我校学生团队成功研发“意念
来源:同事网 发表于2019-07-26 18:11:16 编辑:高圆圆
摘要: 8月23日,首届我国研讨生未来飞翔器立异大赛在西北工业大学举办。我校学生团队参赛著作魂灵出窍:根据意念-手势协同操控与虚拟实际技能的微型飞翔器

8月23日,首届我国研讨生未来飞翔器立异大赛在西北工业大学举办。我校学生团队参赛著作“魂灵出窍:根据意念-手势协同操控与虚拟实际技能的微型飞翔器规划”在66件入围著作中锋芒毕露,荣获一等奖。

榜首届“我国研讨生未来飞翔器立异大赛”由教育部学位与研讨生教育开展中心、我国科协青少年科技中心、国际宇航联合会、我国宇航学会、我国航空学会主办,欧盟QB50立方星低热层大气勘探委员会、我国无线电协会业余无线电办理委员会联合主办,西北工业大学承办。本次大赛作为2019年“全国研讨生立异实践系列活动”的六大主题赛事之一,以“立异改动未来”为比赛主旨,以细小卫星为主题,环绕未来飞翔器技能与立异,致力于前进宽广研讨生在航空航天范畴科研立异的才能、理论联络实际的才能和处理工程实际问题的才能,为业界开掘培育复合型、高素质优异立异人才供给优异渠道。

初赛报名著作合计210余件,来自全国70多个单位。经专业评定环节,有66件著作入围全国总决赛,触及研讨生培育单位24家。之后再经过现场辩论及什物演示环节,由专家委员会和组委会审定,终究确认22件获奖著作。其间一等奖7项,二等奖15项。

日前,获奖团队成员傅军、常玉虎、崔雪扬、吴加正、朱家成和他们的指导教师力学与工程科学系系主任艾剑良教授,一同叙述了这件未来感十足的著作背面的故事。

饭桌上聊出来的团队,开脑洞想出来的点子

得知“我国研讨生未来飞翔器立异大赛”的音讯时,力学系飞翔器规划与工程专业研二学生傅军当即想到了当下大热的无人机。尽管其时无人机现已在航拍范畴大显神通,但在傅军看来,无人机的范畴不止于此,还可以做文章。此刻间隔初赛时刻只需一个多月了,想要参赛,首要任务是组成团队。

说起团队的建立,队里仅有的女生崔雪扬笑提到:其实“来源于一次机缘巧合的吃饭,各自的专业上有飞翔器规划、理论核算和核算机软件,刚好构成优势互补”。傅军是飞翔器规划专业硕士研讨生;崔雪扬和吴加正同为流体力学专业,一硕一博;朱家成在团队里年岁最小,却有着丰厚的飞翔器规划制造阅历;核算机系的常玉虎看似是力学的“外行”,但在大三就开端对飞翔器感爱好。这样一来,团队里每个人都各有所长,有人亲手制造过无人机,有人喜爱开发软件写代码,还有人拿手文字写作,不过咱们都有一个一起特色:拿手“开脑洞”。

组队后的榜首次脑筋风暴中,他们发现现在市面上大多数无人机仍是运用传统手持遥控器进行操作。但手持遥控器占用了双手,使得无人机依然只能是个“大玩具”,而不能成为人类的科技帮手。人类科技产品的前进趋势是越来越精约,越来越快捷。他们信任跟着技能的开展,未来的无人机的操作肯定不是现在这个姿态。那会是什么姿态呢?“所以咱们就说开下脑洞吧!”傅军说,“常玉虎遽然想到‘为什么不能用脑电波来操控飞机呢?’”这个“脑洞大开”的主意共同得到咱们的认可。经过之后的重复评论和琢磨,终究一个经过脑电波与手势协同操控、镜头跟从头部运动并能虚拟复原空中视角的无人机体系的想象就此成型了。

未来感十足的无人机操作设备:从规划到制品,全程自己着手

“这套飞翔设备使得咱们只需求带上眼镜想一想或许手一挥,就能像鸟儿相同选用全新的视点去探究一些往常难以看到的当地,一起也可以给不便利活动的残障人士供给一种全新的方法来知道国际。”崔雪扬在项目陈述书里描绘的这套飞翔设备包含一个MindWave Mobile脑电耳机、一个Myo臂环、一副虚拟实际(VR)眼镜、一架六轴飞翔器以及搭载的云台和同步摄像头。?

