密歇根大學探究項目

關(guān)于自動駕駛控制算法與運動規(guī)劃的探究

課題簡介

機器人學作為新興的綜合性學科，正在悄然影響著社會生活的方方面面。智能化的工業(yè)機器人在工廠流水線上執(zhí)行分類、擺放任務(wù)的效率已超過人類，雄安新區(qū)已經(jīng)建設(shè)了無人車專用車道，美團、京東甚至騰訊都在布局無人機相關(guān)業(yè)務(wù)。

本課題旨在運用機器人學的基礎(chǔ)知識，制作物理仿真環(huán)境，設(shè)計自動駕駛汽車的運動規(guī)劃算法，并在多種仿真環(huán)境中檢測評估該運動規(guī)劃算法的性能。

本課題是在實踐中學習機器人學和人工智能基礎(chǔ)知識的良好機會，研究者將在探索過程中掌握歐拉積分、RK4積分算法、碰撞檢測、剛體力學等物理引擎相關(guān)的知識，以及基礎(chǔ)的搜索算法和中等水平的python使用經(jīng)驗。學有余力者有機會接觸RRT，KD樹與強化學習等科學前沿的相關(guān)知識。

 

科研方法

計算機仿真模擬

計算機仿真模擬是一種運用計算機軟件建立抽象模型、模擬真實條件并進行分析的技術(shù)。與傳統(tǒng)的實驗相比，計算機模擬技術(shù)通過數(shù)學建模，解放了普通實驗對于器材的苛刻要求，具有可多次進行、反復(fù)試錯的優(yōu)點。同時，由于計算機模擬技術(shù)黑箱化了復(fù)雜的理論推導(dǎo)與數(shù)據(jù)計算，能夠以直觀的方式呈現(xiàn)研究的成果，對于初次涉獵科學研究的高中生而言，也更為簡單易學、容易上手。

例如：在設(shè)計外太空的衛(wèi)星軌道時，受制于客觀條件，科研工作者無法在地球上重現(xiàn)外太空的環(huán)境，因此，只能借助計算機強大的運算能力，對外太空的情況和衛(wèi)星的軌道進行模擬、反復(fù)實驗，并基于模擬實驗的結(jié)果，完成科學的軌道設(shè)計。

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課題要求

本課題適合： 9-12 年級學生，有較強的邏輯思維和抽象思維能力

1. 英文：
（1）具備基本的學術(shù)英語閱讀能力；
（2）接觸過英文寫作，有論文寫作經(jīng)驗者更佳；

 

2. 數(shù)學：
（1）基本的導(dǎo)數(shù)、線性代數(shù)相關(guān)知識，最好了解微積分；
（2）喜歡解決與實際相關(guān)的數(shù)學問題；

 

3. 計算機：
（1）對編程有興趣，數(shù)理思維較強，最好有編程經(jīng)驗，代碼量>2000行；
（2）對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、游戲編程有所了解或很感興趣；
（3）有志于從事機器人學相關(guān)的研究或工作。
（4）豐富的機器人學和人工智能領(lǐng)域項目研究經(jīng)歷；
（5）研究方向：機器人算法