这位天才UP主,让自行车成精了

如果下雨天骑车脸刹着地,你会怎么办?

低情商会说,自己的车技太菜,得好好练练;高情商回答是,都是这雨太大,让我把握不住。

而B站UP主稚晖君却说:都怪这车不够成熟。一辆车都不能自己跑,凭什么叫它“自行”车?

摔伤的稚晖君

稚晖君会冒出这样的想法,并不奇怪。

稚晖君,本名彭志辉,2020年入选华为天才少年。在B站,他以各种高科技发明著称,硬核程度高居知识区UP主天花板。

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过于硬核!被誉为天才少年的UP主稚晖君,耗时4个月,运用AI算法,独立研发了一辆可以自动驾驶的自行车。B站UP主:稚晖君 #自动驾驶 #人工智能 #B站
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作为AI算法工程师,他对自动驾驶技术一直保持关注。摔车后,他第一时间冒出的想法就是,为什么不做一辆能自动驾驶的自行车呢?

他面临的首要问题是,如何让车保持平衡。

众所周知,自行车自身不带有动力。如果没有人维持,别说让它跑起来,站都站不稳。

稚晖君的目标便是,制作一辆完全脱离人力的自行车。它无需人扶便可以站立,还能跑起来,规划前进路线,成为真正意义上的“自行车”。

稚晖君改造的是一辆死飞。这种车结构简单,没有刹车,减速全靠反向蹬车,适于改造。

改装之前得重组车身结构。稚晖君在设计软件CAD中通过建模,制作出一辆数字模拟自行车。所有改造设计工作,在这辆虚拟车上便可完成。

机械系学生:你一个程序员,CAD画的比我还好?

他在车上添加的装置中,最重要的便是车架上的无刷电机和金属动量轮。正是这个看似奇怪的设备,掌握着无人自行车保持左右平衡的奥秘。

动量轮转动时,会产角动量,抵消车辆左右倾倒的力,让自行车维持屹立不倒。卫星能在没有摩擦力的太空完成姿态调整,依靠的也是角动量守恒定律。

对此弹幕表示:我听不懂,但我大受震撼。

安装于车身上的动量轮,维持车辆平衡的关键

完成整体设计后,第二步是制造零部件。

这是稚晖君的强项。精巧的零部件他采用了3D塑料打印。至于强度要求更高的核心结构件,他则拜托朋友用数控机床制作了一批金属零部件。

零件组装在车上后,自动驾驶单车便有了框架。

框架已搭建,就来到了第三步:为车子装上“电子大脑”

这部分的元件,由主控模块AI计算单元两种芯片构成。

主控模块如小脑,可用于控制车体;AI计算单元似大脑,负责勘探路况、规划路线。

主控模块和AI计算单元都可以购买现成的芯片,难度不大。

但如何将两块芯片整合到一块电路板上却成了问题。稚晖君的风格一向是追求小巧精悍,但市面上很少有完全符合他需求的电路板。

不过这并没有难到稚晖君。

他按照一贯的作风,直接独立设计出一块电路板。光看这4层结构复杂的线路图,估计很多人头都大了,而稚晖君还得手工焊接这些电路。

稚晖君:四层结构,比较简单

光物理层面的融合还没完。

为了让两块芯片更好合作,稚晖君还单独为它们设计了软件框架,用于芯片间的通信。

看代码就知道,这绝不是个小工程。

稚晖君为芯片设计的通信程序

第四步,则是安装控制动力的“心脏”模块

由于之前稚晖君早已自行研发过Ctrl二代驱动器,这次直接拿来用即可,于他而言不算费事。驱动器体积不大,却可以对电机实现像素级控制,这次则被用于控制车上的4个电机运转。

将上述部件全部安装,“自行车”完全体便已集齐。

改装完成后的“自行车”

但事情还没完。此时的“自行车”还是个空壳,接下来得给它“注入灵魂”

这个过程涉及到AI调教。这辆自行车的控制代码中,有50多个重要参数,它们会互相合作,但也会互相干扰。只有调控到合理的数值范围内,系统才会稳定,实现自动驾驶。

稚晖君通过自己设计的一套数学模型来处理。

得到模型之后,稚晖君再把参数和算法都输入游戏引擎Unity中进行仿真计算。最后的结果通过可视化动画展现出来,便可以知道最终结果。

在游戏引擎中进行仿真测试的自行车模型

经过数据调测后,一辆具有“人工智能”的自动行驶自行车便诞生了。

有人细数了稚晖君需要点亮的技能树:CAD建模、载板设计、软件开发设计、电机控制、手工焊电路板……以上每一项技能都不可或缺。

看到这儿,普通观众基本都无话可说,只有顶礼膜拜的份。

而程序员出身的朋友,可能已经抱着键盘去痛哭一场,感叹这世界的参差。

而当稚晖君将实物展现在所有人眼前时,奇迹发生了。只见他轻轻用脚收起脚架,本该瞬间侧倒的自行车,此时却一动不动地立在那里,仿佛旁边有只看不见的手扶着。

看到如此情景,弹幕瞬间炸开,满屏“牛批”和“卧槽”直观表达出大家此刻的震惊。

得益于算法的精准控制,这辆车甚至可以完成正常人类无法实现的操作。

它可以在车头搭载重物,却丝毫不会影响平衡;