傅军团队规划制造的无人机什物图

操作者穿戴脑电耳机、臂环和虚拟实际眼镜

将同步摄像头装置在飞翔器底部,拍照飞翔器视角下的三维立体印象,经过虚拟实际(VR)眼镜将三维印象实时投射到眼前,佩带者即可体会全三维再现环境。一起用户佩带非侵入式脑电传感器和可以读取佩带者前臂肌肉运动的腕带,经过会集精力来操控飞翔器的上升,放松状况操控飞翔器的下降,经过手势“左”使飞翔器向左飞翔,手势“右”使飞翔器向右飞翔,手势“五指张开”使飞翔器向前飞翔,手势“握拳”使飞翔器向后飞翔。经过头部俯仰和左右滚动操控摄像头的歪斜视点。

如此,佩带者似乎能“魂灵出窍”——人虽站在地上眼睛却飞上了天空,经过自己的思想活动和手势指挥,“亲眼”看到了无人机在空中的宽广视界。

而这看似科幻的背面却有着坚实的科学理论根底。“人的大脑是由数以万计的针尖巨细的神经交织构成的。神经相互作用时,脑电波形式就表现为思想状况。每逢神经活动时都会发生细微的放电,放出的电经过脑电波技能——医学上称为脑电图——就可以丈量得到。不同的神经活动会发生不同的脑波形式,例如熟睡中的人大脑中会发生很多的 delta 波,而当一个处于警惕和清醒状况的人会集考虑一件事时,大脑就会发生很多的 beta 波。咱们的规划便是经过会集精力来操控飞翔器上升,放松精神来操控飞翔器下降。”傅军介绍。

每一次试飞都是应战与前进

朱家成是力学系大三学生(朱是本科生,因而没有呈现在参赛名单里),首要担任无人机的全体结构规划和制造,以及根底的调试和试飞。在此他选用了自主规划的机架结构,经过Solidworks软件制造和修正零部件,并联络原资料厂家进行出产。一起,还要考虑无人机的操作需求来搭载电子设备和电机等零部件。组装完结后,再进一步试飞调试。尽管这次参赛的项目亮点在于操作体系,但不断改进的规划与调试为脑电波和手势操控建立起一个的安稳飞翔渠道,无疑是这个项目不可或缺的柱石。

当整机规划和零配件的制造都及时完结时,咱们都松了一口气。没想到装置环节又遇到了新的问题,零件尺度呈现细微差别,毫厘之差导致机身无法装置完善。“电脑上的数据都是完美的,但实际没有那么准确。假如不是自己亲自着手制造,是肯定想不到还有这样的问题。”担任装置的吴加正提到。一旁的傅军还弥补了自己做蓝领当焊工的阅历,“还有一次,依照电路板阐明装置好之后怎样都通不了电。为此纠结了一个晚上,夜里遽然想到是不是电路板标错了?第二天一早起来,自己从头焊接电路板,总算通了。”

朱家成回想起了无人机装置好后的榜首次试飞。“咱们激动地把东西都搬到草坪上,在咱们装置预备的功夫,周围现已聚集了不少等候观看飞翔的同学和教师。成果开端飞翔时不管咱们怎样推油门都只看见飞翔器的螺旋桨滚动,不见飞机起飞。后来咱们只好停下检查,原来是咱们一严重把六个螺旋桨悉数都装反了。”

