創(chuàng)新突破創(chuàng)新突破·共贏未來(lái)·共贏未來(lái)

11月30日，由中國(guó)電子教育學(xué)會(huì)主辦，東南大學(xué)和南京江北新區(qū)管理委員會(huì)共同承辦的“第八屆全國(guó)大學(xué)生嵌入式芯片與系統(tǒng)設(shè)計(jì)競(jìng)賽-FPGA創(chuàng)新設(shè)計(jì)賽道”決賽在南京圓滿落幕！“紫光同創(chuàng)杯”共吸引926支學(xué)生隊(duì)伍報(bào)名參賽，同比增長(zhǎng)50%，成功登頂參賽隊(duì)伍第一寶座！

作為紫光同創(chuàng)高校生態(tài)合作伙伴，小眼睛科技連續(xù)4年為賽事提供全程技術(shù)支持和指導(dǎo)服務(wù)，助力高校斬獲累計(jì)約374項(xiàng)國(guó)賽獎(jiǎng)項(xiàng)！2025紫光同創(chuàng)杯賽再創(chuàng)新高度，經(jīng)過(guò)數(shù)月激烈角逐，小眼睛科技助力紫光同創(chuàng)杯賽155支隊(duì)伍成功闖入全國(guó)總決賽，同比增長(zhǎng)50%。其中，全國(guó)總決賽一等獎(jiǎng)隊(duì)伍21支，二等獎(jiǎng)隊(duì)伍38支，三等獎(jiǎng)隊(duì)伍96支，獲獎(jiǎng)隊(duì)伍數(shù)量較去年增長(zhǎng)50%。

近期，小眼睛科技對(duì)部分獲獎(jiǎng)作品進(jìn)行了專(zhuān)訪，將陸續(xù)為大家推出優(yōu)秀作品展。讓我們一起走進(jìn)獲獎(jiǎng)隊(duì)伍的臺(tái)前幕后，看看他們是如何過(guò)五關(guān)、斬六將，從全國(guó)3900+支隊(duì)伍中脫穎而出，一路沖刺到全國(guó)總決賽，斬獲殊榮！

本篇專(zhuān)訪作品：2025嵌入式競(jìng)賽全國(guó)總決賽最高獎(jiǎng)項(xiàng)“最佳創(chuàng)意獎(jiǎng)”獲獎(jiǎng)作品，來(lái)自電子科技大學(xué)的柴郡貓貓同好會(huì)隊(duì)伍的專(zhuān)訪內(nèi)容。

Part1 優(yōu)秀作品展示

電子科技大學(xué)：柴郡貓貓同好會(huì)

2025嵌入式競(jìng)賽全國(guó)總決賽“最佳創(chuàng)意獎(jiǎng)”

獲獎(jiǎng)作品：《穿戴式外骨骼控制的移動(dòng)雙臂平臺(tái)》

獲獎(jiǎng)隊(duì)伍：電子科技大學(xué)-46905-柴郡貓貓同好會(huì)

01 作品簡(jiǎn)介

為了解決人類(lèi)在高危環(huán)境以及人類(lèi)無(wú)法生存的區(qū)域作業(yè)不便的問(wèn)題， 作品構(gòu)建了一個(gè)基于可穿戴外骨骼的移動(dòng)人形雙臂操作平臺(tái)。 由外骨骼上的編碼器獲取操作人員手臂關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)， 操作人員穿戴外骨骼后， 機(jī)械臂會(huì)按照操作人員的手臂關(guān)節(jié)角度運(yùn)動(dòng)， 實(shí)現(xiàn)操作人員可以直觀， 簡(jiǎn)單的在遠(yuǎn)處操作機(jī)械臂完成特殊作業(yè)。該作品分為履帶車(chē)機(jī)械臂和外骨骼端兩部分。

