過於硬核！華為天才少年，造出自動駕駛單車！
轉載：新設技 ID：xinshejiiii
自動駕駛、自動避障、路徑規劃
每當看到這些高科技詞彙
能想到的便是無人駕駛汽車
無人清掃車、公交車等等
。。。
但你能想到有一天，這些科技被注入到了一輛自行車中嗎？！
是的～你沒看錯！這不是什麼PS！而是一輛能夠自己穩穩站立，還能夠自己行走、躲避障礙物，甚至會自己拐彎的自行車...
而這輛自動駕駛自行車的設計者，就是B站知名UP主，號稱「野生鋼鐵俠」的大神—— 稚暉君
說起這位大神，雖然年齡不大，但可太硬核了...
自2018年研究生畢業於電子科技大學後，便曾就就職於OPPO研究院AI實驗室，後來又通過2020年「天才少年計劃」加入華為，任職AI算法工程師。
平時除了忙於工作外，他還喜歡研發各種高科技發明，如曾設計製作過超迷你便攜顯示器、自帶螢幕的NFC門禁卡、迷你火星車等等，硬核程度堪稱B站科技區UP主天花板。
而這次設計製作，或者說改裝的這輛自行車，也並不是什麼腦袋一熱的想法。其實很早的時候稚暉君就看到了清華大學研發的「天機芯」，並且成功在無人自行車上實驗的視頻。
於是稚暉君很早就想復刻了，只是因為一次「意外」加深了這個想法...就挺突然的～
在稚暉君看來，如果不能自己「行走」，憑什麼稱為「自行車」呢...？好像有點道理啊
於是說干就干，稚暉君先是在腦中構思了改裝這輛自行車的大體思路。
然後在電腦上自己設計了圖紙，並用CAD建模，得到一輛虛擬自行車。
值得一提的是，稚暉君改造的對象是一輛他前幾年購買的「死飛」，因為結構簡單，沒有剎車等等，所以特別適合。（我猜他當時騎的也是這輛...
）
接著，就是按照構思一點點去實現它～
首先是驅動系統，稚暉君先是給車子上安裝了鋰電池和兩個巨大的無刷電機，電機分別在車座下方和車後輪胎上方，使其能夠前後運動（為什麼是兩個無刷電機，並不是為了提高速度哦，下面會有提到）
以及一個控制車把方向的舵機。
驅動問題解決了，那麼自行車如何自己保持平衡呢？要知道自行車屬於欠驅動系統，如果不進行控制就無法實現穩定站立...
在騎自行車的時候，前後方向的平衡，靠得是2個輪子的支撐和地面摩擦力。而左右方向上，運動過程中靠的是車把的左右調節，獲取轉向的加速度，以此抵消重力的影響，像這樣：
那麼在靜止狀態下呢？這就要靠角動量守恆定律了！
這也是為什麼稚暉君要安裝兩個無刷電機的原因了...
車座下方的無刷電機就是為了驅動一個金屬的動量輪，而它的作用就是當車子在重力作用下發生傾倒，就用動量輪來產生一個相反力矩，以此來抵消掉重力力矩，達到自身調節平衡。
像太空中的衛星，能夠在沒有摩擦力的情況下自己調整姿態，依靠的也是這樣的原理。
接下來，硬體改造完成後，就是軟體部分了，先給車子裝上「機器大腦」，這部分的元件，由主控模塊和AI計算單元兩種晶片構成。
採用了HoloCubic裡面的MCU，ESP32，以及昇騰邊緣計算機晶片昇騰310AI，基於達文西架構，最高能夠提供22TOPs的算力，然後通過自己設計的一個載板，將這些計算單元整合到一起。
而自行車有了「腦子」後，則是該安裝驅動器了，也就是控制動力的「心臟」。
稚暉君採用了其去年9月份自己設計的一個超迷你FOC矢量控制驅動器，雖然個頭還沒有巴掌大，但這個驅動器可以實現兩路共100A的無刷電機FOC控制，同時還驅動了前面的60kg舵機以及一個散熱風扇。
一切準備就緒後，稚暉君通過3D列印和工具機加工等方式將之前的軟硬體做出來，然後開始組裝...
最後的成品是醬紫的～
當然，這還沒完事哦！想要實現自動駕駛、避障神馬的，還要經過AI的調教，俗稱注入靈魂～ 這個過程相當的複雜和反覆，稍微有一個代碼、參數不對可能就悲劇了...
稚暉君還採用了遊戲引擎Unity作為仿真環境，像正經自動駕駛研發那樣，先在仿真環境里讓自行車跑了個踏實。
終於，在經過稚暉君漫長的參數調整後，「完全體」自動駕駛自行車誕生了！是時候拉出去遛一遛證明自己了！
把腳蹬子拿走，穩穩站立～甚至在車把的一邊加點重物，依然能自己保持平衡。（可以發現加重物時，動量輪自己在轉哦，這就是在自主調節平衡）
更高難度的「雜技姿勢」也照樣hold住...
接下來就是最令人期待的自動駕駛環節了！走兩步？說走咱就走～
而且除了自動駕駛，這輛自行車還搭載了深度相機、雷射雷達等傳感器，還能夠自動避障、自動跟隨，甚至完成路徑規劃，讓車子自主探索環境等等。
就這樣，稚暉君一個人完成了一個團隊的項目...
不過，由於利用的是工作之外的空閒時間，所以開發時間有限，按照稚暉君的話說，只是實現了非常基礎的自動駕駛功能，而且受限於整車功率，這輛自行車還不能載人...但在小編看來，這已經非常硬核了！
最後值得一提的是，稚暉君給這輛自動駕駛自行車取名XUAN「軒」，代表著eXtremely Unnatural Auto-Navigation，同時也是古代車子的意思。
目前，該自動駕駛自行車項目的所有結構細節已經開源，感興趣的朋友可以前往GitHub上稚暉君的倉庫下載。
當然，稚暉君還有很多有趣、硬核的設計，感興趣的朋友也可以去他的B站主頁看看哦～