初赛要求每个参赛团队提交一个飞翔器的飞翔视频,可天不遂人愿,接近截止的那一周阴雨连绵,团队成员每天醒来榜首件事便是检查当天的气候预报。眼看就要到交稿日期了气候还没放晴,咱们只好又凑在一块“开脑洞”。首要想到室内体育馆,但是长80cm宽100cm的“咱们伙”无法在室内飞翔。此刻不知谁提了一句“不如给飞翔器穿雨衣?”,所以脑洞大开的他们马上找来一块大塑料布,将无人机的关键部位裹起来,给飞翔器套上了一件粗陋的“雨衣”。就在他们预备比及小雨飘落再冒雨飞翔时,忽又天降暴雨,几人就近躲在校史馆门口,难堪不已。“其时觉得好惨啊!”傅军说,“不过现在想起来仍是蛮风趣的。”

 

我校学生团队成功研发“意念

决赛现场,组委会选中3个团队进行现场扮演,傅军团队便是其间之一。当天气候晴朗,风力适宜,悉数环境都合适飞翔,但是翻开设备却发现飞机查找不到GPS信号,急得傅军几人团团转。就在他们预备向组委会请求替换场所时,遽然信号来了。一波三折下,终究完美收官,现场精彩的操作扮演赢得了满堂喝彩。

规划团队学生与指导教师在一同

左起:吴加正,朱家成,艾剑良教授,傅军,常玉虎,崔雪扬

院系搀扶、校园支撑,成果一等奖得主中仅有的综合性院校

复旦师生都知道在老校门的后边有一架机身刻有1905的小飞机,但是大多数同学不知道的是,飞机东面那所不起眼的小楼里藏着一间装备精巧的“飞翔器规划制造室”。这儿不只有高装备电脑、飞翔模拟器,更装备了激光切割机、3D打印机这样的“高端”设备。“这次咱们参赛的无人机大部分便是在这儿完结的”,傅军介绍。此次因参赛时刻严重,熬了多少个夜现已记不清,但其间不少次便是在这个试验室里。住在张江校区的常玉虎谈到参赛过程中的困难时也说,“因为和队友不在一个校区,需求两地奔走,常常睡在结构厅。”

 

我校学生团队成功研发“意念

“试验室的运用十分便利”,艾剑良教授介绍道,“学生向试验室办理教师提出请求,只需在请求时段内没有其他同学占用就可以用。简直完成学生自主办理,悉数设备都向学生敞开。而且咱们不只只对力学系研讨生敞开,本科生也可以来,咱们还很愿意向全校敞开,鼓舞有爱好的同学来运用。” 这样一个设备齐全、运用快捷的试验室在团队参赛过程中可谓功不可没,而试验室敞开的背面则是力学系对学生立异实践的大力支撑。本次参赛的资料、餐旅等费用完全由力学系和研讨生院支撑。“关于学生立异,我是全力支撑的。我常常给他们说,只需你们有主意,就放手去做。关键是要把东西做出来,把主意变成实际。”艾教师说。

本次大赛一等奖共7支部队,除了复旦团队,其他6支都来自工程类或航天类院校,复旦是仅有一所综合类大学。“比较专业性院校,咱们的学生更爱动嘴,主意好,便是着手少。”谈及此次获奖的含义,艾剑良教授以为获奖关于增强学生自傲、增强校园的着手气氛都有所协助。

“脑电波这块还可以深化!”谈起对未来的展望,艾教师表明研讨并未到此结束,在无人机的旋翼起降、固定翼平飞、抛飞安稳,乃至人工智能方向上的研讨依然大有可为。团队担任人傅军也表明他们会持续深入开展无人机的研讨,争夺做到产学研结合,而科技-职业使用的结合才是无人机技能真实可以“展翅飞翔”的领空。

(封面手绘毕文慧,封面制图王鹏翔)?

 

 

我校学生团队成功研发“意念

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