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大連理工大學 | 輕車熟路,國賽告捷

2022-02-24 15:40
媒體報導
摘要:每—次討論和爭執,妥協和共度難關,最終都匯聚成今日的歡笑和成長。

好事多磨用來形容這次F組智能送藥小車國賽第一名的獲勝小組成員郁東輝、張婧宜和朱煬爽的參賽經歷實在是再確切不過了!作為來自同一個智能車實驗室的三人平時都愛好嵌入式開發和電子設計。


三人并不是第一次參加TI杯比賽,去年參加TI杯省賽時就獲得了遼寧省二等獎的好成績。但三位同學并沒有止步于此。在過去的一年中,三人通過參與不同的比賽,積累了不少經驗。這些經歷提升了他們的能力,磨合了隊伍的默契性,也使他們更有信心能在2021年的國賽中再創佳績。


合理分工    

       積極備賽


說起這次國賽為什么選擇智能送藥車這個選題,郁東輝和朱煬爽同時表示,團隊之前參加過智能車和光電設計的相關競賽,對于小車的控制算法、驅動和視覺識別等系統設計有過接觸,已經積累了一定的經驗。


因此,對于整個團隊來說,這個選題可以讓大家在操作上更加輕車熟路,同時也可以充分發揮各自擅長的領域,何樂而不為呢!


郁東輝,朱煬爽,張婧宜同學


敲定選題后,如何進行合理的分工更加考驗團隊的經驗和智慧。


郁東輝作為計算機專業的學生,對視覺識別、軟件編程等方面都有了解,結合這兩年一直在智能車方面學習的單片機編程知識,他當仁不讓地承擔了此次比賽的軟件編寫工作。


朱煬爽這次主要負責硬件設計和焊接測試,他在硬件領域經驗豐富,使團隊能以較快的速度完成硬件電路的搭建并確保穩定運行。


張婧宜同學則主要負責機械部分的設計和后期調試。


朱煬爽同學在調試小車


在比賽初期,團隊利用大連理工大學智能車實驗室的激光切割工具和CAD輔助設計工具很快就搭建出了小車模型,從而為之后的比賽節省了時間。團隊這次的獲勝也離不開大連理工大學給予參賽團隊在專業知識培訓和選拔輔導方面的日常支持。


學校從2012年開始就與TI展開合作,合作領域包括校企聯合共建的嵌入式系統聯合實驗室和模擬技術聯合實驗室。其中,大連理工大學的李勝銘老師還專門寫過一本研究TI微控制器的書,用以教學和培訓。大連理工大學通過展開結合TI器件的實踐教學,帶領學生從技術方法論入手,結合產品的具體應用場景,從而幫助學生更好地理解背后的理論知識,這樣的教學方式讓團隊們受益頗多。


此外,整個備賽期間,學校也提供實驗室作為場地支持, 為團隊構建了比較好的備賽和學習環境。特別是7-8月暑假期間,因為疫情原因使得隊員們無法離校,這些突發狀況打亂了三人陣腳。幸好,學校和老師在第一時間送上關心和支持,也使得團隊能以穩定的心態和良好的狀態進行備賽,并最終問鼎賽事。


厚積薄發    

     愈挫愈勇


國賽的旅程并非一帆風順。在調試基礎項的時候,團隊小車的視覺識別模塊出現了問題,會錯誤識別目標房間的房間號數字。通過排查,團隊排除了硬件的問題,并最終將目光投向了運行過程當中。果不其然,小車在運行過程當中,會誤將賽道的黑色邊界識別成數字“1”,錯誤位置的標識判定導致了錯誤的動作。


找到原因之后,團隊立即著手完善:團隊對一個中間過程的視覺模塊識別結果進行了統計,并完善了視覺算法,如此一來便保證了小車視覺識別模塊決策的準確性及穩定性。此外,在作品設計時,三人也會就一些技術問題產生分歧,遇到不同想法的碰撞。比如在討論如何解決小車直線行駛的問題時,團隊內部就出現了兩種不同的建議。張婧宜同學首先建議在車前車后通過紅外模塊進行小車和邊界直線的定位,但在團隊的綜合考量下被駁回。最后,大家本著要“捉大放小”的取舍原則,一致決定選擇使用陀螺儀,從而可對轉向進行閉環控制且整體作用更大化。


