兰大“轩辕追光”寻宝之旅：光电小车辨别真伪有一手

2023年8月，一支由兰州大学信息科学与工程学院本科生组成的3人小队，在李月娥老师和赵鹏老师的倾情指导下，带着他们制作的光电智能小车参加了全国大学生光电设计竞赛并斩获一等奖。在这次比赛的背后，是一段关于“轩辕追光”的寻宝之旅。

《路史·轩辕氏》说：“轩辕氏作于空桑之北，绍物开智，见转风之蓬不已者，于是作制乘车，梠轮璞，较横木为轩、直木为辕，以尊太上，故号曰轩辕氏”。自古以来，人们就把轩辕黄帝视为创造车轮的神明。指导老师赵鹏给团队起名为“轩辕追光”，期望团队展示非凡的智慧，在光电技术领域不断创新。

全国大学生光电设计竞赛是光电类专业中重要的学科竞赛，为全国光电及相关专业的学生提供了一个权威的交流平台，让他们能够综合运用所学知识进行科研实践活动。本届大赛共有来自国内外324所高校的3106支队伍、10907名学生报名参赛，可谓是高手云集。

正如队员们所说，这次比赛带给他们许多难忘的“第一次”。三个人第一次在实验室度过了暑假，第一次去了西安，第一次去了哈尔滨……光电设计大赛让他们并肩作战，为他们的大学生活增添了浓墨重彩的一笔。

“迷宫寻宝”光电智能小车

三人成众，精益求精

谈及参加比赛的原因，2020级林荣鑫同学和李邹同学坦言：“其实一开始我们对这个比赛并不是很了解，是在赵鹏老师的建议下，才有了参加大学生光电设计竞赛的想法。我们知道这个比赛竞争激烈，所以更多的是抱着学习的心态，对于奖项没有太多的期望。”无巧不成书，林荣鑫的室友林恩同学原本计划参加另一个比赛，但由于比赛时间调整，无法参加。于是，林荣鑫便邀请林恩一起参加大学生光电设计竞赛，就这样，三人小队集结完毕。

本次光电设计竞赛有两个组别：酒精浓度的非接触测量组和“迷宫寻宝”光电智能小车组。酒精浓度的非接触测量组需要参赛者设计一种非接触式测量的方法来测量酒精浓度，涉及光电传感器、光学技术等。而“迷宫寻宝”光电智能小车组需要开发一种能够完成迷宫寻宝任务的光电智能小车，在迷宫中寻找目标并通过光电传感器等技术进行识别和判断。虽然这两个组别都与光电技术有关，但是其研究领域和目标是不同的。

团队指导老师赵鹏在来兰大任教之前，曾担任过高级工程师，对制作光电小车有丰富的经验，也有许多光电小车的模型。因此，团队选择了光电智能小车组的赛题。

“我们对原有的模型进行了一些改进和优化，而不需要从零开始设计一个全新的车辆系统，节省了很多时间和精力。”队长林荣鑫解释道。

“迷宫寻宝”光电智能小车的关键是使小车能够自动识别、辨别真伪宝藏。为了实现这一核心目标，团队选用了模式识别方法，它是指在颜色大对比度的情况下，计算机能够识别颜色的边缘，并通过外界形状的识别，判断图案的形状。同时，为了使小车能够自动行驶，他们在小车里嵌入了编码器，通过编码器计算小车在某一段实际上走了多远，结合已经存储的数学化的迷宫地图，就能实现转弯。

核心工作的基本思路确定好之后，团队就开始了小车的研制之旅。经过协调与分工，李邹负责与视觉相关的工作，完成小车对宝藏属性的判定，即判断宝藏的颜色和真伪；林恩负责小车的路径规划和整体控制流程的设计编写；林荣鑫负责小车对地图的识别，包括识别藏宝图并确定宝藏的位置。

从5月份开始，团队成员们就开始准备，但由于繁重的课业任务，他们只能利用周末或者周四下午的时间进行准备。为了投入更多时间进行调试和完善，三位成员基本上整个暑假都待在了学校。

艰难困苦，玉汝于成

俗话说，“台上一分钟，台下十年功”。一个看似简单的小车，却需要他们在不同的地方放置多张地图，如果遇到了一些问题，团队就会现场修改，然后再重新测试，这样的过程，他们重复了无数次。

整个暑假期间，团队指导老师李月娥指导队员们改进小车的技术。她认真地与每个队员沟通，了解他们的想法和困难，并给予建议和指导，让团队成员不断完善小车的性能。在老师的帮助下，林恩通过调试传感器和马达，努力使小车能够实现自动避障和精准导航的功能。

