负责老师：X老师

大家好，我是本次研学的指导师，X老师，欢迎大家来体验《无人驾驶汽车》的研学课程。

过去，人们出行需要依靠马车、人力车、脚踏车，随着科技的发展，汽车、地铁、高铁相继出现，人们的出行变得更便捷、更轻松。人们不禁开始设想，如果车辆可以自动驾驶，我们是不是可以解放更多的时间？交通会不会更安全？

二、关于“无人驾驶汽车”（9分钟）地点：暂定

活动目标：

了解无人驾驶汽车的概念、组成模块、历史、原理、特点

活动准备：

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实际上，科技在促进社会进步和发展的同时，科技的发展也是日新月异。无人驾驶汽车已经出现。无人驾驶汽车的时代已经到来了。从自动巡航技术到车载半自动驾驶系统，再到完全能够自主驾驶的汽车，无人驾驶技术正在高速发展中。

什么是无人驾驶汽车呢？

对，不需要人类一直操控的汽车。

无人驾驶汽车是一种智能汽车，主要依靠车内的以计算机系统为主的智能驾驶系统来实现无人驾驶。无人驾驶汽车集自动控制、环境交互、视觉识别等众多人工智能技术于一体，是计算机科学、模式识别和智能控制技术高度发展的产物，也是衡量一个国家科研实力和工业水平的一个重要标志，在国防和国民经济领域具有广阔的应用前景。无人驾驶汽车是通过车载传感系统感知道路环境，自动规划行车路线并控制车辆到达预定目标的智能汽车。它是利用车载传感器来感知车辆周围环境，并根据感知所获得的道路、车辆位置和障碍物信息，控制车辆的转向和速度，从而使车辆能够安全、可靠地在道路上行驶。

无人驾驶汽车由五大模块组成：车架（身体）、轮毂电机（腿脚）、智能控制器（大脑）、电池（心脏）、各种传感器（眼睛、耳朵）。

研发历史

从20世纪70年代开始，美国、英国、德国等发达国家开始进行无人驾驶汽车的研究，在可行性和实用化方面都取得了突破性的进展。目前，已有多个国家研发并测试了无人驾驶汽车。世界上最先进的无人驾驶汽车已经测试行驶近50万公里，其中最后8万公里是在没有任何人为安全干预措施下完成的。

国外无人驾驶汽车发展图谱

中国从20世纪80年代开始进行无人驾驶汽车的研究，国防科技大学在1992年成功研制出中国第一辆真正意义上的无人驾驶汽车。2011年，一汽与国防科技大学共同研制的红旗HQ3无人驾驶汽车完成了286km的高速全程无人驾驶试验。2018年，百度与厦门金龙合作生产的全球首款Level 4级量产自驾巴士“阿波龙”量产下线。

国内无人驾驶汽车发展图谱

技术原理

无人驾驶汽车是通过车载传感系统感知道路环境，自动规划行车路线并控制车辆到达预定目标的智能汽车。

它是利用车载传感器来感知车辆周围环境，并根据感知所获得的道路、车辆位置和障碍物信息，控制车辆的转向和速度，从而使车辆能够安全、可靠地在道路上行驶。

集自动控制、体系结构、人工智能、视觉计算等众多技术于一体，是计算机科学、模式识别和智能控制技术高度发展的产物，也是衡量一个国家科研实力和工业水平的一个重要标志，在国防和国民经济领域具有广阔的应用前景 。

主要特点

安全稳定

安全是拉动无人驾驶车需求增长的主要因素。每年，驾驶员们的疏忽大意都会导致许多事故。既然驾驶员失误百出，汽车制造商们当然要集中精力设计能确保汽车安全的系统。"无人"驾驶系统种类繁多，其中有些根本算不上"无人"，还有些活像是科幻小说中的东西。

防抱死制动系统其实就算无人驾驶系统。虽然防抱死制动器需要驾驶员来操作但该系统仍可作为无人驾驶系统系列的一个代表，因为防抱死制动系统的部分功能在过去需要驾驶员手动实现。不具备防抱死系统的汽车紧急刹车时，轮胎会被锁死，导致汽车失控侧滑。驾驶没有防抱死系统的汽车时，驾驶员要反复踩踏制动踏板来防止轮胎锁死。而防抱死系统可以代替驾驶员完成这一操作--并且比手动操作效果更好。该系统可以监控轮胎情况，了解轮胎何时即将锁死，并及时做出反应。而且反应时机比驾驶员把握得更加准确。防抱死制动系统是引领汽车工业朝无人驾驶方向发展的早期技术之一。

