密歇根大學(xué)探究項(xiàng)目

關(guān)于自動(dòng)駕駛控制算法與運(yùn)動(dòng)規(guī)劃的探究

課題簡(jiǎn)介

機(jī)器人學(xué)作為新興的綜合性學(xué)科，正在悄然影響著社會(huì)生活的方方面面。智能化的工業(yè)機(jī)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(tuán)、京東甚至騰訊都在布局無人機(jī)相關(guān)業(yè)務(wù)。

本課題旨在運(yùn)用機(jī)器人學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，制作物理仿真環(huán)境，設(shè)計(jì)自動(dòng)駕駛汽車的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃算法，并在多種仿真環(huán)境中檢測(cè)評(píng)估該運(yùn)動(dòng)規(guī)劃算法的性能。

本課題是在實(shí)踐中學(xué)習(xí)機(jī)器人學(xué)和人工智能基礎(chǔ)知識(shí)的良好機(jī)會(huì)，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(cè)、剛體力學(xué)等物理引擎相關(guān)的知識(shí)，以及基礎(chǔ)的搜索算法和中等水平的python使用經(jīng)驗(yàn)。學(xué)有余力者有機(jī)會(huì)接觸RRT，KD樹與強(qiáng)化學(xué)習(xí)等科學(xué)前沿的相關(guān)知識(shí)。

 

科研方法

計(jì)算機(jī)仿真模擬

計(jì)算機(jī)仿真模擬是一種運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件建立抽象模型、模擬真實(shí)條件并進(jìn)行分析的技術(shù)。與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)相比，計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)通過數(shù)學(xué)建模，解放了普通實(shí)驗(yàn)對(duì)于器材的苛刻要求，具有可多次進(jìn)行、反復(fù)試錯(cuò)的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，由于計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)黑箱化了復(fù)雜的理論推導(dǎo)與數(shù)據(jù)計(jì)算，能夠以直觀的方式呈現(xiàn)研究的成果，對(duì)于初次涉獵科學(xué)研究的高中生而言，也更為簡(jiǎn)單易學(xué)、容易上手。

例如：在設(shè)計(jì)外太空的衛(wèi)星軌道時(shí)，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(jì)算機(jī)強(qiáng)大的運(yùn)算能力，對(duì)外太空的情況和衛(wèi)星的軌道進(jìn)行模擬、反復(fù)實(shí)驗(yàn)，并基于模擬實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，完成科學(xué)的軌道設(shè)計(jì)。

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課題要求

本課題適合： 9-12 年級(jí)學(xué)生，有較強(qiáng)的邏輯思維和抽象思維能力

1. 英文：
（1）具備基本的學(xué)術(shù)英語(yǔ)閱讀能力；
（2）接觸過英文寫作，有論文寫作經(jīng)驗(yàn)者更佳；

 

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

 

3. 計(jì)算機(jī)：
（1）對(duì)編程有興趣，數(shù)理思維較強(qiáng)，最好有編程經(jīng)驗(yàn)，代碼量>2000行；
（2）對(duì)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(jī)器人學(xué)相關(guān)的研究或工作。
（4）豐富的機(jī)器人學(xué)和人工智能領(lǐng)域項(xiàng)目研究經(jīng)歷；
（5）研究方向：機(jī)器人算法