虎科大技術發光 無人自駕車技術落地

駕駛艙控制小鴨車
虎科大電機系教授陳政宏帶領團隊手把手指導學生製作專題,實現擴增實境車在Duckitown遊逛。圖為駕駛艙控制小鴨車右轉時的各角度拍攝與VR眼鏡的畫面。圖 / 虎科大提供

前瞻技術落地 落實科大價值

虎科大電機系教授陳政宏憑藉人工智慧(AI)專長,在時下熱門時髦的領域,邀集跨領域教師組成自駕車次系統技術研發團隊。陳政宏說,扎實的技術實作與學科理論交互驗證,以該校「高鐵校區」為實證場域,推動自駕車次系統技術發展讓前瞻技術落地,落實科大教育核心價值。

在以人才培育為優先的考量下,陳政宏建置虎科大無人自駕接駁車系統,為達技術落地,開課時即把關鍵技術導入課程。108-111學年期間,協同電機系教師鄭佳炘、蘇暉凱、蔡文凱與電子系老師王榮爵,共同執行4年教育部人工智慧技術與應用領域系列課程計畫,以發展出智慧機器人系列整合課程。

該計畫的特色是將人工智慧核心技術,例如,具低階接近生物學習與計算能力的類神經網路與具高階接近人類思考與推理能力的模糊邏輯控制,透過實務實作的教案、教材與專題製作,讓學生從中了解人工智慧如何用在智慧機器人領域中。

學用合一 教學目標重中之重

為規劃智慧機器人領域並總成初步技術課程,陳政宏為該計畫設計了課程模組,核心課程有機器學習實務、智慧型控制、嵌入式系統、智慧型機器人系統應用專題以及智慧機器人應用,「主要是為培育人工智慧與機器人、自動駕駛相關產業或應用領域人才」。

學用合一對虎科大來說是重中之重的教學指標,陳政宏在發展智慧機器人整合系列課程中,專心致志開發出精彩的課程教材與專題、專案製作,期待學生能從學習與目標中體悟出理論與知識基礎的重要,認知到最好玩的其實是自己動手做。

在陳政宏與團隊努力下,虎科大完成許多學用合一、寓教於樂的相關成果,其中小鴨城(Duckietown)自走車、卡丁車:車道跟隨與遇障煞停、擴增實境車@Duckitown,受到師生們喜愛。

小鴨城/ Duckietown自走車

陳政宏說,小鴨城(Duckietown)的構想來自美國麻省理工學院(MIT)課程,是個開源的電腦視覺自走車學習專案,車上唯一的感測器就是魚眼相機。

小鴨城/ Duckietown
小鴨城/ Duckietown自走車核心課程內容。圖 / 虎科大提供

專題使用機器人作業系統 (ROS),主要用電腦控制小鴨車並藉Duckiebot上的魚眼相機做到車道跟隨;利用路牌上的QR code完成Duckiebot定位,再使Duckiebot能遵守交通規則並同時模擬道路行駛。

卡丁車:車道跟隨與遇障煞停

這項專題包括車體構造等硬體實作與軟體架構的規劃,教學目標是以電腦視覺(CV)與光學雷達(LiDAR)為基礎,用NVIDIA AGX為主板,進行車輛自動控制程序,以達成卡丁車車道跟隨與遇障煞停功能。

陳政宏說,團隊利用OpenCV函式庫進行車道線偵測,透過畫面切割、顏色提取、邊緣偵測後,再利用霍夫線轉換,畫出車道線並輸出影像。接著利用光學雷達回傳的資訊計算出與物體的距離。

小鴨城/ Duckietown
小鴨城/ Duckietown自走車核心課程內容。圖 / 虎科大提供

最後還要透過實驗,判斷電腦反應速度、煞車時間等以設定安全距離,達到自動煞停功能。在這個看似簡單的專題下,中間蘊涵許多有形與無形的知識,也能確立虎科大學生以解決問題為導向的能力。

擴增實境車@Duckitown

陳政宏說,這系列是循序漸進的教學主題。如何實現擴增實境車在Duckitown遊逛? 細節當然很多,不過,首先要能做到透過Joystick抓取駕駛艙方向盤及油門訊號,以得到足夠精細度數值,再將其帶入輪速差模擬轉向程式中運算,最後將得到的數值,透過到樹莓派傳送給馬達控制板,便可讓學生按照自己的想法駕駛小鴨車。

問到如何控制小鴨車? 陳政宏說,駕駛艙控制小鴨車的方式如同駕駛車輛一般,油門輕踩速度較低;油門重踩速度比較快,當方向盤轉動時,車子不會立即旋轉,必須同時有油門踩踏才能行駛。一旁的虎科大學生更示範起駕駛艙控制小鴨車的作法。

陳政宏說,打造無人自駕接駁車系統建置,其實只是虎科大從人才培育到技術落地的實現。虎科大自雲林工專草創迄今,與時俱進40多年,始終致力發展成一所「精緻型卓越科技大學」。

陳政宏相信,他的團隊和其他虎科大師長相同,都以務實踏實的教學風格,期望畢業學子在出校門前就對升學與就業有清晰藍圖,一出校門就有本事無縫接軌下階段的生涯規劃。具體來說,虎科大的目標就是要讓技術發展、讓前瞻技術落地,落實科大教育核心價值。

 

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