另一种无人驾驶系统是牵引和稳定控制系统。这些系统不太引人注目，通常只有专业驾驶员才会意识到它们发挥的作用。牵引和稳定控制系统比任何驾驶员的反应都灵敏。与防抱死制动系统不同的是，这些系统非常复杂，各系统会协调工作防止车辆失控。

当汽车即将失控侧滑或翻车时，稳定和牵引控制系统可以探测到险情，并及时启动防止事故发生。这些系统不断读取汽车的行驶方向、速度以及轮胎与地面的接触状态。当探测到汽车将要失控并有可能导致翻车时，稳定或牵引控制系统将进行干预。这些系统与驾驶员不同，它们可以对各轮胎单独实施制动，增大或减少动力输出，相比同时对四个轮胎进行操作，这样做通常效果更好。当这些系统正常运行时，可以做出准确反应。相对来说，驾驶员经常会在紧急情况下操作失当，调整过度。

自动泊车

车辆损坏的原因，多半不是重大交通事故，而是在泊车时发生的小磕小碰。泊车可能是危险性最低的驾驶操作了，但仍然会把事情搞得一团糟。虽然有些汽车制造商给车辆加装了后视摄像头和可以测定周围物体距离远近的传感器--甚至还有可以显示汽车四周情况的车载电脑--有的人仍然会一路磕磕碰碰地进入停车位。

由于雷克萨斯LS 460L采用了高级泊车导航系统，该车的驾驶员不会再有类似的烦恼。该系统通过车身周围的传感器来将车辆导向停车位(也就是说驾驶者完全不需要手动操作)。当然，该系统还无法做到像《星际迷航》里那样先进。在导航开始前，驾驶者需要找到停车地点，把汽车开到该地点旁边，并使用车载导航显示屏告诉汽车该往哪儿走。停车位需要比车身长2米(LS的车身较长)。自动泊车系统是无人驾驶技术的一大成就。通过该系统，车辆可以像驾驶员那样观察周围环境，及时做出反应并安全地从A点行驶到B点。虽然这项技术还不能让人完全放手，让汽车自动载您回家，但毕竟是朝着这个方向迈出了第一步。

