谢广昊救援机器人申请表终稿.doc

西安科技大学国家级大学生创新创业训练计划项目申报表推 荐 学 校西安科技大学项 目 名 称矿井救援机器人项 目 类 型创新训练项目所属一级学科名称机械制造所属二级学科名称机械制造自动化项 目 负 责 人谢广昊申 报 日 期2012年9月20日陕西省教育厅 制二一二年三月项目名称矿井救援机器人项目类型（ ）创新训练项目 （ ）创业训练项目 项目实施时间起始时间： 2012年 09月 完成时间：2013年 06月申请人或申请团队姓名年级学校所在院系/专业联系电话E-mail主持人谢广昊2010级西安科技大学电控学院微电子系15399414373948238104成员董航2010级西安科技大学电控学院微电子系18710804241374320180许敏2010级西安科技大学电控学院微电子系18729071131470860100袁磊2010级西安科技大学电控学院电气工程及其自动化18710998435820282085张新周2010级西安科技大学电控学院自动化18710801597865927852指导教师姓名岳改丽研究方向电力电子及电力传动年龄45行政职务/专业技术职务副教授主要成果 毕业于西北工业大学，硕士学位，副教授。曾在陕西秦岭航空电气公司主持和参与多项型号飞机电源系统的研发工作，现任电气与控制工程学院电子科学系副主任。研究方向：电力电子及电力传动、现代电源技术、电 路与系统。发表学术论文数篇，主持和参加科研项目10余项，获陕西省、部级科技进步二等奖3项，三等奖2项。论文：1.几种边缘检测算子在红外图像处理方面应用研究， 西安科技大学学报 20122. Double-loop push-pull Forward DC/DC converter control system，ICMEE 2011 EI 收录获奖：1. 本质安全型防爆开关电源系列产品研究 ，陕西省科学技术三等奖2. 本质安全型防爆开关电源，陕西省高等学校科学技术二等奖等科研：主持横向科研两项1.激励仿真器数据采集单元研制2.无刷交流发电机调压控制器研制参与纵向科研三项，横向项目十余项一、项目实施的目的、意义 中国是一个煤矿大国，矿难频发,目前我国矿难事故死亡人数远远超过其他产煤国家煤矿死亡人数的总和，约占世界矿难人数的80%，百万吨死亡率是美国的100倍、南非的30倍，每年上百次的事故发生，成千上万的矿工死亡，煤矿安全形势十分严峻。目前我国对于矿井救援机器人的研究工作起步较晚与发达国家相差甚远。为了在矿井发生瓦斯爆炸等重大事故后及时开展科学救援工作，有必要研究一种能够代替人来获取事故现场信息以及井下瓦斯、粉尘浓度、温度、湿度等参数的井下救援机器人，这种救援机器人就能够先于救援人员数小时甚至更长时间到达事故现场，在一定程度上它能够减少甚至有效的避免潜在的再发性事故，提高我国煤矿安全事故的救援水平。二、项目研究内容和拟解决的关键问题内容:根据多年煤矿事故救援情况不难看出，由于事故发生后废墟结构极不稳定，矿井巷道情况复杂，因此必须改进机器人的运动传动等机构部分设计，适应现场复杂环境，提高可靠性。瓦斯、粉尘、漏水等恶劣环境更加大了对机器人的干扰，因此机器人还必须具备防水防尘等抗干扰技术。机器人除应具备瓦斯浓度，粉尘浓度，温度，湿度等参数的测量技术外，还应具备音频探测、视频探测等多种探测手段。机器人的机械臂还应能执行简单的故障排除，抓取操作。井下通道狭窄，信息传输困难，必须构建可靠的无线信息采集与传输系统。由于井下不能使用GPRS定位，因此结合GIS系统实时准确地进行救援机器人的踪迹分析，为救援人员提供第一手资料，分析确定科学的救援路线，指导救援。综上所述拟解决关键问题主要有以下几点：（1）可视化实时无线传输（采用相对较高分辨率的摄像头采集视频信息，并保证机器人运动过程中的颤动对视频质量的影响尽可能小）（2）设计出适合现场环境，减震越障，可靠性高，适应性好的机构部分和运动控制系统。