自動駕駛玩漂移，蛇皮走位何其騷！斯坦福最新研究：《頭文字D》無人車版來了

十三 2019-12-24 11:38:08 來源：量子位

十三 魚羊 發(fā)自 凹非寺
量子位 報(bào)道 | 公眾號 QbitAI

輪胎劇烈摩擦著地面，煙霧在車輛疾馳的路徑上留下長尾。急速過彎的聲響，讓人回想起秋名山上因漂移而熱血沸騰的那些夜晚。

當(dāng)這輛車向鏡頭駛來，你以為它要失控側(cè)滑出跑道，后一秒它卻連續(xù)漂移，完美過彎。

身過之處，沒碰倒一個(gè)錐桶。

那一刻，你可能以為駕駛它的不是一個(gè)人。

沒錯(cuò)，驅(qū)動這輛連外形都神似AE86的汽車蛇皮走位的并非人類。它是一輛斯坦福大學(xué)動力設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室訓(xùn)練的自動駕駛汽車，名叫MARTY。

漂移若閑庭信步。

車的外觀也像極了《頭文字·D》里藤原拓海的那臺。

同樣，坐在自動駕駛車?yán)锿嫫频娜?，可能也?strong>容易吐。

這項(xiàng)研究的目的并不是為了炫技，而是為了提高自動駕駛在遇到危險(xiǎn)情況下的應(yīng)急能力。

連專業(yè)賽車手都對MARTY贊不絕口。2015 Formula Drift世界冠軍Fredric Aasbo就指出，MARTY完成連續(xù)過彎等等高難度動作時(shí)，展現(xiàn)出的敏捷度和精確度，令人印象深刻。

網(wǎng)友則驚呼：

這款自動駕駛的DeLorean帶來了專業(yè)漂移賽車手可以做到的絕技！

也有網(wǎng)友表示：

控制理論進(jìn)入機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域后，有趣的事情正在發(fā)生。

超越極限，自動漂移

對人類賽車手來說，像《頭文字D》里的比賽或者表演，是考驗(yàn)賽車手能力的一種方式。

而在大多數(shù)的自動駕駛車輛在設(shè)計(jì)的時(shí)候，只能處理較為簡單的駕駛情況。

例如與其它車輛保持一定距離等。

斯坦福大學(xué)機(jī)械工程學(xué)教授 Chris Gerdes 表示：

我們正在努力讓自動駕駛能夠處理像“緊急制動”或者“冰面”這樣的情況。

我們希望開發(fā)能夠利用輪胎與路面之間所有摩擦力的自動駕駛汽車，使汽車免受傷害。

訓(xùn)練自動駕駛汽車，讓它學(xué)會漂移就是解決問題的好辦法。

試想一下，車輛行進(jìn)的方向和車頭方向不一樣，并且還得踩著離合配合著換擋桿，人類司機(jī)面對這種情況可能已是一臉懵逼。

一般汽車也會阻止車輛進(jìn)入這種狀態(tài)。

然而漂移，卻能讓汽車通過非常狹窄的道路，并且不碰撞任何障礙物。

MARTY項(xiàng)目負(fù)責(zé)人 Jonathan Goh 表示:

通過漂移，我們可以得到驅(qū)動物理學(xué)的兩個(gè)極端例子。

如果我們能在最安全和最不安全的情況下，很好的控制自動駕駛車輛，那么控制其他狀態(tài)下的自動駕駛車輛也會變得相對容易一些。

打造“自動·頭文字D”

這項(xiàng)研究始于2013年。一開始，MARTY只是一輛普通的1981 DMC DeLorean。

論文作者之一、斯坦福大學(xué)汽車研究中心（CARS）主任Chirs Gerdes介紹說，Delorean本身轉(zhuǎn)向動力不足，很難做到漂移。

但到了2018年5月，它完全面目一新：

• 700V / 300kW / 20kWh的Renovo.auto電動傳動系統(tǒng)，帶前后鋰電池組。
• 定制的前后懸架和立柱，增強(qiáng)了彈簧剛度 / 阻尼協(xié)調(diào)性，增強(qiáng)了MARTY承受更強(qiáng)結(jié)構(gòu)載荷的能力。
• 完整的防滾架，斗式座椅和六點(diǎn)式安全帶，這改善了安全性能。
• 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng) + 升級的轉(zhuǎn)向齒條和轉(zhuǎn)向范圍，大大改進(jìn)轉(zhuǎn)向問題。
• 大剎車 + 線控獨(dú)立彎角剎車。
• 用于運(yùn)動測量的集成雙天線RTK GPS-IMU單元。實(shí)時(shí)汽車控制計(jì)算機(jī)，以及基于Linux的輔助計(jì)算網(wǎng)絡(luò)。

MARTY沒有配備激光雷達(dá)。它依靠車頂?shù)囊粚PS來追蹤汽車的位置，誤差在1英寸范圍內(nèi)。

自動漂移的實(shí)現(xiàn)，靠的是lead-lag控制器框架。有了這一控制器，MARTY可以根據(jù)車輛速度矢量的旋轉(zhuǎn)速率來跟蹤路徑，同時(shí)用偏航加速度來穩(wěn)定側(cè)滑。

而后，結(jié)合非線性模型反演和低輪速控制，就能獲得實(shí)現(xiàn)漂移所需的狀態(tài)導(dǎo)數(shù)。

并且，早在2015年6月，MARTY就完成了首次自主漂移。

不過，當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)設(shè)置要簡單得多，只是圍繞一個(gè)錐桶完成漂移操作，沒有更多限制。

斯坦福團(tuán)隊(duì)

MARTY的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，是斯坦福動力設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室在讀博士Jonathan Goh。

Goh本科畢業(yè)于普林斯頓大學(xué)，2012年進(jìn)入斯坦福，開始自動駕駛汽車控制系統(tǒng)的研究。

他的導(dǎo)師，也是另一位論文作者，是斯坦福大學(xué)機(jī)械工程學(xué)教授、斯坦福大學(xué)汽車研究中心（CARS）主任，及斯坦福動力設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室主任Chirs Gerdes。

據(jù)說，不上課的時(shí)候，學(xué)生們經(jīng)常能在賽車場上發(fā)現(xiàn)他——正與學(xué)生們親自試乘最新技術(shù)加持的原型車。

而此番坐在Goh副駕駛座上的，是斯坦福動力設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室的另一位博士生，Tushar Goel。

參與MARTY項(xiàng)目的還有幾位斯坦福大學(xué)的碩士生、本科生，他們是Philli Giliver，Shannon McClintock，Michael Carter，Joe Sunde，Arni Lehto和Wyles Vance。

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論文：
https://asmedigitalcollection.asme.org/dynamicsystems/article-abstract/142/2/021004/1066044/Toward-Automated-Vehicle-Control-Beyond-the?redirectedFrom=fulltext

MARTY項(xiàng)目主頁：
http://jongoh.webfactional.com/projects/beyondthelimits/marty

斯坦福博客：
https://news.stanford.edu/2019/12/20/autonomous-delorean-drives-sideways-move-forward/