履帶車(chē)機(jī)械臂端搭載兩條 7+1DOF 的自制關(guān)節(jié)電機(jī)機(jī)械臂，使用小眼睛科技RK3568+MES2L100H 開(kāi)發(fā)平臺(tái)作為主控，將外骨骼的數(shù)據(jù)通過(guò) 2.4G 高速 FLRC 接收至 FPGA端進(jìn)行計(jì)算， 通過(guò)運(yùn)動(dòng)學(xué)解算以及可達(dá)性分析， 進(jìn)行插值后生成運(yùn)動(dòng)軌跡， 將運(yùn)動(dòng)軌跡的 MIT 控制參數(shù)傳給 RK3568,再通過(guò) RK3568 內(nèi)置的 CAN 控制器和板載的CAN 收發(fā)器對(duì)所有電機(jī)進(jìn)行 500Hz 的 MIT 控制。 機(jī)械臂安裝在自制履帶車(chē)平臺(tái)的絲杠滑臺(tái)和回轉(zhuǎn)平臺(tái)上，可以通過(guò)絲杠滑臺(tái)外推實(shí)現(xiàn)在車(chē)外的場(chǎng)地進(jìn)行作業(yè)，同時(shí)也可通過(guò)絲杠滑臺(tái)內(nèi)收以及回轉(zhuǎn)平臺(tái)旋回對(duì)履帶車(chē)本體進(jìn)行換電和簡(jiǎn)單的自維護(hù)工作。

外骨骼部分采用自制的 STM32G474RET6總板進(jìn)行外骨骼數(shù)據(jù)匯總。十四個(gè)OID-3806 高精度多圈絕對(duì)值編碼器實(shí)現(xiàn)兩臂肩關(guān)節(jié)至腕關(guān)節(jié)七個(gè)單自由度的活動(dòng)數(shù)據(jù)采集，并采用TJA1050 實(shí)現(xiàn)編碼器與總板的 CAN 通信。外骨骼末端連接自制單手手柄，采用STM32G474RET6 主控、搖桿及 AD823 運(yùn)放跟隨電位器后用 ADC 收集手部數(shù)據(jù)，進(jìn)而對(duì)履帶車(chē)及機(jī)械臂夾爪進(jìn)行控制，并用 MAX13487 實(shí)現(xiàn)手柄到總板的 RS485 通信或 TJA1050 實(shí)現(xiàn)手柄到總板的 CAN 通信。

該平臺(tái)基于外骨骼構(gòu)建了更符合人體工程學(xué)和操作直覺(jué)的機(jī)械臂控制系統(tǒng)，且實(shí)現(xiàn)了精度高達(dá) 12 位、延遲小于 20ms 的機(jī)械臂控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)化了操作流程，使操作人員更易上手， 并且規(guī)避了逆運(yùn)動(dòng)學(xué)解算導(dǎo)致的關(guān)節(jié)角度不可預(yù)測(cè)的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了更加可控更加精準(zhǔn)的操作。

02 隊(duì)伍介紹

指導(dǎo)老師：覃昊潔 電子科技大學(xué) 物聯(lián)網(wǎng)工程系 高級(jí)實(shí)驗(yàn)師

隊(duì)員1：田馨怡

電子科技大學(xué)信息與通信工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)2024級(jí)本科生，擅長(zhǎng)電子信息工程應(yīng)用及機(jī)械設(shè)計(jì)。有一定硬件與軟件開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，擅長(zhǎng)嵌入式開(kāi)發(fā)，PCB設(shè)計(jì)。

隊(duì)員2：李尚勛

電子科技大學(xué)2023級(jí)英才實(shí)驗(yàn)學(xué)院數(shù)理基礎(chǔ)科學(xué)專(zhuān)業(yè)本科生，擅長(zhǎng)嵌入式電子工程，機(jī)械設(shè)計(jì)制造，系統(tǒng)工程。

隊(duì)員3：楊雨衡

電子科技大學(xué)2023級(jí)信息與通信工程學(xué)院本科生，擅長(zhǎng)FPGA，模擬電子及通信系統(tǒng)調(diào)試。

03 作品展示

Part2 團(tuán)隊(duì)專(zhuān)訪

可以介紹一下為何在眾多賽道中選擇紫光同創(chuàng)杯賽嗎？

紫光是目前國(guó)產(chǎn)芯片做的比較大的一家企業(yè)，同時(shí)看過(guò)了幾家企業(yè)的賽題，紫光賽題在幾個(gè)賽道中我們比較感興趣，正好我們也比較喜歡類(lèi)似Zynq的異構(gòu)設(shè)計(jì)，PS和PL端協(xié)同的結(jié)構(gòu)可以將高速計(jì)算，通信，控制分開(kāi)，并分別發(fā)揮兩個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，比較適合我們最開(kāi)始構(gòu)想的這個(gè)Idea，另外在了解各家板卡的過(guò)程中，我們一致感覺(jué)紫光同創(chuàng)賽道推薦的RK3568+PG2L100H這塊板卡制作精良，資料完備，設(shè)計(jì)十分用心和優(yōu)秀，同時(shí)也透露出一種成熟的工業(yè)感，感覺(jué)更能適合我們比較激烈的使用環(huán)境。

