2.3 无人驾驶小车项目实现——项目设计（教学课件）-六年级信息科技下册同步备课系列（清华版（贵州）·2024）

无人驾驶小车项目实现 —项目设计 目 录 1.了解无人驾驶汽车的的项目思路。 2.掌握无人驾驶汽车的输入、计算和输出过程。 3.完成无人驾驶汽车的的硬件拼搭和软件编程。 无人驾驶汽车制造是一项大工程，需要各项智能技术的开发商、汽车制造商等的通力合作才能完成。现阶段同学们虽然无法自主制造出功能健全的无人驾驶汽车，但可以积跬步，而后至千里。本节课，我们就结合AIoT板、AI摄像头制作能够自主行驶的简易版无人驾驶小车吧！ 同学们，请思考一下如果你们要制作一辆无人驾驶小车，你们会怎么规划制作呢？你们设计的小车有什么特别之处吗？ 项目思路 为了完成该项目，可以模拟真实场景，让无人驾驶小车在没有人为干涉的情况下，能够控制前后左右的行驶方向。项目思路如图所示。 项目准备 为了制作无人驾驶小车，需要准备项目使用的硬件、软件及结构搭建材料等。 硬件准备 AIoT 板作为主控板，可以控制无人小车各环节的运作；AI摄像头内有强大的AI芯片，可以让训练好的识别路标模型在其上面运作完成识别任务；各类传感器和执行器可以丰富无人驾驶小车的功能。无人驾驶小车的硬件如图所示，其连接如图2.3.3所示。 项目准备 课堂活动 同学们，你们的无人驾驶小车上还能增加哪些功能？实现这些功能主要用到哪些硬件？请将清单列在表中。 名 称 功 能 在小车上的作用 AIoT 板 对数据进行处理 控制各个部分的运作 项目准备 软件及素材准备 为了训练出可以识别路标的模型，以实现小车识别路标功能，需要收集多种路标的相关图片素材进行训练和学习，如图所示。 选择合适的编程软件完成无人驾驶小车的编程项目部分，如采用mPython编程软件，既可对AIoT板、传感器等一系列硬件进行编程，还支持人工智能相关模型的训练。 项目准备 外形结构搭建材料准备 根据所选取的硬件，结合自己对无人驾驶小车的设想，选择合适的搭建无人驾驶小车外形结构的材料，如可以直接准备金属结构件搭建外形，也可以准备可加工的材料，如木板等，结合数字化工具给无人驾驶小车设计并制作一个外形结构。 项目实施 无人驾驶小车的项目实施过程可以分成两大部分：路标识别模型训练与路标识别自动驾驶。 路标识别模型训练 为了让小车能够根据路标的指示做出行驶决策，首先需要训练出能够让小车识别路标的模型，之后才能正确识别路标图像，控制小车行驶。  程序设计。打开编程软件，加载AI摄像头的模块指令，编写前进、左转、右转、停止四种路标模型训练的指令，程序设计如图2.3.5所示。 项目实施 路标识别模型训练 项目实施 路标识别模型训练 项目实施 手动采集训练模型的图像。将训练模型的程序刷入AIoT板之后，需要手动采集训练模型的图像，如图所示。 ① 按下AI摄像头左侧的A按键，按顺序依次拍摄要分类物体的图片，告诉机器要分成哪几类。 ② 按下AI摄像头右侧的B按键，拍摄要识别的几类物体图片，各类物体总数达到前面设定的“训练集数量”时，摄像头自动进入训练学习。 完成模型训练后，我们就得到了一个可以进行路标分类的模型，将它保存起来。另外根据路标模型训练的程序设计，还可以在软件控制台和AI摄像头屏幕上看到模型预测结果。 训练集数量是指提供给摄像头学习的图片（照片）的数量，该数量为几类物体图片数量的总和，其中每一类物体的训练集图片数量在5~10张为宜。若对四种道路标识进行分类，则选择的分类数量为4，样本数量可以是20。 温馨小贴士 课堂活动 请同学们训练出你们的无人驾驶小车识别路标的模型。 路标识别自动驾驶 在模型训练结束之后，就可以进行路标识别了。为了更直接地呈现路标识别结果，我们将路标识别的结果赋予文字说明，如图所示初始化变量traffic。 项目实施 路标识别自动驾驶 在初始化AI摄像头之后，载入之前训练好的模型，开始重复地识别动作，并将识别结果存储在变量result中，当识别到路标时，即result不为空时，再判断识别结果是否为“前进、左转、右转、停止”中的一种，若是，则执行相应的动作。具体的程序设计如图所示。 项目实施 课堂活动 将编写完成后的程序刷入AIoT板中，待AI摄像头启动后就可以直接开始识别路标了。 完成了无人驾驶小车的程序设计之后，需要给小车搭建结构外形，让小车能够正常工作起来，可以结合数字化工具，根据所选用的硬件大小设计并制作小车外形结构。以金属结构件搭建外形为例，无人驾驶小车整体造型如图所示。 结构设计 应用与优化 无人驾驶小车项目制作完成后，将无人驾驶小车放到模拟路沙盘上，摆上路标，测试，优化、升级小车的功能。 请同学们完成无人驾驶小车的制作，并和其他同学比一比，看看谁制作的小车更智能。 拓展阅读 拓展阅读 谢 谢 观 看 $