在他们实验室的一个角落，一辆小车正在不停地转动，高亮度的LED灯装置在车身上闪烁，能够为小车前方照明，同时为小车增添了一抹科技感。在另一边的实验台上，一个小巧的光电装置正在进行最后的调试，以确保它能够准确地探测到目标物体并产生有效的反馈信号。

一次，在离小车不远的地方突然传来一声清脆的响声。李邹意识到这是小车撞到了障碍物，说明他们遗漏了一个关键点，于是团队又迅速行动了起来。首先，他们对小车上的记忆已识别点进行了整理，确保能够准确识别宝藏的位置。其次，在系统启动的初始阶段增加了一个“快速复位”的功能，即提醒用户是否需要输入复位信号，通过这个功能，用户可以在紧急情况下更好地应对，减小中断的影响，大大提高小车的稳定性。

此外，他们还优化了寻宝的过程。根据比赛细则，宝藏所在的每一个象限一定是红蓝对称。基于这个原理，当小车在某一象限内识别到已方宝藏后，他们会直接跳过该象限并重新规划路线，这样整体探查的点位就可以减少一至三个。

在准备光电竞赛的日子里，李月娥老师对他们的生活关怀备至，时刻关注团队成员的身心健康和日常生活。正是因此，他们可以专注地焊接电路板、连接电线、编写代码。三人充分发挥各自的优势，描绘脑海中的蓝图，书写创意的画卷，在这条赛道上齐心协力，相得益彰。经过日日夜夜的努力，他们的小车终于初具雏形。

这个三人小队合力打造的小车，就像一只灵动的机械生物一样，拥有核心组件、机械设计和电路设计三个部分。车身采用坚固的材料制成，在道路上畅行无阻。此外，小车还配备了各种神奇的电子元件和传感器，整个小车的形状犹如一座迷你矩形城堡，紧凑而稳定。

前路漫漫，挣扎求索

“生活就像是一盒巧克力，你永远不知道下一颗是什么味道”。这句经典的台词源自电影《阿甘正传》，用来形容生活中的各种挑战和意外。在西北赛区，三人团队也遇到了一个非常棘手的问题。本应该在比赛现场发挥作用的小车摄像头却在拔下来的过程中被损坏了，而且在短时间内无法购买到合适的替代品。一时间，团队成员们急得像热锅上的蚂蚁。幸运的是，他们最终通过闪送服务购买到了新摄像头。

就这样，三人小队有惊无险地来到了西北赛区，比赛中首先是看宝藏的撞击正确度，在撞击正确度一致的情况下比较所用时间。而此时，对当初做出的大体型小车不甚理解的李邹同学有了新的认识，“我们的车相对较大，马力也较强，甚至在最后一次比赛中，小车直接冲过去了。迷宫的路很窄，只允许一辆车通过，所以我们的车和其他车相撞时，对方基本上无法‘反抗’。”

三人小队研制的小车因具有较为独特的大体型和快速复位的稳定性，让他们成功地在西北赛区突围。决赛临近，李月娥老师带领着团队去哈尔滨参加了决赛。

团队合影

然而，当团队成员们怀着满心期待来到决赛场地时，他们立刻被一幕出乎意料的景象吸引住了。“决赛场地的地面居然不是我们之前测试过的材质，而是木板，”林荣鑫感觉像是和他们开了一个巨大的玩笑，“木板地面会大大增加小车行驶时的摩擦力，这意味着如果不能正确调整车轮，可能会导致小车行驶的距离不一致，甚至还可能导致车上的元件损坏。”

在十几分钟的准备时间里，团队的成员们感受到了前所未有的压力，他们急忙调试车轮的摩擦系数。尽管时间紧迫，但幸运的是，团队之前的训练让他们能够迅速地适应这种情况，完成了车轮的调整工作。

最终，三人小队克服了重重困难，像一支勇敢的冒险队伍一样，勇往直前，成功斩获一等奖。

比赛过后，“轩辕追光”团队的三位成员都迎来了大学的最后一年。最后一年，意味着告别和新的开始，三位同学选择重归软件算法领域攻读研究生。“其实比赛不需要特别高的天赋，但是必须实实在在地去做。只有实际行动起来，不怕困难，才能得到结果。”林荣鑫说，“十分感谢学校提供这样的机会，这次经历不仅展示了我们的能力，也开阔了我们的视野。”

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