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倪俊:梦想定义未来汽车
发布时间:2019-08-13
 

文/本刊记者 张蕾磊 尹颖尧 陈晓丽 摄影/昊文


  在北理工中关村校区,坐落于学校西北角的工程训练中心并不醒目。工程训练中心创建于2009年,占地1400平方米。“基地”在训练中心内的一个区域,是一个长六十多米、宽二十来米的“工厂”。 “基地”里黑色的大家伙是“地面航母”,和“地面航母”一起的还有几个产品。两辆小型红色底盘无人车并肩排着,大小就像是没有座位和外壳的小轿车;再旁边是外形一样、尺寸更大的一辆无人车,倪俊介绍,这款中型无人车底盘的最高车速80公里/小时,续航能力300公里,负重3吨。“这就是团队的系列产品。”倪俊说。


倪俊
1992年生,中共党员北京理工大学博士在读,加州大学伯克利分校联合培养,从事无人车总体设计与控制的理论与技术研究。


超级无人车

  “这是我们研发的军用超级无人车,地面航母。”倪俊告诉记者。

  “地面航母”是个黑色的大家伙,四个粗壮的车轮格外醒目,“车顶”上停着几架小型无人机。

  倪俊团队创新性地提出新型地面无人系统的“航母”概念,从“航母”出发的有无人机和小型地面机器人。记者认为的“车顶”其实是可供3~6架小型旋翼无人机起降的云台;在车体前部有专门空间,通过自动打开的舱门,可以释放出一个小型地面机器人。

  无人机凌空侦查信息,地面机器人凭借小巧的身材可以进入管道、楼房等狭窄空间内探测。执行任务时它们所获得的信息可实时回传送给母体车辆和控制人员,完成任务后,小无人机和小机器人返回母体车辆充电。

  倪俊介绍,这个“地面航母”具有极强的机动能力,车辆领域的顶尖技术,如轮毂电机驱动、独立转向、独立悬架,被团队科学有效地集成到一起,自重1吨的“地面航母”百公里加速仅3~4秒,原地转向仅2秒!

  和“航母”一起的还有几个产品。两辆小型红色底盘无人车并肩排着,大小就像是没有座位和外壳的小轿车;再旁边是外形一样、尺寸更大的一辆无人车,倪俊介绍,这款中型无人车底盘的最高车速80公里/小时,续航能力300公里,负重3吨。“这就是团队的系列产品。”倪俊说。








我们的基地

  这几辆车停放的地方是北理工大学生创新创业基地,倪俊称为“我们的基地”。在北理工中关村校区,坐落于学校西北角的工程训练中心并不醒目。工程训练中心创建于2009年,占地1400平方米。基地在训练中心内的一个区域,是一个长六十多米、宽二十来米的“工厂”。

  走进“工厂”门内,是十米长的通道,通道尽头的右侧有一个水池,水池左前方立着一块小黑板,上面写着“距离比赛还有6天”的字样。

  靠墙的三间屋子是车队的办公室。倪俊推开中间屋子的白门,满眼的汽车零部件,正中间摆放着十几台汽车电池,右侧架子上是各种型号的轮胎……倪俊说,这是方程式赛车队的办公室,一扇玻璃门把室内一分为二,外间摆放零部件,内间是办公区域,整齐摆放着桌子、电脑、黑板……倪俊指了指天花板上的一张大照片说,照片中的2012年方程式赛车在上海的一场比赛中烧了,这是唯一的记忆,上面是团队所有成员的签名,“我们把这张照片挂在头顶上,就是反复提醒自己:精益求精。”

  说话间,我们来到倪俊的无人车车队办公室,这里没有堆放汽车零部件,只看见摆放整齐的办公桌和桌上的电脑。进门右侧有一张行军床和睡袋,倪俊说,他和队友经常在这里过夜,他更是常客,有时几乎整个月都睡在这儿,牙膏、牙刷、洗面奶等生活用品都备齐了,他说:“我们就在基地门口水池处洗漱。”