（3）井下恶劣环境的中的防干扰技术。（防水，防尘等）。（4）现场环境的检测与信息的有效无线传输。（如井下瓦斯，粉尘浓度湿度温度等测量）。（5）机器人的追踪与定位。（GIS技术）三、项目研究与实施的基础条件（1）院实验室王党树老师曾带队参加 2010中国机器人大赛并获得季足球机器人大赛季军和 RoboCup中型组技术挑战自选项目三等奖，拥有丰富机器人设计和指导经验。（2）小组成员曾经学习制作过自主循迹蔽障智能小车和跷跷板平衡智能小车，对运动控制，信息的传输与处理有有一定的研究。（3）小组成员曾多次参加过电子创新设计大赛，有过丰富电子制作经验。（4）小组成员对C/C+等编程语言使用熟练，有过一定软件开发经验。 （5）小组各成员均对机器人的研制和开发很感兴趣而且在相关方面做了大量准备。四、项目实施方案1、实验方案机器人控制中枢传感器运动执行机构控制模块GIS技术模块机械手控制模块无线通信模块生命探测装置机器人感知系统数据采集模块 外部环境图1.系统结构图人机交互界面操作人员如图1所示：机器人借助于自身的各种传感器感知外界环境并通过无线数据传输将数据传送回上位机；操作人员通过上位机给机器人发送命令，控制机器人作出相应的动作。2、项目的进度计划1、2012年10月份：前期调研与方案论证工作；2、2012年11月份：模块划分及电路设计；3、2012年12月份：各模块电路详细设计、元器件选型、实验；4、2013年01至02月份：确定最终实施方案及方案评审；5、2013年03至04月份：PCB设计、加工，编制控制软件；6、2013年05至06月份：PCB焊接，调试；7、2013年07至08月份：撰写专利申请文件、相关学术论文、研制总结报告；8、2013年09月份：验收。五、学校可以提供的条件（1）电控学院创新实验室提供基本的仪器设备、实验平台。（2）该创新实验室自主开放，实验室内往届学长申请的校级创新项目全部按时按期、保质保量、合格完成。（3）实验室的王党树老师曾带队参加 2010中国机器人大赛并获得季足球机器人大赛季军和 RoboCup中型组技术挑战自选项目三等奖，拥有丰富机器人设计和指导经验。六、预期成果1、研制出机器人成品：能够在井下恶劣环境中实现矿井信息的采集和可视化操作；具有抓取放下功能（打开和关闭阀门、开关等）；具有一定的越障能力（爬过一定角度的斜坡，越过障碍物）；能够远距离无线遥控（至少有100m无出错的数据传输功能）；能够探测生命迹象、温度、湿度、瓦斯浓度等。2、形成矿井救援机器人研制总结报告；3、申请国家专利一项；4、撰写相关学术论文12篇。七、经费预算序号支出项目金额（元）1云台 摄像头110002机器人车体（轮子、履带等）50003图传电台和控制器40004其他杂费等1000总计21000八、导师推荐意见 谢广昊、董航等同学创新训练项目“矿井救援机器人”选题合理，该组同学选题结合了本专业的特色，具有一定的创新性和实用性，应用前景广泛。（中国是一个煤矿大国，矿难频发，矿难救援危险复杂） 设计方案和技术路线基本正确，经费预算合理。该组学生在课余时间坚持参加电控学院实验室创新性实验，具有一定的动手能力和科研能力。 同意该组同学进行申报，建议学校给予审批！ 签名： 2012年 09月15日九、院系推荐意见 该项目是在相关研究的基础上进行的创新研究，能充分锻炼学生的电子制作，软件开发，运动控制，信息处理等多方面实践能力；项目负责人学习刻苦认真，多次参加电子创新设计大赛，拥有很强的动手实践能力。指导教师发表学术论文数篇，主持和参加科研项目10余项，多次获得陕西省、部级科技进步奖。拥有丰富的设计指导经验，经学院审核，同意该项目申报国家级大学生创新训练项目。院系负责人签名： 学院盖章 2012年 09月17日十、学校推荐意见：该项目具有一