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如何取胜:与MathWorks迷你无人机竞赛优胜者对话

今天,我们将与来自世界各地参加MathWorks迷你无人机比赛的各个团队交谈!他们将分享他们与Simulink合作的经验金宝appMathWorks迷你无人机比赛

在我们开始与团队的对话之前,我想简要介绍一下MathWorks迷你无人机比赛的背景。MathWorks迷你无人机竞赛为学生提供了一个学习平台基于模型的设计使用仿真软件金宝app。比赛一般分为两轮:模拟轮和部署轮。参赛队伍设计一架迷你无人机跟随机。算法在模拟中表现最好的前5到7个团队将入围部署轮。点击这里了解更多

奖品照片

Pranav Murali, SRM技术学院Beeclust团队

我们会讲到Pranav Srinivas Murali第一个;Pranav是一个研究小组的成员Beeclust印度SRMIST多机器人系统实验室。他的团队参加了在IROS 2019大会上举行的MathWorks迷你无人机比赛,并获得了第二名。他还加入了MathWorks在新的研究生项目实习比赛结束后。

通过比赛,你学习基于模型的设计的经验如何?

基于模型的设计帮助我们的团队直观地理解无人机内的所有子系统。一般来说,比赛需要图像处理、路径规划和飞行控制块来实现问题陈述。我们获得了对每个块的特征和功能的重要洞察,以建设性地开发我们的算法。如果没有基于模型的设计,就很难校准和调整实现完美飞行所需的各种参数。我当然同意基于模型的设计是分治复杂系统的好方法。

你从比赛中学到了什么新东西吗?

实际上,这是我们的团队第一次研究无人机。我们坐在一起,设计了让无人机遵循的方法,并设计了模拟。但当我们运行模拟时,我们发现我们认为强大的算法存在缺陷。无人机未能沿着某些轨道飞行。然后,我们设计了多种方法来备份算法以应对不可预见的问题。这为我们提供了一个学习建模系统的所有可能方法的机会。

在最后一轮,我们必须在无人机上部署算法。在这里,我们了解到,我们应该在算法中考虑所有真实世界的参数,因为它们与我们在模拟中所做的所有假设不同。整个活动确实是一次奇妙的学习经历。比赛结束后,所有参赛团队都讨论了他们的算法,这证明了学习是一个持续的过程。

你对MathWorks迷你无人机比赛有什么看法?

MathWorks迷你无人机竞赛是一个很好的平台,让学生们能够亲身体验课堂上教授的信号、图像处理和控制系统概念。当这些概念在实践中被看到时,它们会被更好地理解。在我们的实验室,跟随线机器人是一个新生做的第一个项目,因为它是机器人、硬件和软件之间最简单的链接之一。这场比赛不仅提供了这些,还涉及到无人机。通过改变每个块下使用的算法,问题语句可以以多种方式解决。所以解决方案只受限于一个人的创造力。

团队照片

Diana Marcela Ovalle博士Martínez,哥伦比亚Distrital大学助理教授“Francisco José de Caldas”

接下来,我们采访了Diana Marcela Ovalle博士Martínez,她是哥伦比亚Distrital大学“Francisco José de Caldas”的助理教授。她的学生在2019年哥伦比亚MathWorks迷你无人机比赛中获得第二名,并参加了2019年澳门IROS和2019年英国MATLAB EXPO的比赛。

参加MathWorks迷你无人机竞赛的体验如何?

我记得我第一次在Facebook上通过MATLAB & Simulink Robotics Arena Facebook Group看到了与比赛相关的宣传。金宝app比赛的经历对我们所有人来说都是全新的。我们参加了三场不同的MathWorks迷你无人机比赛,主要是注意到参赛团队和场地的差异,这使得每一场比赛都是团队的独特体验。之前的比赛经验可能会帮助你在下一次比赛中表现得更好,但竞争环境中的焦虑会对你不利。

有时,我们确实对最初的结果感到沮丧,但随后我们一直在考虑如何改进,最终,看到我们的车辆沿着一条直线、着陆并完成整个赛道,我们感到满足。

你认为Simulink对你未来的项金宝app目有什么帮助?

金宝appSimulink是一个完整的仿真工具。如果你继续在控制和机器人领域工作,项目开发将始终得到Simulink的支持,不仅可以验证动态模型,还可以记住基于模型的设计的观点。金宝app金宝app现在,随着新冠肺炎疫情的爆发和远程教学,Simulink帮助我将不同系统的非线性仿真模型组合在一起,以帮助我的学生设金宝app计控制器,甚至在虚拟环境中重现机器人的行为。

你认为这将如何帮助你的学生更好地学习?