三、无人驾驶汽车的应用与前景（10分钟）地点：暂定

活动目标：

了解无人驾驶汽车的应用与前景

活动准备：

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目前，无人驾驶汽车在我们的生活中有哪些应用呢？

在现阶段，无人驾驶技术的应用还仅限于低速与限定场景，比如物流、共享出行、公共交通、环卫、港口码头、矿山开采、零售等领域。

物流行业

物流的核心在于调度，中间运输环节的核心则是安全和成本。

借助无人驾驶技术，装卸、运输、收货、仓储等物流工作将逐渐实现无人化和机器化，促使物流领域降本增效，推动物流产业的革新升级。

一直以来，无人物流是各大企业的必争之地。

2018年5月24日，苏宁物流的“行龙一号”无人卡车上海完成行业首个Level4级“仓到仓”无人驾驶物流场景作业。

2018年6月18日，京东配送机器人在北京海淀区亮相，此为京东正式启动了全球全场景常态化配送货物首次的尝试。

2018年7月4日，百度联合新石器公司发布L4级量产无人驾驶物流车——“新石器AX1”，并在常州、雄安率先落地试运营。

2018年11月7日，智行者宣布，旗下研发的无人驾驶物流配送车“蜗必达”迈入规模化量产的阶段，该车主要应用于小区或园区内的无人物流配送。

除此之外，国内的阿里菜鸟、智加科技、慧拓智能、图森未来、主线科技等企业，对无人驾驶技术在物流领域的应用也有布局。

共享出行

基于共享平台的多样性和极具吸引力的“流量”，汽车共享出行平台为无人驾驶提供了一个真实的“道路测试平台”。

无人驾驶技术解决了目前共享汽车领域诸多痛点，从“人找车”“人找位”，变成“车找人”“车找位”，还可实现“一键叫车”“一键泊车”。

目前，国内一些企业已经开始无人驾驶共享汽车的应用测试。

2018年4月底北京车展期间，北汽新能源轻享科技在奥林匹克水上公园，实现了国内首个封闭场景的无人驾驶共享汽车应用落地。

同年5月24日，百度与盼达用车在重庆启动国内首次自动驾驶共享汽车试运营，6台搭载百度Apollo自动泊车产品的自动共享汽车将在园区内投入为期1个月的定向式运营。

国内，在共享出行领域的无人驾驶队伍中，还有滴滴、优步、中智行科技、Momenta、驭势科技、零跑科技和美团等企业。

公共交通

车速慢、距离短、线路固定、专用道行驶等特点，让公交车具备无人驾驶的基础条件。

应用于公交车的无人驾驶系统，能及时对突发状况做出反应，可实现无人驾驶下的行人车辆检测、减速避让、紧急停车、障碍物绕行变道、自动按站停靠等功能。

国内已有不少企业开启了无人驾驶在公共交通领域的技术研究和测试。

2015年8月29日，宇通无人驾驶客车在河南郑开大道开放道路测试，在开放道路交通条件下，全程无人工干预首次成功运行。

2018年7月4日，百度Apollo与金龙客车合作打造的“阿波龙”正式量产下线，量产的“阿波龙”将发往北京、雄安、深圳、福建平潭、湖北武汉、日本东京等地开展商业化运营。

2019年1月22日，山东首辆无人驾驶公交车正式上路运营，该车为中国重汽集团技术发展中心研发的L4级无人驾驶全智能客车试验车。

2019年1月18日，深兰科技主导研发的多功能“熊猫智能公交车”，在“新一代人工智能未来发展峰会”上正式发布，该车已在德阳、常州、衢州、池州等地试运行。

此外，在出租车行业，无人驾驶技术为其提供人工智能驾驶员，根据地理位置进行定制化设计，并提供城市及动态条件下的车载导航功能，帮助出租车实现自动化。

国内，各大科技企业对无人驾驶出租车领域这块“蛋糕”觊觎已久。

2018年11月1日，全国首辆自动驾驶出租车在广州大学城开始试运营，该辆无人驾驶出租车的技术支持来自文远知行WeRide.ai。

今年7月3日，百度无人驾驶出租车项目“Apollo Go”亮相百度AI开发者大会，据介绍由百度和一汽红旗打造的中国首条L4乘用车前装产线现已开始正式投产下线，并将于长沙率先落地。

我国还有很多无人驾驶初创企业，像AutoX、地平线、清智科技、极目智能、海梁科技、领骏科技、宽凳科技等，在为公共交通的无人驾驶系统提供技术支持。

环卫

一直以来，环卫领域都属于劳动力密集型行业，成本高、过程乱、质量差、风险大、经验缺一直是环卫行业的痛点。

无人驾驶清洁车通过自主识别环境，规划路线并自动清洁，实现全自动、全工况、精细化、高效率的清洁作业，使其行业痛点得以克服。

国内的无人驾驶清扫车的商业落地也已初现端倪。

2017年9月11日，百度携手智行者推出国内首款无人驾驶环卫车，实现我国无人驾驶环卫车的首次商用。

2018年4月24日，酷哇携手中联环境发布全球首台具备全路况清扫、智能路径规划的无人驾驶扫地车，该扫地车将于年内在芜湖、合肥、长沙、上海等四所城市“落地”。

今年7月2日，高仙机器人与浩睿智能联合研发生产的第二代无人驾驶环卫车Ecodrive (爱科驾) Sweeper G2投入使用，首台落地应用已于河南省鹤壁5G产业园亮相。

另外，国内的智澜科技、四图维新、仙途智能等企业，也已展开对无人驾驶技术环卫领的探索。

港口码头

据了解，我国港口众多，每年都要完成大量的货物吞吐，对卡车司机的需求量大。对港口而言，以经济可行的方案，实现已建集装箱水平运输自动化，是向世界一流港口看齐的必由之路。

