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2017年12月01日 星期五

 
 

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同济大学六名学生打造全方位移动运载平台

实现车轮任意转斩获全国大奖

    同济大学汽车学院6名学生打造的全方位移动运载平台。青年报记者 吴恺 摄

以后,让新手驾驶员头痛的侧方停车、倒车入库可能不再成为难题。同济大学汽车学院6名学生打造了全方位移动运载平台,采用转向、驱动、悬架“三合一”的创新技术,使得车轮转向角度高达±90°,可实现原地转向、斜行、横行,绕任意点转向等,降低了驾驶要求。

他们将样机取名为“春晖知行”,《“玩转电动车”——基于线控独立转向驱动模块的全方位移动运载平台》也获得第十五届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛终审决赛二等奖。

项目负责人,同济大学汽车学院硕士二年级学生罗杰说,经过这次“挑战之旅”,觉得自己的动手能力、科研能力和沟通能力都得到了一定的提升,“当时我告诉自己和队员,这是不断挑战自己、超越自己的一年。最终看到转向电机顺利平稳地开始运转时,是我研究生生涯中最开心的时刻。比获奖更重要的是,它让我们学会了面对各种问题时不能畏缩,要勇于挑战、直面困难。”

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以后,让新手驾驶员头痛的侧方停车、倒车入库可能就不是难题了。同济大学汽车学院6名学生打造了全方位移动运载平台,采用转向、驱动、悬架“三合一”创新技术,使得车轮转向角度高达±90°,可实现原地转向、斜行、横行,绕任意点转向等,降低了驾驶要求。

他们将样机取名为“春晖知行”。《“玩转电动车”——基于线控独立转向驱动模块的全方位移动运载平台》也获得第十五届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛终审决赛二等奖。

青年报记者 周胜洁

创新 转向、驱动、悬架“三合一”

如果新手驾驶员驾驶了“春晖知行”,遇上侧方停车位,且前后停车位都停有车辆时,完全不需要慌张,只要将车身对准停车位,然后按下转向模式,使得四只车轮旋转90°,车辆就能进行横向平移,如螃蟹般横向爬行,顺利停进车位。

车轮能旋转±90°的背后,是实践团队创新研究出的新的线控独立转向机构和四轮独立驱动,以及在此基础上开发的一体化模块。

作为项目负责人,同济大学汽车学院硕士二年级学生罗杰介绍,传统车辆的驱动、转向和悬架系统结构复杂、成本高昂,也使得车辆机动性受限。

此次在项目进展过程中,团队成员亲手打造了全方位移动运载平台,这辆外观如吉普车的运载平台,罗杰参与设计了整车的电气系统和车辆加工和装配,同时也参与了整车控制器和转向系统控制器的开发。

运载平台最大的创新在于,结合轮毂驱动技术和线控转向技术,将驱动系统和转向系统集成于四分之一悬架单元内,“三合一”形成一体化模块,在大大减少了车辆零部件数量,提高空间利用率的同时,实现了样车多种转向模式,“可以独立控制每个车轮的驱动和转向,一般车辆车轮转向大约为30°至40°,我们设计的车轮转向可以达到±90°,车辆可以做到原地转向、横行、斜行、绕任意点转向等。”

实验过程遇到不少困难。罗杰就记得,一段时间内转向电机的驱动器经常出问题。转不动是什么原因导致的?是因为电流太大烧坏了还是电压太高烧坏了?是因为供电不正确还是负载太大?

面对着一堆拆了又拆,修了又修的驱动器,沮丧过也失望过,不过最终他们发现问题还是出自负载太大,于是增大了整个系统的减速比,减少通过驱动器的电流,顺利解决了问题。

改进 运用算法提升自动泊车准确度

在6月举行的第十五届“挑战杯”上海市大学生课外学术科技作品竞赛上,这一项目获得了一等奖。从市赛到11月举行的国赛之间的四五个月里,团队成员又进一步完善了运载平台,增加了自动泊车的功能。

团队成员皮彪来自机械工程专业,也是自动泊车的主要负责人。他介绍,他们设计了两套不同的算法,第一套用的是摄像头加机器识别,第二套算法采用UWB定位技术实现了自动泊车。

他们运用四个环视摄像头,通过标定方式获得鸟瞰图,能知道样机四周360度景象,运用鸟瞰图通过机器学习的方法识别库位位置信息,将信息传递至中央控制器实现路径规划,以此来控制每个车轮的转向动作。

在调试算法做决策时,他们还遇到过险情。皮彪记得一次在调试算法时,样机没有按照预想的轨迹去运动,驱动力陡然增大,导致样车突然失控,一头撞到了墙上,幸好有惊无险。此后他们做了改进,提高识别精度,成功完成了自动泊车的功能。“拥有一体化模块的运载平台在自动泊车时能降低对环境感知精度的要求,简化了轨迹规划的算法,降低了对泊车所需空间和时间的要求。”

这一从2015年年底筹建的项目,经历了方案初成、样机打样、实地测试等,倾注了团队成员很多心血。据悉,就在今年,该项目与一家电机驱动科技有限公司签订了合作意向书。

收获 从扳手、螺丝刀中发现另一种美

打造样车从无到有,推着车走在或是夏天雨夜或是冬天深夜的校道上,都让罗杰印象深刻。最让他印象深的是,距离比赛只有十多天的时候,样机的转向电机驱动器还是经常出问题,一遍遍查找问题,一遍遍修,身体的疲惫还引起了智齿发炎、发烧。

放弃吗?罗杰不想。“当时我告诉自己和队员,这是不断挑战自己、超越自己的一年,到了紧要关头不能消极。于是我们又认真整理了思路,四天后终于解决了问题,看到转向电机顺利平稳地开始运转时,是我研究生生涯中最开心的时刻。”

经过这次挑战杯之旅,罗杰觉得自己的动手能力、科研能力和沟通能力都得到了一定的提升,“更重要的是,当我面对各种问题时,不再畏缩,会勇于挑战,直面困难。”

队员金则陈参与了多次开会讨论,在实验室里,他和队员们一起手握扳手、螺丝刀向车胎轮毂“动工”,一起看着他们的小车从实验室样机一步步迈向“挑战杯”舞台,自豪感油然而生。“当把看似毫不相干的零件七拼八凑成并不完美却实用的‘艺术品’时,真的能让人从扳手、螺丝刀中发现另一种美。”

 

 

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