作为一名工程师,我相信我们作为教授需要激励。我认为虚拟环境的发展对可视化有很大的帮助,因为看到运动中的车辆总是比看到Scope中的系统信号更好。因此,我已经在模拟中加入了这个组件,以激励学生设计更好的控制器,这对我们来说非常有效。此外,Stateflow是一个方便的基于行为的机器人控制工具,这也将是我的课程模拟曲目的一个很好的补充。

Simulink的许多新功能的使用,因为它们使用起来非常简单,允许学生专金宝app注于解决问题,而不是在命令语法中使代码工作。

教授们,这些比赛真的帮助我们更新了我们对MATLAB和Simulink开发的这些神奇工具的知识。金宝app

电脑屏幕照片

于玉秋,上海交通大学航空视觉设计团队,中国

接下来,我们将收听Yuqiu余来自中国上海交通大学的上海交通大学Aerovision团队负责人,曾在上海交通大学举办的迷你无人机比赛中获得MATLAB奖。

你是怎么知道迷你无人机比赛的?

是我们的指导老师胡世强教授介绍我们参加这个比赛的。我们也从微信账号听到了竞争的消息。胡教授建议我们利用这次比赛的机会,将所学知识快速、高强度地运用到各个院校的学生中去,为我们的研究获得收益。

你从比赛中学到了什么新东西吗?

我们从比赛中学到了很多。这是我们第一次使用Simulink。金宝app我们利用Simulink金宝app快速构建了一个完整的自主飞行系统,包括传感器数据预处理、图像处理、状态估计和感知。最后将系统部署到实际的迷你无人机上。最好的部分是可以灵活地修改模型参数,以查看实际的飞行效果和监测飞行数据。工作流大大提高了我们的工作效率。

挑战是什么?你是如何应对的?

我们最大的挑战是计算成本。在模拟阶段,计算平台是一台笔记本电脑。虽然我们的算法比较复杂,但是可以在笔记本电脑上进行更高频率的仿真,所以仿真结果非常好。我们没有理解的是,这段代码将部署在计算能力有限的无人机上。算法在无人机上的操作频率很低,导致微型无人机无法跟踪线路。

为了解决这个问题,我们在无人机上使用Monitor和Tune模式来查看来自硬件的实时更新值。我们改变了所有可能对我们的无人机有很大计算开销的块,非常高兴地看到无人机像预期的那样飞行。

Shane Malone, UCD队,都柏林大学学院,爱尔兰共和国

我们现在将听到来自都柏林大学学院UCD团队的团队负责人Shane Malone的演讲,他在2020年剑桥大学的MathWorks迷你无人机比赛中获得了第一名,这是今年虚拟举行的比赛之一。

通过比赛,你学习基于模型的设计的经验如何?

这个挑战标志着我们第一次真正尝试基于模型的设计,随之而来的是一个陡峭的学习曲线。我们研究了MathWorks提供的优秀支持和onramp,并了解了如何将MATL金宝appAB、Simulink和Stateflow结合起来执行强大的操作。金宝app一开始,这个模型让我们很害怕。但是Simulink的可视化环境和干净的布局使我们的算法可视化的过程更容易,允许我们快金宝app速迭代设计想法。

这是我们第一次使用Simulink,当然也不会是最后一次。金宝app我们已经看到,可以在Simulink中实现的强大操作对用户来说仍然是可读的和易于遵循的。金宝app我们打算继续在我们的大学项目和一些兼职项目中使用Simu金宝applink。

竞争问题陈述的实际工作经验如何?

和许多比赛一样,这项比赛最初是要亲自进行的,但由于COVID-19大流行,不得不转移到在线平台。尽管结果令人失望,但MathWorks的团队非常努力地举办了一次远程活动,这是一个很好的机会,可以看到其他团队是如何解决这个问题的。虽然我们不能在一起,但这是一个愉快的一天和事件。

实际上作为一个团队工作有其复杂性,毫无疑问,我们更愿意在一起。然而,我们平均地管理工作量,主动地在设计的不同方面工作,并经常通过网络聊天进行检查,以确保我们处于正轨。如果我们没有学习如何使用Git来控制模型的版本,这个项目几乎是不可能的。这得益于MATLAB内置的Git集成。

有什么关于比赛的建议给读者吗?

我对任何考虑参加这项比赛的人的建议是,大胆去做。虽然有时看起来令人生畏和不知所措,但没有什么比看到你努力工作的最终结果更令人满意的了。这是一个很好的机会,了解更多关于图像处理,路径规划,基于模型的设计等等。MathWorks也提供了大量的资源,因此您将获得很多帮助。所以,继续,接受挑战吧!

遇见所有的MathWorks迷你无人机大师他们是最近MathWorks迷你无人机比赛的获胜者。如果你想在你的校园、俱乐部或课堂上举办类似的活动,请给我们发电子邮件至minidronecompetition@mathworks.com

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