  走出无人车车队办公室,十米处右侧是两扇上了锁的白铁门,门后是数百台机床,供全校同学进行铣削、刨削加工等技术实训。采访时,不时响起车床运作后隆隆的声音。倪俊告诉记者,每当要参加比赛时,他和队友们就打开这两扇门,赛车穿过一排排车床,驶出工程训练中心。

愿景:定义

  “基地全天24小时全年365天开放。”在基地里,从大三开始,倪俊度过了7年来的大部分时光。

  倪俊是北理工机械与车辆学院的在读博士,在北理工的近十年求学时光,他一直紧盯汽车工业发展的前沿,他的志向是求学报国,为中国汽车工业的发展做出贡献。

  “无人车的理论、技术和产业链格局和传统汽车的完全不一样,这是一个完全新的历史机遇,那么在未来,让这一切都是我们中国人所定义。”在冠军争夺赛上,倪俊豪迈地宣告。10月14日,在厦门举办的第四届中国“互联网+”大学生创新创业大赛冠军争夺赛上,倪俊的这一陈述,激起了在场观众和评审的共鸣,让他赢得冠军。

  汽车行业被誉为工业之王,这是汽车的复杂度与其产量综合起来造成的特殊地位。汽车有数万个零件,设计寿命往往在十年以上,还要经受得住风雨雾雪等不同气候以及不同路况的考验,现代工业的奇迹之一就是能把这么复杂的东西做得可靠性如此之高、可维护性如此之好,成本还如此之低的批量生产。汽车制造的复杂性、汽车行业的综合性,使得汽车业成为一个国家制造业软件实力和硬件实力的双重标杆。在《中国制造2025》的规划中,很多内容是与汽车产业密切相关的。“在过去的100年时间里,汽车业的理论、技术和产业链格局很少有由我们中国人定义的。”倪俊说。

  随着技术的发展、理念的变化,电动汽车取代燃油汽车的趋势扩大,自动驾驶汽车逐步推广中,使得全球汽车产业将发生大洗牌。倪俊从2013年开始专注于特定场景无人车方向的研究,他发现研究无人车的大多是计算机和信息学科出身,往往认为车已经很成熟了,是要利用计算机等技术怎么往车上装雷达、装摄像头以取代人。学车辆工程的倪俊不以为然,在他看来,传统汽车的理论,简单来说是围绕人类操纵这一基本原则而展开的。无人车既然考虑到“无人”,所有的零件都是电子电线控制,那么其设计理念、整体布局完全可以另起炉灶,也就需要一套新的理论来支撑。倪俊正在写的博士论文,就是探讨无人车“随控布局”总体设计的理论,把机械系统和控制系统结合在一起开展总体设计与总体控制。他的目标是在未来的无人车领域,由中国来定义行业标准和规范。

  理论不是空中楼阁,必须付诸于实践和产业化应用,就是倪俊给记者展示的特种无人车系列中云智车和军用超级无人车。倪俊和团队聚焦到无人车的通用底盘设计。他告诉记者,他们的理论和技术,用最形象的语言描述,就是把无人车的所有控制系统和机械系统封装在一个密闭底盘里,更重要的是底盘达到车规级标准及高控制精度。“车规级是指可靠性、技术耐久性达到汽车级的水平,是整个工业范围里可靠性、耐久性要求最高的。”倪俊说,“车规级通用底盘研发,我们是全国首创。”他们研发的系列通用底盘产品,设计上专属于无人车,去除冗余机械结构,提高了总体布局灵活性;动力系统、转向系统、制动系统的控制性能达到车规化,可靠性高,控制精度高;动力学控制系统算法精度高、响应速度快。在通用底盘基础上,他们成功开发新车型——“中云智·承”无人运货车,搭载自主研发的环境感知与决策规划系统,可用于封闭园区场区内的物流货物运输,已经在固安工业园区试运营。他们还成功开发军用无人车——200kW全线控军用超级无人车。




“车规级通用底盘研发,我们是全国首创。”倪俊的目标是在未来的无人车领域,由中国来定义行业标准和规范。在他的努力推动下,中国率先举办了世界第一个无人驾驶大学生方程式汽车大赛。


