樣?

▲ 敏捷巡線機(jī)器人飛檐走壁

回復(fù)：在網(wǎng)站 ?HBFS Robotics[1] 給出了這種高速巡線機(jī)器人的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)，值得大家借鑒。

高速可靠數(shù)據(jù)獲取在車(chē)模前面的傳感器條上安裝有 16 個(gè)紅外反射式傳感器，可以連續(xù)測(cè)量賽道表面的反射率。通過(guò)自動(dòng)多路模擬開(kāi)關(guān)將每個(gè)紅外傳感器輸出的模擬信號(hào)分時(shí)傳遞給單片機(jī)進(jìn)行采集。

由于采用了模擬多路開(kāi)關(guān)，減少了前端傳感器連接到后面控制器之間的引線數(shù)量。前端傳感器的間距不是固定長(zhǎng)度的，中間密集，旁邊稀疏，這樣可以在保證測(cè)量范圍的情況下，提高中間位置的檢測(cè)空間精度。

▲ 高速傳感器控制板

ARM CortexM4F 控制器利用了 STM32F303 微控制器，帶有兩路獨(dú)立的 ADC 外設(shè)，可提供高達(dá) 5MSPS 的信號(hào)采集。這樣就可以對(duì)紅外傳感器達(dá)到 10kHz 的讀取速度。利用片上高速 DSP,FPU 指令，可以完成高速閉環(huán)控制，減少響應(yīng)時(shí)間。

車(chē)模上安裝有可更換的慣性測(cè)量模塊 MPU6500 ?？刂?PID 算法根據(jù)速度進(jìn)行對(duì)巡線機(jī)器人能夠自適應(yīng)控制運(yùn)行位置。

航空級(jí)別的直流無(wú)刷電機(jī)使用了 FAULHABER 1028 系列的直流無(wú)刷電機(jī)，它被應(yīng)用在航空和軍事軍事領(lǐng)域，可以提供高輸出力矩和快速響應(yīng)時(shí)間。結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕巧，采用空心杯設(shè)計(jì)方式，減少了轉(zhuǎn)子慣性。

▲ 敏捷巡線機(jī)器人飛檐走壁

高可靠的電子速度控制直流無(wú)刷電機(jī)控制與驅(qū)動(dòng)采用了 STSPIN32F0 微控制器和 MOS 驅(qū)動(dòng)電路可以持續(xù)提供 6A 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流，而整個(gè)控制模塊大小僅僅有 24×16mm 大小。

采用了 4 層 PCB 布線，提高了芯片散熱性能，驅(qū)動(dòng)采用雙 N 溝道 MOS 管，可以驅(qū)動(dòng)電機(jī)速度達(dá)到 35000RPMs。

▲ STSPIN32F0 直流無(wú)刷電機(jī)專(zhuān)用控制芯片

輕質(zhì)高效傳動(dòng)結(jié)構(gòu)

使用了 EZO 微型滾珠軸承，減少了摩擦阻力，通過(guò) 3D 打印技術(shù)，進(jìn)行優(yōu)化的機(jī)械結(jié)構(gòu)可以在保持傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的剛度的同時(shí)減少了重量。

▲ 機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)

定制輪轂和輪胎混合聚氨酯（Polyurethane）與樹(shù)脂材料制作的車(chē)輪輪胎，在提供更大的牽引力的同時(shí)有減少了摩擦阻力。特別是在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下性能更高。輪胎的配方也對(duì)減少磨損進(jìn)行了優(yōu)化。

高速光電感知系統(tǒng)采用了功率為 7W 的 OSRAM 的大功率紅外 LED，對(duì)路面掃描速率為 250 幀每秒。這種超亮 LED 可以將環(huán)境光線的干擾消除，并可以檢測(cè)前方 1 米范圍內(nèi)的路面物體，在前方 10 厘米之外對(duì)引導(dǎo)線提供 30×30 像素分辨率的檢測(cè)精度。

▲ 敏捷機(jī)器人外觀

那么，最后剩下一個(gè)問(wèn)題，為什么這個(gè)高速巡線機(jī)器人在高速運(yùn)行情況下，既不打滑，還可以“飛檐走壁”，你認(rèn)為其中使用了什么技術(shù)呢？

通過(guò)留言分享你們的看法吧。

AI 電磁車(chē)模前瞻

卓大大，之前 ai 電磁組推文里 ai 車(chē)的圖片前瞻都超 5cm 了。比如下面這兩幅圖，我怕比賽有隊(duì)伍直接照著這個(gè)圖做車(chē)了，會(huì)對(duì)比賽的公平有影響。

▲ AI 電磁車(chē)模前瞻示意圖

回復(fù)：的確，按照規(guī)則原意，AI 電磁組的前瞻是指前輪中心線距離前面電磁傳感器的距離不超過(guò) 5 厘米。這樣限制是為了突出數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)下的車(chē)模控制優(yōu)勢(shì)。在原來(lái)推文中給出的插圖應(yīng)該只是示意表示傳感器安裝的基本方案，但并不滿足距離的限制。

AI 車(chē)模運(yùn)行情況

卓老師您好！我參加今年電磁 AI 組，自己寫(xiě)的上位機(jī)和單片機(jī)都完成了。上位機(jī)可以實(shí)時(shí)觀察小車(chē)各項(xiàng)參數(shù)的波形并一鍵保存數(shù)據(jù)，單片機(jī)可以一鍵轉(zhuǎn)換 pid 和 ai 模式，還有完整的 gui 和出軌保護(hù)等功能，均已發(fā)布到 https://github.com/CSU-iMag 我們非?？释?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E5%BC%80%E6%BA%90/">開(kāi)源，但苦于無(wú)人問(wèn)津！真心希望智能車(chē)能流行開(kāi)源！

卓大大，我們 ai 現(xiàn)在一米每秒大概是個(gè)什么水平呢？

▲ 運(yùn)行在家里地板上的 AI 電磁車(chē)模

回復(fù)：我現(xiàn)在對(duì)于大家的進(jìn)展了解也不是太多。不過(guò)從你的錄像中看起來(lái)，車(chē)模跑的還是不錯(cuò)的。應(yīng)該還有很大的提升空間。我很好奇，你屋里地板上那些奇怪黑色線迷宮圖案是做什么作用的呢？

哈哈哈，是給我妹妹玩的

深度學(xué)習(xí)創(chuàng)意比賽

卓大大，冒昧問(wèn)下，就是我看今年官網(wǎng)推送的比賽文檔里，沒(méi)看到如影隨形組，只有電磁 ai，新發(fā)的深度學(xué)習(xí)創(chuàng)意組是人流檢測(cè)與紅綠燈識(shí)別組，在您的公眾號(hào)里搜索如影隨形，也沒(méi)搜索到，所以如影隨形是取消了嗎？

回復(fù)：今年的深度學(xué)習(xí)創(chuàng)意比賽分為兩個(gè)階段。第一個(gè)階段就是現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)始的線上目標(biāo)檢測(cè)與識(shí)別的選拔賽，其中內(nèi)容包括人流檢測(cè)與紅綠燈識(shí)別兩個(gè)賽題組。第二階段是根據(jù)比賽情況免費(fèi)發(fā)送車(chē)模平臺(tái)，開(kāi)展線下比賽的調(diào)試和比賽階段。比賽內(nèi)容也包括兩個(gè)：如影隨形和交通場(chǎng)景競(jìng)速比賽。

詳細(xì)規(guī)則可以參見(jiàn)公布的規(guī)則：?人工智能挑戰(zhàn)賽[2] 。

參考資料

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

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