无人驾驶技术在港口码头场景的转化应用，可有效解决传统人工驾驶时，存在的行驶线路不精准、转弯造成视线盲区、司机疲劳驾驶等问题，节约人工成本。

目前，国内已有多个港口迈出了关键性的一步。

2018年1月14日，西井科技联合振华重工，在珠海港先后进行了跨运车（在码头搬运、堆砌集装箱的专用车辆）和集装箱卡车的无人化运行演示。

2018年4月19日，中国一汽解放专为港口作业研发的ICV(Inteligent Container Vehicle)港口集装箱水平运输专用智能车全球首发，这是中国国内第一个实现L4级港口示范运营的智能驾驶运输车辆。此外，青岛、厦门、天津等城市的港口率先启动了无人化，自动化应用，成为高科技的自动化港口。

在我国，还有图森未来、主线科技、踏歌智行、西井科技、智加科技等企业，在为港口码头实现自动化提供解决方案。

矿山开采

对于矿山开采而言，无人驾驶技术可以说是刚需。

无人驾驶在矿山开采中，通过技术支撑，矿山开采整体能耗下降、综合运营效益提升，提高矿区安全生产工作，加快智慧矿区的建设。

近年来，矿山开采自动化已经成为大势所趋。

2018年6月14日，由洛阳钼业公司与河南跃薪智能机械有限公司联合研发的SY系列纯电动矿用卡车，在三道庄矿区正式投入使用。

2018年9月底，由内蒙古北方重工业集团有限公司北方股份研制的首台国产无人驾驶矿用车进入矿山测试。

今年1月28日，中国兵器北重集团北方股份公司自主研制的国内首台无人驾驶电动轮矿车，在内蒙古自治区包头市的生产线成功下线，并进入调试阶段，不久将进入矿山试运行。

在国内，像踏歌智行、图森未来、东风汽车、西井科技等企业，也都有参与无人驾驶卡车的研制和应用。

零售

有业内人士认为，新零售的下一个“战场”就是移动零售。

无人驾驶技术让零售实体店突破以往的区域限制，打破线下有形场景与线上无形场景的边界，实现零售业态的全面升级。

本质上，无人驾驶零售就是一个渠道，它立足点是“让商群无限接近客群”。

2018年6月7日，深兰科技发布了一款名为“芭堤雅”的自动驾驶功能性商用车，据了解，芭堤雅无人车就是一个移动商店，是扫手上车、拿了就走的无人店；

同年10月29日，国企九华集团和深兰科技共同投资的合资公司---深华智桥(上海)科技有限公司成立，将在上海长宁区200个社区乃至整个上海推出“叫店”服务，让居民能更便利地买到生鲜蔬果。

2019年7月16日，北京朝阳公园为丰富园区服务类型、提升园区智能化水平，引进了无人驾驶零售车。除朝阳公园外，北京世园会园区、河北雄安新区等地也有此类无人车投放。

除了深兰科技外，国内还有AutoX、极智无限、新石器等企业，在零售领域的无人驾驶场景应用上，也已拥有较为成熟的技术方案。

随着各互联网公司和车企的积极布局，以及不断冒出的无人驾驶技术创业公司，使得国内无人驾驶领域的力量正在不断壮大。

目前，国内无人驾驶技术的商业落地还处于起步阶段，在构建的未来蓝图中已布局到多个适用领域， 但距离全面实现生活化应用还有很长的路要走。

未来，随着环境感知、导航定位、路径规划、决策控制等技术的发展进化，无人驾驶技术产品商业化落地也将从低速到高速、从封闭到开放的路线逐步向前。

未来无人驾驶汽车会有什么样的发展呢？同学们可以讨论一下。

未来的无人驾驶汽车已经不需要方向盘了，就如有了触摸屏的手机不再需要按键一样，一切如方向盘、档把、刹车、离合、油门等人机交互的操作器均可以抛弃了。无人驾驶汽车使用的场景也会发生颠覆，汽车也脱离了代步工具的范畴，它既可以是移动办公室办公场景、移动家庭影院等娱乐场景，也可以是你上下班途中补充睡眠的移动的睡床，甚至于还可以肆无忌惮地在里面滚床单，因为按照法理来解释，车内属于个人私密空间，只要你不向外部直播就完全可以。

