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嵌赛归来 | 基于STM32的一等奖嵌赛作品集锦(1)

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本帖最后由 STM新闻官 于 2023-9-20 09:48 编辑

【导语】从本期开始,将分4期文章,每篇文章10个作品,向大家介绍全国大学生嵌入式芯片与系统设计竞赛全国总决赛中,基于STM32产品系列的一等奖作品。
本期文章的一等奖作品,均为嵌入式人工智能赛题方向

1
基于神经网络自适应控制的三自由度直升机半物理仿真系统实验平台
参赛方向:嵌入式人工智能   团队名称:kust芯之乐
三自由度直升机半物理仿真系统基于STM32H750芯片开发设计,可以应用于飞行器控制系统的半实物仿真试验和性能测试等场合,用以模拟横列式直升机,即倾转旋翼机的直升机状态。作为一种模拟直升机运动的仿真模型,该作品具有多输入多输出、耦合性、非线性等特点,并可以用多重理论和方法实现其稳定控制。通过对三自由度直升机的设计,可以实现低成本的飞行控制研究;引入嵌入式神经网络,可以探索神经网络控制器在飞行控制领域的研究。

主要创新点:
  • 使用大量嵌入式技术,系统一体性更强,可靠性更高,也降低了制作成本。采用了电机倒置的设计,推力更加高效,不容易射桨,更加安全。
  • 采用 CAN 总线通信,数据传输高速、稳定。
  • 采用 TouchGFX 进行屏幕界面设计,更高效,也方便后期修改。
  • 采用 STM32CubeMX 进行工程创建和驱动配置,更高效,也方便后期修改。
  • 采用 STM32Cube.AI 进行嵌入式 AI 部署,使得嵌入式 AI 部署更加方便。
  • 采用编码器与 CAN 通信一体板,结构更紧凑。


作品展示

2
水下蛙人作战控制指挥系统

参赛方向:嵌入式人工智能   团队名称:水下作战通信小队
该作品立足于水下蛙人作战的应用场景,以保证蛙人团队水下作战通信顺畅,能及时获取自身情况并将信息发送给队长,队长得以快速做出指令为出发点,设计了一套基于 NUCLEO-H723ZG 的水下蛙人作战控制指挥系统,主要应用于水声通信领域,水下蛙人作战领域。本项目以腕表为通信设备,设备小巧,易于佩戴,可实现心率、血氧、水深水压的测量,预测预留的作业时间,并可完成队员之间的信息交互与实时通信,适合应用在蛙人团队进行水下作业或团战。

▲ 蛙人作战场景示意图

主要创新点:
  • 调制解调采用正交频分复用(OFDM)技术;
  • 使用了快速傅里叶变换(FFT)和数字滤波等复杂算法;
  • 使用 STM32Cube.AI 工具链实施机器学习和神经网络来预测电池电量与故障,预测水下作业时间以及预留给蛙人的返回时间等。


作品展示


3
基于SLAM+ROS的智能物流管家

参赛方向:嵌入式人工智能   团队名称:水果“智”检团队
该作品是一款智能快递分拣机器人,其采用的智能分拣技术能够实现对堆积快递的智能化分拣,单台机器分拣的效率是人工的五倍多,差错率极低。它能够按照预先设定的计算机指令对物品进行分拣,并将分检出的物品送达指定位置的机械。

主要创新点:
  • 机器人配备自动充电功能,保证机器人在电量低或空闲时自主充电,可进行长时间的工作;
  • 多种自定义分拣功能,可以更加贴合生产和工作需求,极大程度提高了工作人员的灵活性和判断能力;
  • 配备快递投放仓,为机器人提供充足的收纳空间;
  • 搭载 OpenMV 摄像头,可准确识别快递面单信息。


作品展示


4
基于STM32H7的水果无损检测及分拣系统

参赛方向:嵌入式人工智能   团队名称:水果“智”检团队
该作品利用机器视觉在无损状态下快速准确地识别水果表面缺陷、成熟度的同时,利用分拣装置与传输装置完成水果的一次分拣,通过物联网模块实时传输数据,切实解决中小型水果采后处理企业、个体农户在水果品质检测过程中所面临的诸多难题,如人工费时费力、检测正确率低、现有的检测机器进价昂贵等问题,提升水果采后处理工作效率及智能化。可应用在中小型水果采后处理企业、个体农户的苹果生产分级过程中,或者用于在大型储藏仓中大量苹果的定期质检、出货质检中,具有省时省力、正检率高、造价低等特点。
主要创新点
  • 充分利用 OpenMV(处理器芯片为 STM32H7)的图像处理功能,采用优化设计的视觉图像处理算法,达到检测水果表面缺陷、色选成熟度的目的;
  • 使用物联网模块 ESP8266,进行联网监管,满足真实工厂生产的需求,方便自动化管理;
  • 由 ToF 光学测距模块组成光电门、温湿度传感器可以判断传送带通道的堵塞情况、环境温湿度情况,以便及时进行报警;皮带式传送带系统,完成对水果的分级与分拣,提高作业线效率;
  • 基于 STM32F7 进行 LVGL 开发,提高操作互动性。