甚至站在栏杆上,它也能纹丝不动,实力赛过特技车手。

作为一辆成熟的自行车,它还会自己认路。

车身上安装的深度相机收集到信息后,会通过WIFI传输到稚晖君的电脑上。

再结合AI算法,车子可以识别物体,自动避障。

配合上测距用的激光雷达,这辆车能够自主探索陌生环境,规划行驶路径。这意味着,即使没有人,它也能自己遛自己。

自行车成精现场

这样的效果,基本可以说实现了初步的自动驾驶技术。

据稚晖君说,研制无人自行车的想法,最早是来自于清华大学的无人自行车项目。

2019年,清华大学类脑计算机中心在研制新型芯片时,曾将芯片搭载在自行车上,从而实现了无人自行车。在当时,这个项目还登上了顶级科研杂志《Nature》的封面。

正在用声音控制自行车的团队成员

当然,清华大学的项目侧重点在研发芯片上,无人自行车只是用于演示芯片性能。而稚晖君的重点则是实现自行车的自动驾驶上,两者难度不在一个层级。

但稚晖君在实现过程中展现的研发、动手能力,却让人不可小觑。

根据评论区这位专业出身的同学介绍,花上四个月时间,他也只能在电脑上做出模拟仿真程度。而稚晖君则直接将实物做了出来。

而这些,只是他在4个月的周末业余时间里,自行鼓捣出来的。

事实上,这也不是稚晖君的第一次出圈。

他最初在B站上传视频,发布智能红外遥控、自平衡机器人等小发明,只是为了做个视频存档。

稚晖君早期用乐高制成的自平衡机器人

谁曾想,由于他的视频科技含量过高,一不小心就赢得了几十万粉丝。在这之后,稚晖君便开始了视频更新之路,时不时在B站爆火一波。

去年3月,稚晖君设计过一款全网最mini的小电视形状电脑。

电视不大,只有两个指甲盖大小,却包含了语音控制、图形桌面、web服务器等各项功能。

连入外部摄像头后,它还拥有检测人脸。

四个月之后,他又用吃剩的螃蟹壳,制造了一台迷你火星车。

相比于另外两个作品,这部螃蟹火星车造型奇特,更像是一个华而不实的玩具模型。

但,如果你真的这么想,那就大错特错了。

在这部螃蟹火星车上装有wifi无线图传和控制系统 ,激光测距、惯性传感单元,甚至还带有视觉目标跟踪技术,可以实现用脸开车。

当然,以上几款作品,创意、设计、研发、加工、算法设计,也都是由稚晖君一人完成的。

难怪无数白嫖大师在看了他的视频之后,心甘情愿地献上了硬币。

尽管稚晖君的每个设计都创意无限,甚至有网友提醒稚晖君,将这项技术申请专利并量产化。

稚晖君却每次都将项目的代码开源,放在GitHub上公开,以供大家复现。

网友:你也太看得起我了

按他的说法,是供有兴趣的同学通过代码,复现他的设计。

但大多数人看到稚晖君的视频,可能只会对自己产生重新的“认知”。

稚晖君的每一个知识点,都能精准踏入大家的知识盲区。这不禁让人怀疑,究竟是稚晖君太过高能,还是大家的盲区过于广泛。

我深刻怀疑,“问题”可能出在稚晖君身上。

根据相关专业的同学介绍,稚晖君视频中几乎每个部分都能出一篇本科论文。这样高密度的信息放给普通人看,不免会让人一脸懵逼。

就连清华大学自行车项目参与者,也对稚晖君发来高度评价。

正如他所说:只有亲历过这个项目,才知道稚晖君的工程能力到底有多强。

在稚晖君的主页简介里,他将自己称为“野生钢铁侠”。

他喜欢电影里的钢铁侠,更崇拜现实中的硅谷钢铁侠埃隆·马斯克。

“我想像他一样,怀揣着冒险精神,设计制作一些东西,用科技改变未来。”

而现在,他似乎离这个梦想,又近了一步。

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