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基于车载无线联网设备的无人车

申报人:杨维 申报日期:2021-12-07

基本情况

2022校院级项目管理
基于车载无线联网设备的无人车 学生申报
创新训练项目
工学
机械类
项目来源竞赛专项
一年期
本项目基于1:10无人车多车交互赛开展,主要完善无人车的自主行驶功能。将无人车在行驶中的问题进行抽象概括,并通过模型机和现行交通法以及相关规则纳入比赛中。以多车交互为切入点,让大学生在比赛中,对多车交互过程中目标识别,行驶路径规划,位置确定,以及多传感器控制等环节进行研究。

1.2021年江苏省大学生机器人大赛(四足机器人),获二等奖。主要负责结构设计,三维建模以及零件的加工制作。

2.2020年三江学院新生创新制作大赛,获三等奖。独立完成制作。

3.参与学长的轮复式四足机器人(大创项目),与学长共同研究基于openmv的机器视觉,同时负责楼梯,窄桥,减速带等障碍物的制作。

4.参与学长的翻转式智能晾衣架(大创项目),参与步进电机的主控制系统的完善与研究,湿度与温度传感器的使用。

5.与实验室成员共同研究红外线传感器,灰度传感器等多种联合运用。

6.荣获校级“I love Innovation”创新设计大赛二等奖。

7.全国3D大赛,三等奖

韩训梅,讲师,校“课程育人”先进个人。近年来,以第1作者发表论文7篇,其中 “柔性自适应阻抗执行机构非线性摩擦补偿控制研究”等北大核心论文2篇;授权实用新型专利1项;主持校级教改项目“《数控原理与数经系统》优秀课程建设”等3项;参与纵向课题“城市湍流环境下低速风能的捕获与利用研究”等2项;参与横向课题“膝关节外骨骼研发”等10项;指导大学生创新创业项目“多功能旅行箱设计”1项;指导毕业设计重点课题“基于ANSYS的厨余垃圾桶设计与优化”1项;指导学生参加“大学生机械创新设计大赛”等省级以上学科竞赛获一等奖1项、二等奖5项、三等奖4项。

指导教师对本项目的支持情况:
1.对本项目进行合理的指导,有力的监督和督促本小组成员在规定时间内有条理的完成既定任务;

2.对本项目提出较为合理的建议和优化的方案,在原有基础上进行一定程度上的拓展延伸,使本项目具有丰富性可靠性以及相关性;

3.项目实施过程中提供技术上的指导:结构设计,数据分析,论文撰写以及投稿等;

4.项目实施过程中提供资源上的支持,包括场地资源,材料资源,网络资源,校外资源。

校级

项目成员

序号 学生 所属学院 专业 年级 项目中的分工 成员类型
杨维 机械与电气工程学院 机械设计制造及其自动化(本科) 2020 结构设计,感知系统的设计与调试
马绍宽 机械与电气工程学院 机械设计制造及其自动化(数控技术)(本科) 2019 零部件的选用与采购,结构设计
申浩 机械与电气工程学院 机械设计制造及其自动化(本科) 2021 道路信息采集系统设计
刘银 机械与电气工程学院 材料成型及控制工程(本科) 2019 越障策略研究
尚平平 机械与电气工程学院 机器人工程(本科) 2020 车速转向控制系统

指导教师

序号 教师姓名 所属学院 是否企业导师 教师类型
韩训梅 机械与电气工程学院

立项依据

1.无人车要实现自动避障功能,还可以扩展循迹等功能,感知引导线和障碍物。

2.无人车实现无人驾驶,完成超车与会车,锥形标+道路标线识别。

3.熟悉以单片机为核心控制芯片,使用智能控制算法实现小车的智能循迹。

4.灵活应用机电等相关学科的理论知识,联系实际电路设计的具体实现方法,达到理论与实践的统一。

5.为提高道路驾驶的安全性,提前预示避障,可降低大型车因视觉局限而导致的事故发生率。

6.获得“江苏省大学生机器人大赛”(1:10无人车多车交互赛)三等奖奖项

1.车辆结构设计研究:

由移动系统,信息采集系统和控制系统组成。

2.移动策略研究:


θ是其在Yaw方向的偏转角度,它是相对于x轴的逆时针方向的角度;v是θ方向的速度;L是车辆的轴距(前后轮胎的距离);(x,y)是车辆的坐标。??

