谷歌|一个人，四个月！华为天才少年把自行车做成了自动驾驶！( 二 )

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图纸设计完成，接下来就是软硬件的实现了。
为了获取硬件部分所需的零件，稚晖君选择了 3D 打印和机床加工相结合的方式（有个家里有厂的朋友），前者适合打印强度要求不高的塑料零件，后者用来加工金属零件。

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车子的计算单元被分为低算力、低时延、运行实时系统的「小脑」和高算力、高时延、运行非实时系统的「大脑」。前者用于控制车身，用 ESP32 来实现；后者用于感知、思考和决策，用到了昇腾的边缘计算芯片昇腾 310。

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为了将两部分整合到一起，稚晖君设计了一个四层的载板。PCB 打样之后，他手工将其焊了出来。「大脑」和「小脑」是通过总线相连的。此外，他还在软件上实现了一套 RPC 框架，让它们可以方便地进行通信。

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「小脑」的框架是基于 FreeRTOS，主要是实现传感器的数据处理以及电机的控制算法，还有一个小屏幕实时显示一些参数：

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「大脑」的软件框架则要复杂很多，除了基于昇腾的整个 AI 栈之外，稚晖君还在系统中使用了 ROS 框架（机器人领域常用框架，集成了大量的工具、库、协议，提供类似 OS 所提供的功能，简化对机器人的控制），后面的消息分发、业务串流、SLAM 等的实现都是基于 ROS 开发的。
「脑子」有了，电路还缺一个「心脏」，也就是驱动器。稚晖君曾经在去年 9 月份展示过他设计的一个超迷你 FOC 矢量控制驱动器，那个项目就是为今天的自动驾驶自行车所准备的。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。

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把以上结构零件和电路全部整合起来，一辆自动驾驶自行车就诞生了。不过，这个自行车目前还没有「灵魂」，需要通过运动学、动力学建模等步骤来注入灵魂。稚晖君表示，这个车子的控制代码中有 50 多个重要参数，比如控制周期、反馈矩阵、PID 增益等。这些数字全部都要得到合理设置，才能使系统进入稳定且快速收敛的状态。电机功率、飞轮质量等物理参数的设置则需要有准确的数学模型来指导。
在得到模型之后，为了进一步验证模型的准确性，稚晖君使用了游戏引擎 Unity 进行仿真，然后把仿真的结果迁移到现实环境。

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经过漫长的参数调整之后，控制算法终于收敛到了完美的效果。
至此，「能动」的目标就完成了，接下来就要引入自动驾驶了。
前面提到，这个自行车搭载了深度相机，再结合一些 AI 算法，车子就可以实现自动避障、自动跟随等功能。此外，车子搭载的激光雷达还可以用来完成路径规划，让车子自主探索环境。

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就这样，稚晖君一个人完成了一个团队的项目。不过，由于开发时间有限，这次项目的改造只是实现了非常基础的自动驾驶功能。

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稚晖君表示，这个项目其实是受到了清华类脑芯片项目的启发。2019 年 8 月，清华的「天机」芯片登上了《Nature》杂志的封面，搭载该芯片的自动驾驶自行车作为一个展示的 demo 出现在论文中。