本科到博士 N个零到一

  回看倪俊在北理工,从本科到博士的数年间,他和团队创造过N多个第一。

  本科入学后,倪俊就把科研作为努力的方向。在良乡校区的两年里,“我几乎不分节假日、不分寒暑假,每天都是晚上一两点睡觉,早上五六点就爬起来,然后在桌子前一动不动地读书。”倪俊说,这段时间他自学了本硕博的所有课程。

  倪俊辛苦学习是想要建立赛车动力学的理论体系。他在大一时偶然接触到学校的方程式赛车队。2010年,“中国大学生方程式汽车大赛”进入中国,是面向大学生的科技创新比赛。这一赛事在美、德、英等国家已经是十分成熟的赛事。简单来说,参赛的大学生队伍用一年时间设计、制造一辆赛车,每年固定时间举行比赛。

  彼时,同济、清华等工科高校都在做赛车的设计和研究。但是,倪俊和同学们深感迷茫,他形容“就像是要完成作业,却不知道公式”。赛车过于小众,国内赛车运动和赛车动力学的相关研究几乎没有。为了不让后来者陷入迷茫,倪俊埋下心愿,完成一套理论体系的建立。大四时,身为方程式赛车队队长,他已经完成了近50万字的文稿。每个周末,在培养后备队员的课堂上,倪俊就以文稿为教材给大家讲,从宏观到微观一层层把其中的逻辑讲清楚。他自嘲这是自己的毛病,爱表达,还爱追根究底。

  如果说苦学是一个人的战斗,那么车队就是一个团队的奋斗,考验队长的领导力。

  2012年8月,倪俊随队携中国第一辆燃油赛车赴德国参赛。到了德国,他们发现发动机因为海运受潮而损坏。倪俊没有气馁和退缩,他和队员们在赛场旁阴冷的树林里露营了整整8天,白天修理赛车备赛,晚上在简陋的帐篷里休息。修理好的赛车亮相于最后一天的耐久赛上,那是五星红旗第一次飘扬在世界大学生方程式赛车的跑道上。

  保送读博后,倪俊的研究方向是“无人车”。在导师的指导下,2015年年底倪俊组建起无人赛车队,研发无人驾驶赛车。这年早些时候,倪俊带队携中国第一辆电动赛车参加德国的比赛,和德国赛事主办方聊天时,大家一致认为无人车是今后的发展方向。后来,德国大学生方程式赛车组委会宣布2016年举办“无人赛车”赛事讨论会。倪俊很兴奋,和中国汽车工程学会一起积极联系了德国组委会,表示希望参与此次讨论会,能够参与国际赛事的规则制定。德方拒绝了中国的申请。倪俊分析,这是德国等老牌汽车工业国家的刻板印象,从燃油车到电动车的世界级方程式大赛里,发起者从来没有中国,启动无人车赛事当然也不用考虑中国的声音。其实,2016年年初,倪俊带领团队研发的无人驾驶赛车样车已经亮相于公众,这辆无人赛车以电力作为能源,由电动赛车银鲨2号改造而来,保留了驾驶座位,通过摄像头对行人等障碍物进行识别,并能及时自动刹车。

  被拒绝后,倪俊坦言脾气上来了,身为中国汽车工程学会青年工作委员会的秘书长,他觉得这个时刻自己有责任必须做点事情。“推动行业的发展是从很多小地方着手做起的,毫无疑问,无人车领域是未来的发展趋势,赛事有着很好的引导和示范作用,得做起来。”倪俊说。他找到主办国内大学生方程式大赛的中国汽车工程学会,提出中国来办世界第一个无人驾驶大学生方程式汽车大赛。

  在倪俊的努力和各方的支持下,2017年“中国大学生无人驾驶方程式汽车大赛”成功举办。倪俊担任规则主要制定者及赛事运营者。为了推动大赛,他把团队研发技术全面公开分享,直接推动了中国无人方程式赛车领域的整体水平。2018年,无人驾驶大赛参赛高校已近20支。



  “推动行业的发展是从很多小地方着手做起的,毫无疑问,无人车领域是未来的发展趋势,赛事有着很好的引导和示范作用,得做起来。”倪俊说。


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