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5
智慧路况识别系统

参赛方向:嵌入式人工智能   团队名称:小小螺丝刀队
智慧路况识别系统通过 DTW 算法[1]快速准确识别交警手势,对人车距离进行预警,能有效应对城市交通管理和交通安全的挑战,同时能提高交通执法效率,优化城市交通规划,为驾驶员提供辅助,让出行更加安全。交警通过手势做出提示,系统能够迅速识别,解析出其意图,将指令通过语音通报的方式传达给司机和行人,提高交通管理的效率和准确性。此外,该系统还可以判断人车距离,及时发出警示信号,确保交通参与者的安全。同时,智慧路况识别系统还可以与其他交通管理系统(如红绿灯控制系统、公交车优先通行系统等)进行融合,实现交通流量控制和调度的智能化。

主要创新点:
  • 采用 Mediapipe 库进行实时 3D 骨架检测。通过 Mediapipe 库实时提取人体特征点,实现对交警手势的准确识别和解析
  • 使用超声波测距技术进行人车距离判断;
  • 数据云端可视化。结合 STM32H750-RT-ART-Pi 平台与阿里云进行数据传输和设备连接,实现利用网页查看对应数据,简化系统的搭建和配置过程,使其更易于使用和集成;
  • 语音播报与液晶显示增强用户体验。


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沙发
STM新闻官|  楼主 | 2023-9-20 09:55 | 只看该作者
本帖最后由 STM新闻官 于 2023-9-20 10:01 编辑

6
Al植起绿色希.望--沙漠绿化机器人
参赛方向:嵌入式人工智能   团队名称:晨智队
本作品可解决沙漠种植沙柳环境差、效率低等问题,降低种植工人工作强度并提高沙柳的成活率。该装置包括电机驱动系统,螺旋式钻孔系统,沙柳储存、传送系统,回填压实系统组成,可以大幅度节约水资源的消耗,缩减施工时间,节省人力,高质量、高效率的完成沙漠种植工作。可用于沙漠农业、沙漠绿化、荒漠治理等场景,帮助减少土地退化和沙漠化,并改善荒漠地区的生态系统功能。

主要创新点:
  • 采用智能遥控的全自动植树,操作方便可靠。本机器具有实时控制系统、影像监测系统、GPS定位系统,可以时刻了解机器所处状态;搭配温度传感器、风速传感器、视觉传感器,实时了解当地的温湿度、风速以及画面。并且可以根据使用人员的远程遥控实现远程控制;
  • 该装置具备多种功能,可实现挖坑、落苗、填埋、浇水全流程自动化,工作效率较人工提高3.2倍。本款装置具有流程化作业的设施,由前部分可调换式钻头进行挖孔,送苗机构通过旋转将树苗从苗堆中送至导向槽,并掉落至打完的坑中,再由浇水机构进行浇水。

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7
基于图像识别技术的智能灌溉小车

参赛方向:嵌入式人工智能   团队名称:三只小蜜蜂
本作品旨在通过控制智能灌溉小车代替人力劳动,结合传感器技术、自主导航和智能控制系统,实现对农田或园区进行自动化、精确化的灌溉。它可以根据植物的类型,精确控制水源供应,最大程度地满足植物的水分需求,并减少水资源浪费,还可以进行自动补水,确保智能小车运行正常。本项目小车通过自动循迹技术使小车按照地图行驶,并利用 OpenMV 图像识别技术来识别不同植物从而控制不同浇水量。可用于农田灌溉、果园、蔬菜种植、花卉种植等农业领域,是农林业开展智能化精准灌溉的好“帮手”;还可用于城市公园、高尔夫球场、庭院等绿化景观的灌溉。

主要创新点:
传感器技术: 使用多种传感器,实现多方位检测,可以提高感知的准确度,不同工作原理的传感器联合互补,渐少环境、噪声等外界干扰;
自动循线功能:由于农田分布规整,分块明显,因而可以提前设置好循线轨迹,通过小车自动循线,实现智能小车自动行驶的功能;
精准灌溉控制:通过智能识别农作物的种类,控制灌溉的出水量,从而实现节约水资源,提高灌溉效率的目的。

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8
嵌入式机器人

参赛方向:嵌入式人工智能   团队名称:划水小队

本作品旨在完善智能体感感知的外骨骼式机器人设计(智能体感感知设备、外骨骼机器人设计),以提高精度,降低成本。项目拟在室内复杂环境下,采用三维场景建模、导航定位和视觉识别技术,定位较小局域内的任务目标精确测定运动物体的位置和运动状态,以完成精准救援工作。可用于火灾、震灾等高危场景的救援工作。本作品以灾后救援机器人为例,设计出一种可以远程操控,精准实现模仿人体感动作的智能机器人,系统采用嵌入式系统为核心的控制中心、传感器为检测器件以及物联网技术,实现精准的远程操控。