參加本次紫光同創(chuàng)杯賽有什么樣的收獲和體會(huì)呢？

我們對(duì)于嵌入式電子有一些經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于單片機(jī)，常用的通信，硬件，軟件都比較熟悉，隊(duì)伍里大家也是興趣多多，機(jī)械，電子，軟件，算法都比較感興趣，可是多個(gè)方面都是淺嘗輒止，各自為戰(zhàn)，但是這次杯賽讓大家把自己閑散的技能集聚起來(lái)，從做玩具，做測(cè)試用品級(jí)別的作品變成了融合各個(gè)方面的技能，做出一套確實(shí)看起來(lái)可能有點(diǎn)有趣的，具有“整體感”的一套系統(tǒng)，這是我們最大的收獲。

FPGA方面，我們之前一直用的是Xilinx的FPGA，用Vivado去做設(shè)計(jì)，對(duì)于國(guó)產(chǎn)FPGA并不是很熟，但是這次參加紫光杯賽感覺(jué)到國(guó)產(chǎn)FPGA的發(fā)展迅速和強(qiáng)大，已經(jīng)完全獨(dú)立的做出了一套可靠，完整，甚至優(yōu)秀的FPGA芯片體系和設(shè)計(jì)工具鏈。首先開(kāi)發(fā)板性能非常穩(wěn)定，該有的保護(hù)和穩(wěn)定性考量一個(gè)不少，使用起來(lái)非常順手，其次PDS的功能很全，功能也基本有對(duì)應(yīng)，更重要的是文檔比較齊全，不禁讓我們感慨，國(guó)產(chǎn)FPGA已經(jīng)做到這個(gè)程度了，這是讓我們非常驚訝也非常驚喜的。

我們是第一次用PDS開(kāi)發(fā)FPGA，在開(kāi)發(fā)途中積累了很多在陌生開(kāi)發(fā)環(huán)境進(jìn)行技能遷移與充分利用環(huán)境現(xiàn)有功能進(jìn)行輔助開(kāi)發(fā)的經(jīng)驗(yàn)。與此同時(shí)，我們總結(jié)了以往項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，在這次項(xiàng)目中充分運(yùn)用系統(tǒng)工程思維，從工程整體出發(fā)，讓各個(gè)子工程之間能夠互相預(yù)留出接口按照規(guī)劃科學(xué)有序地連接，也讓系統(tǒng)整體的可靠性與各個(gè)模塊之間拓?fù)涞目勺x性與可理性得到了保障，確保了整個(gè)項(xiàng)目能夠被科學(xué)有序地逐步推進(jìn)，也讓我們積累了大量系統(tǒng)工程學(xué)相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)大型項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)能夠做到更加得心應(yīng)手。

對(duì)于未來(lái)有什么新的期待嗎？

對(duì)于我們自身，希望我們能再接再厲，將此次參賽積累的寶貴經(jīng)驗(yàn)、教訓(xùn)與技能，充分應(yīng)用于未來(lái)的工程項(xiàng)目開(kāi)發(fā)與學(xué)習(xí)實(shí)踐，并從比賽中結(jié)識(shí)的行業(yè)專(zhuān)家前輩與各學(xué)校大佬處學(xué)習(xí)，持續(xù)優(yōu)化和輕量化我們的作品，使其性能更強(qiáng)、應(yīng)用場(chǎng)景更廣、交互體驗(yàn)更優(yōu)，并在未來(lái)開(kāi)發(fā)出更人性化、更高性能、更好用、更智能的作品，登上更高的舞臺(tái)。

對(duì)于杯賽方紫光同創(chuàng)和技術(shù)支持方小眼睛科技，我們祝愿兩家企業(yè)能越做越好，尤其是在工業(yè)級(jí)、科研級(jí)FPGA+ARM異構(gòu)開(kāi)發(fā)板這個(gè)目前其他廠商涉及較少的方面上，利用自身的人才優(yōu)勢(shì)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，繼續(xù)發(fā)展，越辦越好。

祝愿嵌入式芯片與系統(tǒng)設(shè)計(jì)競(jìng)賽成為更大的競(jìng)賽平臺(tái)與校企聯(lián)系的平臺(tái)，廣納人才，繼續(xù)鼎力支持中國(guó)的人才發(fā)展和技術(shù)發(fā)展！