3.越障策略研究:

基于Frenet坐标系的优化轨迹动作规划方法,该方法在高速情况下的高级车道保持和无人驾驶都具有很强的实用性。

?

4.复合动作研究:

实现转向的同时达到提速以及路况分析还有方向灯的正常闪烁等操作。?

5.视觉控制系统的研究:

通过视觉导引模块采集无人驾驶小车前方的图像信息,传输至核心处理器,执行车道线识别算法对图像进行处理,使无人驾驶小车沿车道线方向行驶。

2021年12月江苏省大学生机器人竞赛-无人车项目比赛视频:

https://www.bilibili.com/video/BV1mZ4y197Ry?t=19.8

2019年12月江苏省大学生机器人竞赛-无人车项目比赛视频:

https://www.bilibili.com/video/BV1iV411k7Eg?t=7.6

1.多传感模块,有着更加全面的信息感知。

2.在不依赖任何通信网络基础设施的情况下提供一种通信支撑环境,从而实现快速的网络部署。

3.根据交通场景自主实现直行,拐弯,加速,超车等类人驾驶行为。特别是前方车辆强行会入车道等突发情况,无人车几乎是同步精确识别,迅速制动。


一.技术路线?

二.拟解决的问题

1.比赛中路况的识别,采用视觉识别模块的识别功能,准确识别以及处理道路,做出相应的反馈

2.根据比赛规则,无人车为解决道路上的超车与会车问题,本项目采用双目摄像头来解决龟行车运动中颜色识别问题

3.为解决锥形标+道路标线的识别,本项目小组采用视觉识别模块,对物体进行识别以及区分颜色和形状同时识别处理

三.预期成果

1.完成无人车的三维建模、动力学仿真和运动学仿真。

2.制作完成一台结构合理的无人车实物。

3.通过调试,实现无人车稳定自主运行(提供反映调试运行过程的视频资料)

4.发表与课题相关的论文一篇或申请一项与课题相关的实用新型专利



2021年12月至2022年1月:完成无人车结构设计和三维建模,制作实体模

2022年2月至2022年3月:越障策略和车速转向控制系统的研究

2022年4月至2022年7月:道路信息采集系统的研究

2022年8月至2022年10月:综合调试,录制视频,撰写论文
2022年11月至2022年12月:项目结题

1.机器人大赛积累了基于哺乳类动物的步态研究经验、视觉系统研究经验和步态与使用STM32作为复合式机器人的控制系统并完成复合机器人前进、后退、走斜线、走曲线、转身等动作的控制程序的编写经验。

2.获江苏省多足机器人大赛二等奖,期间研究过步态规划、视觉系统、stm32与python相结合的控制算法;

3.参与2021级四足机器人省级大创项目的设计和步态规划与调试;

4.有着制作3D打印机的经验;

5.“I Love Innovation”创新设计大赛二等奖;

6.参与指导教师的横向课题“自动上料激光打标机的研制”,主要负责单片机控制部分。

已具备的条件:
1、团队成员做了充足的比赛规则调研,对比赛规则有深入理解。
2、对移动系统与视觉设备有充足的理解,有系统的设计方案。
3、拥有3D打印机可以进行模型制作
4、我校实验室有智能避障小车可作为参考专研无人车,团队有麦轮小车三台可作为移动系统的参考。

尚缺少的条件:
缺少比赛的模拟场地。
缺少硬件设施。

解决方法:
待项目立项后购买或实际制作。

经费预算

开支科目 预算经费(元) 主要用途 阶段下达经费计划(元)
前半阶段 后半阶段
预算经费总额 1500.00 材料 1000.00 500.00
1. 业务费 0.00 0.00 0.00
(1)计算、分析、测试费 0.00 0.00 0.00
(2)能源动力费 0.00 0.00 0.00
(3)会议、差旅费 0.00 0.00 0.00
(4)文献检索费 0.00 0.00 0.00
(5)论文出版费 0.00 0.00 0.00
2. 仪器设备购置费 0.00 0.00 0.00
3. 实验装置试制费 0.00 0.00 0.00
4. 材料费 1500.00 1000.00 500.00
结束