主要创新点:
  • 利用云端进行数据的远程交互,实现远程监控;
  • 采用高灵敏度的陀螺仪和加速传感器,能更快、更准确地获取人体运动状态的信息;
  • 采用无线传输,具有便携性和高可靠性,且操作方便;
  • 预留了对外传输数据接口,可用于远程机器人的控制。

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9
Fly bot-智能轨道缺陷检测机器人

参赛方向:嵌入式人工智能   团队名称:三只小虾米
本作品基于STM32H7和STM32F4,结合嵌入式 AI 与物联网技术,将四轴飞行器与检测装置相结合,自行设计新式“四轴飞行器车”式结构,灵活部署检测装置,实现对我国铁路路网铁轨表面缺陷的检测和分级,并将缺陷信息上传至后台系统方便日后维护。可用于铁路,高铁,地铁,城市轻轨等轨道表面检测领域。

主要创新点:
  • 全时段:参考火车轮子参数建模,设计了智能机器人的轮子,可在轨道上转弯;针对传统检测方法需要调度车辆的问题,以四轴飞行器和检测车结合的创新结构,使得机器具有飞行能力,当火车靠近时,机器人可以垂直起降,躲避火车;同时,使用夜间增强算法,使其在黑夜也能正常工作。从而实现机器的 24 小时随时部署工作,灵活高效;
  • 全流程:实现了快速部署、自动返航、路况应对、缺陷识别与分级,及后台管理五大功能,建立并完善了从机器部署、到损伤检测、到最后工人处理的完整流程;
  • 分类分级:将所有缺陷根据缺陷类型和尺寸大小分为三级,并根据级别的不同采用对应的处理,对于严重的一级缺陷,通知工人维修;对于发展中的二级缺陷,记录在数据库;而萌生初期的三级缺陷,则统计一片区域内的数量或暂时不做处理;
  • 动态检测:为使机器在高速移动中也能完成检测,在物理和算法两个层面做了优化:物理上,增高摄像头高度,采用高快门速度的摄像头;算法上,一方面,融合了深度可分离卷积网络;另一方面,增加了直方图均值化、高斯模糊等数据增强方法,减少了参数量,提高了检测速度。

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10
基于机器视觉的蓝莓果蝇果识别与分拣系统

参赛方向:嵌入式人工智能   团队名称:万有引力队
本作品是基于视觉技术的蓝莓果蝇果无损识别与分拣系统。通过对已采集到的蓝莓进行特定的流水线设计,基于 STM32F407ZGT6 控制步进电机带动齿轮组对蓝莓进行分行分列处理,通过深度学习算法 YOLOV5 模型进行蓝莓果蝇果的识别,在暗箱实时检测标记蓝莓果蝇果,获取中心坐标值,设定特殊算法简化 Jetson Nano 与 STM32F407ZGT6单片机的串口通信,控制相应舵机实现击打动作,实现将被标记的蓝莓果蝇果与健康的蓝莓分开,保证蓝莓的品质,延长贮存的时间,提高蓝莓生产过程中的经济效益。可应用推广到黑加仑、蓝靛果、五味子、树莓、葡萄等水果的分拣。

主要创新点:
  • 蓝莓分行分列齿轮装置,设计齿轮组与二级筛漏瓶的机械结构,通过电机带动齿轮转动,蓝莓自然下落实现分行分列处理;
  • 构建蓝莓果蝇果的数据集,训练出效果较好的深度学习模型,并通过剪枝量化蒸馏获取轻量化模型部署至 Jetson Nano 端,后期通过 TensorRT 加速模型推理速度,优化实时检测效果;
  • 采取特殊算法处理坐标数据,简化串口通信数据量,后期通过解码操作获取控制信息,实现舵机击打操作;
  • 运用 Solid Works 设计舵机臂,实现对蓝莓果蝇果的单个击打,进行精分拣处理。


作品展示

*免责声明:本文所有视频及作品简介均来自2023第六届全国大学生嵌入式芯片与系统设计竞赛应用赛道学生提交的参赛作品展示,由学生自行制作。意法半导体展示获奖作品内容仅为展示参赛者作品,为开发者带来更多创意启发,并已征得主办方同意。意法半导体不承担作品展示内容或视频字体的相关法律责任。如有异议,请联系STM32客服沟通(微信号:STM32_01)。


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板凳
STM新闻官|  楼主 | 2023-9-20 10:02 | 只看该作者

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地板
duo点| | 2023-9-21 14:46 | 只看该作者

嵌入式人才辈出啊

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