太硬核了～这位大神，竟把自行车改成了自动驾驶～！

“    一个人就完成了一个团队的项目...

自动驾驶、自动避障、路径规划

每当看到这些高科技词汇

能想到的便是无人驾驶汽车

无人清扫车、公交车等等

 。。。

但你能想到有一天，这些科技被注入到了一辆自行车中吗？！

是的～你没看错！这不是什么PS！而是一辆能够自己稳稳站立，还能够自己行走、躲避障碍物，甚至会自己拐弯的自行车...

而这辆自动驾驶自行车的设计者，就是B站知名UP主，号称“野生钢铁侠”的大神——稚晖君

说起这位大神，虽然年龄不大，但可太硬核了...

自2018年研究生毕业于电子科技大学后，便曾就就职于OPPO研究院AI实验室，后来又通过2020年“天才少年计划”加入华为，任职AI算法工程师。

平时除了忙于工作外，他还喜欢研发各种高科技发明，如曾设计制作过超迷你便携显示器、自带屏幕的NFC门禁卡、迷你火星车等等，硬核程度堪称B站科技区UP主天花板。

而这次设计制作，或者说改装的这辆自行车，也并不是什么脑袋一热的想法。其实很早的时候稚晖君就看到了清华大学研发的“天机芯”，并且成功在无人自行车上实验的视频。

于是稚晖君很早就想复刻了，只是因为一次“意外”加深了这个想法...就挺突然的～

在稚晖君看来，如果不能自己“行走”，凭什么称为“自行车”呢...？好像有点道理啊

于是说干就干，稚晖君先是在脑中构思了改装这辆自行车的大体思路。

然后在电脑上自己设计了图纸，并用CAD建模，得到一辆虚拟自行车。

值得一提的是，稚晖君改造的对象是一辆他前几年购买的“死飞”，因为结构简单，没有刹车等等，所以特别适合。（我猜他当时骑的也是这辆...）

接着，就是按照构思一点点去实现它～

首先是驱动系统，稚晖君先是给车子上安装了锂电池和两个巨大的无刷电机，电机分别在车座下方和车后轮胎上方，使其能够前后运动（为什么是两个无刷电机，并不是为了提高速度哦，下面会有提到）

以及一个控制车把方向的舵机。

驱动问题解决了，那么自行车如何自己保持平衡呢？要知道自行车属于欠驱动系统，如果不进行控制就无法实现稳定站立...

在骑自行车的时候，前后方向的平衡，靠得是2个轮子的支撑和地面摩擦力。而左右方向上，运动过程中靠的是车把的左右调节，获取转向的加速度，以此抵消重力的影响，像这样：

那么在静止状态下呢？这就要靠角动量守恒定律了！

这也是为什么稚晖君要安装两个无刷电机的原因了...

车座下方的无刷电机就是为了驱动一个金属的动量轮，而它的作用就是当车子在重力作用下发生倾倒，就用动量轮来产生一个相反力矩，以此来抵消掉重力力矩，达到自身调节平衡。

像太空中的卫星，能够在没有摩擦力的情况下自己调整姿态，依靠的也是这样的原理。

 

接下来，硬件改造完成后，就是软件部分了，先给车子装上“机器大脑”，这部分的元件，由主控模块和AI计算单元两种芯片构成。

采用了HoloCubic里面的MCU，ESP32，以及昇腾边缘计算机芯片昇腾310AI，基于达芬奇架构，最高能够提供22TOPs的算力，然后通过自己设计的一个载板，将这些计算单元整合到一起。

而自行车有了“脑子”后，则是该安装驱动器了，也就是控制动力的“心脏”。

稚晖君采用了其去年9月份自己设计的一个超迷你FOC矢量控制驱动器，虽然个头还没有巴掌大，但这个驱动器可以实现两路共100A的无刷电机FOC控制，同时还驱动了前面的60kg舵机以及一个散热风扇。

一切准备就绪后，稚晖君通过3D打印和机床加工等方式将之前的软硬件做出来，然后开始组装...

最后的成品是酱紫的～ 

当然，这还没完事哦！想要实现自动驾驶、避障神马的，还要经过AI的调教，俗称注入灵魂～ 这个过程相当的复杂和反复，稍微有一个代码、参数不对可能就悲剧了...

稚晖君还采用了游戏引擎Unity作为仿真环境，像正经自动驾驶研发那样，先在仿真环境里让自行车跑了个踏实。

终于，在经过稚晖君漫长的参数调整后，“完全体”自动驾驶自行车诞生了！是时候拉出去遛一遛证明自己了！

把脚蹬子拿走，稳稳站立～甚至在车把的一边加点重物，依然能自己保持平衡。（可以发现加重物时，动量轮自己在转哦，这就是在自主调节平衡）

更高难度的“杂技姿势”也照样hold住...

接下来就是最令人期待的自动驾驶环节了！走两步？说走咱就走～

而且除了自动驾驶，这辆自行车还搭载了深度相机、激光雷达等传感器，还能够自动避障、自动跟随，甚至完成路径规划，让车子自主探索环境等等。

就这样，稚晖君一个人完成了一个团队的项目...

不过，由于利用的是工作之外的空闲时间，所以开发时间有限，按照稚晖君的话说，只是实现了非常基础的自动驾驶功能，而且受限于整车功率，这辆自行车还不能载人...但在小编看来，这已经非常硬核了！

最后值得一提的是，稚晖君给这辆自动驾驶自行车取名XUAN“轩”，代表着eXtremely Unnatural Auto-Navigation，同时也是古代车子的意思。

目前，该自动驾驶自行车项目的所有结构细节已经开源，感兴趣的朋友可以前往GitHub上稚晖君的仓库下载。

当然，稚晖君还有很多有趣、硬核的设计，感兴趣的朋友也可以去他的B站主页看看哦～

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