我们还可以设想一下，当你下班了，就可以用手机召唤你的汽车，让它行驶到公司门口等候，你也可以直接设置好你的行车路线，当然也可以是默认模式，你上了车，就可以直接进入休息状态了，来缓解一天的疲劳，至于行驶到家还是去酒吧社交等其他目的地完全都交给车来完成吧，你可以安然自得地睡觉或者娱乐亦或继续办公。当然，这样设想下去的结果是，司机这个职业将被智能的无人驾驶汽车所取代，驾照似乎也被车所颠覆掉了，交通信号和所有其他的交通管理设施设备也都不再需要了，因为无人驾驶汽车都与云端连接着呢，交通管理的事情就尽可以交给云端来管理吧，交通警察也可以转行了。

汽车真正的达到智能化，还有一个场景会惊到我们，那会就不仅仅是人机交互，还会有车与车的交互，我真的很难想象，当我们坐在车里或者躺在车里的时候，我们与会车的人不认识，但是车和车却认识，他们还打招呼。　

接下来我们一起感受一下《未来的无人驾驶汽车畅想》（1分54秒）：

四、制作遥控汽车（35分钟）地点：暂定

活动目标：

动手制作遥控汽车

活动准备：

牙箱（含马达）、车轮、车身、电池盒、导线、铜柱、铝片、万向轮、橡胶圈、螺丝、螺钉（注：螺丝带螺母，螺钉不带螺母）、 黄塑板、两桶遥控板、天线。

现在我们动手自制遥控汽车，同学们先学习一下制作方法：

1用短螺钉将铜柱固定在万向轮上(若有垫片时螺丝需经过垫片后再固定铜柱)。

2用中号螺钉将万向轮固定在车身前端。为了防止马达高速转动时牙箱内的齿轮打滑，可在使用牙箱前，用长自攻丝将牙箱固定牢固。

3分别将两根红色导线和黑色导线连接在马达的正负极上，而另一端正极与正极连接，负极与负极连接（注：马达接线孔上方有凹点的为正极；正极接红线，负极接黑线）。

4调试：将两个马达接线处相对放置，并按对应正负极接通电源，如果两个牙箱上的轴同时向前或者向后转，则说明接线正确；如果两个牙箱的轴转动方向不一致，那么应检查马达正负极连线是否正确。

5用长螺丝将铝块分别安装在两个牙箱上，再把牙箱用中号螺钉固定在车身上。

6将马达上连接好的两根红色导线和黑色导线从车身后方十字孔中拉出，并安装上车轮。

7 将接收器上L与马达正极（红色导线）连接在一起，R与马达负极（黑色导线）连接在一起。

8将接收器上的B+（红色导线）与三节7号电池盒正极（红色导线）连接在一起，B-（黑色导线）与电池盒负极（黑色导线）连接在一起。

9把较长螺丝从电路板正面穿入ANT天线接收孔位置，螺丝下面依次套上接收天线和橡胶垫。并固定在车身前端对应的螺丝孔内。

10用较长螺丝将3节7号电池盒固定在车身尾部对应的螺丝孔内，并把导线整理好。

11将发射器的B+和单节5号电池盒的正极（红色导线）连接在一起，B-与电池盒的负极（黑色导线）连接在一起。

12用自攻丝将发射器上的ANT（白色导线）和发射器天线固定在黄塑板对应的位置上。

13用自攻丝（或大头螺丝）将发射器和双节5号电池盒固定在黄塑板相应的位置上。把智能车上也装上电池，用遥控上的按钮来控制遥控智能车。

老师给每人发一份材料包，你们拿到手后先了解一下手里的材料再动手制作，制作的过程中有任何疑问都可以举手问老师哦！

制作完成的同学，赶紧比一比，看谁的车跑的更快！

五、收获与分享（5分钟）

同学们真棒，今天我们了解了无人驾驶汽车，谁可以和老师分享一下收获和感想？

说的不错，今天的家庭任务是，畅想一下未来的无人驾驶汽车可以是什么样的，并画下来哦！

六、结束语

今天的研学课程到这里就结束啦！非常感谢同学们陪老师度过的愉快时光，期待我们下次再见！

七、课程反思