如今,當三人再次回顧比賽中的這些點點滴滴,都不禁感慨萬千,每一次討論和爭執,妥協和共度難關,最終都匯聚成今日的歡笑和成長。


團隊作品:智能送藥小車


當談及在這次國賽中遇到的困難而獲得的心得時,郁東輝同學首先提及了系統完整性的重要性。在加裝了用于整車控制的陀螺儀后,小車在控制方面出現了很多問題,郁同學當時一度糾結在陀螺儀這一點上,不斷調整其對應的代碼,但問題始終未能解決。幸好當時他及時調整了策略,脫離單一角度,站在整個作品的系統層面重新思考,并最終排查出缺陷所在,問題一下子就迎刃而解了。


而對于朱煬爽同學而言,讓他尤為自豪的是團隊始終堅持統籌全局的系統性思維和化整為零各個擊破的方法來進行比賽。比如在比賽中小車運動控制單元的實現,三人首先根據穩定循跡,精準轉向或者直行的題目要求,迅速討論得出了一個整體解決方案:對兩個主動輪做速度閉環,然后對車做方向閉環以及位置閉環。通過速度閉環來調整方向環以及位置環;方向環可實現車在每個十字位置穩定旋轉90度并調整好車的姿態,清除前面運行過程中累積的方向偏差;位置環可保障小車在十字區域運行的精準,從而不偏離紅線太遠。


基于這個從整體出發的控制方案,團隊們再去將硬件部署,控制算法設計,參數整定等大任務化整為零,分解成多個小任務,并逐個擊破。最后只需要把所有部分進行有機的整合,便大功告成。在科學的方法論的指導下,團隊此次奪得國賽一等獎也在情理之中。


以興趣為起點     

      以實踐指導未來


在談及TI杯與其他電賽相比有何特點時,同學們認為最大的不同還是賽程賽制。其他電子競賽的賽程周期往往比較長,以1-3個月甚至1年為周期,這可以讓參賽人員有足夠的時間不斷地調車,對硬件、軟件、控制算法進行迭代更新;而TI杯的跨度只有短短四天三夜。


在比賽初期,參賽團隊就必須選擇一個比較穩妥的策略方案。因此,TI杯的試錯成本很高,尤其看重和考察同學們平時的各種積累。針對這一點,朱同學建議大家可以經常去逛逛TI的E2E論壇和官網, 了解新推出的器件并查閱數據手冊,從而在器件選型方面做到了然于胸,節省比賽時間。此外朱同學也提到了TI官網提供的WEBENCH電源設計工具等,相關的設計仿真工具極大的提升了團隊的系統設計效率,加速了比賽的進程,為后續的設計工作節省了寶貴的時間。


此外,同學們也談到TI杯在命題上也會更加與時俱進,會充分結合當下社會的實際需求,這也需要參賽團隊給到有亮點和創新的解決方案。這次的智能送藥小車選題就是組委會結合當下社會熱點和實際應用情境所給到的一道比賽命題,針對疫情防控常態下的隔離需求,隔離期間需要通過無人智能車無接觸運送藥物給到隔離人員。與時俱進的命題為同學們在理論和實踐之間構建了橋梁,讓同學們能夠以更加新穎和創新的角度去解決當下甚至未來工程設計挑戰。這也是TI杯全國大學生電子設計競賽不變的初衷。


最后,經歷了TI杯的三人,不僅享受了勝利和榮譽帶來的喜悅,更在參與過程中,通過每一次具體的實踐,找到了自己的興趣所在和未來深造的方向。正值本科畢業的節點,這難得的國賽經歷,對三位同學之后的職業規劃或學習研究方向,都帶來了相當的指導意義。我們也由衷地祝福三位能繼續徜徉在興趣的海洋中,在硬件工程和嵌入式方面各有建樹,為攻克未來工程設計挑戰貢獻出自己的力量。