大学生实践创新训练申报表王俊.doc

附件2：江苏省高等学校大学生实践创新训练计划项目申报表推荐学校：（盖章）项目名称：基于3G网络的远程视频测控智能机器人的设计与实现项目类型： 重点项目 一般项目 指导项目所属一级学科名称：项目负责人：陈 曦联系电话导教师：王 俊联系电话报日期：2013-4-23江苏省教育厅 制二一三年三月项目名称基于3G网络的远程视频测控机器人的设计与实现项目所属一级学科项目所属二级学科项目类型（）重点项目 （ ）一般项目 （ ）指导项目项目实施时间起始时间： 2013 年 4月 完成时间：2014年 4 月项目简介(100字以内）基于3G移动数据网络，远程遥控轮式机器人运动，并通过机器人无线传输的视频图像，实时的调整运动轨迹，使机器人准确的进入预定工作环境。当到达工作区域后，启动传感模块，感应周围环境，并将测试数据及现场采集视频图像实时的传输到控制端显示。申请人或申请团队姓名年级学号所在院系/专业联系电话E-mail主持人陈曦大二11120209电子信息技_X指 导 教 师第一指导教师姓名王俊单位电子与信息技术系年龄32专业技术职务讲师主要成果1、 指导学生获得2012年江苏省高职院校职业技能大赛二等奖。2、 连续两年指导学生获得2009、2010年度江苏省高等学校优秀毕业设计二等奖。3、指导江苏省高等学校大学生实践创新训练项目3项（2008、2009、2011）4、主持完成院级课题5项。5、主持省级教改课题1项。第二指导教师姓名黄正军单位电子与信息技术系年龄56专业技术职务高级工程师主要成果1、1998 DHZ高频保护通话装置 主持设计2、2002 GSF-9高频保护收发信机 主持设计 （ 2003年度南京市科技进步三等奖）3、2004 GKA300型变电站综合自动化 主持设计一、申请理由（包括自身具备的知识条件、自己的特长、兴趣、已有的实践创新成果等）已具备的知识条件：模拟电路、数字电路、单片机技术、通信原理、高频电路、移动通信系统等。已具备完成本创新项目的知识贮备和实践技能。特长、兴趣爱好：对于电子、通信产品有了浓厚的兴趣，非常渴望了解并掌握电子产品设计、制作生产的流程。尤其是目前日益发展的电子行业对人才的要求的不断改变，促使着我们不断的学习新知识，新技能。已有实践创新成果：参加2013年江苏省高等职业院校技能大赛电子产品设计与制作比赛，获得二等奖。二、项目方案具体内容包括：1、 项目研究背景（国内外的研究现状及研究意义、项目已有的基础，与本项目有关的研究积累和已取得的成绩，已具备的条件，尚缺少的条件及方法等）（1） 国内外的研究现状近年来，机器人远程测控技术在国内发展势头迅猛，各类机器人大赛层出不穷。作为科技发展的前沿，很多高等院校都成立了机器人研究所，开展了各种类型机器人技术的研究与产品开发。2011年3月，东南大学机器人传感与控制技术研究所研制出一台核化侦察与应急处理遥控操作机器人，可以在核辐射和有毒有害环境下协助人类救险。该机器人重30公斤、长85厘米，浑身漆黑。机器人采用远程操作的方式，正常情况下，在5公里范围内可以对机器人进行远程操控，遇到复杂的障碍物，也能达到1公里以上。机器人本身具备数据传输系统和图像传输系统，能够进行实时的数据与视频图像的传输。在国防和公共安全领域,远程遥控机器人也多有建树。由中国航天科工集团公司自主研制第二代排爆机器人“雪豹10”已于2010年参加了珠海航展。“雪豹10”车体可进行前后摆臂，并根据地形，改变履带形状，从而完成不同地形的行走命令，如平地行走、跨越沟壑、上下楼梯等。机械手是排爆机器人的另一个关键部位。小到手机，大到10公斤的铁块，第二代排爆机器人“雪豹10”都可以牢牢抓起，并按指令运送到指定位置。在机器人远程测控技术的发展上，美国、日本和西欧走在世界的前列。具有远程测控功能的机器人在发达国家已经深入到民用、工业以及军用的方方面面。作为机器人技术的领导者美国，在各种类型的机器人产品中都有杰出表现。这其中作为著名的要属军事用途的机器人。比如赫赫有名的美国无人机系统“全球鹰”无人侦察机、“捕食者”无人机、“猎人”无人机已经历过战场的考验，成绩非常显著。通过全球卫星通信系统，指挥者可以在美国本土遥控远在几千里外的无人机进行侦察，监视和作战。（2） 研究意义人类对自然界的认识和机器人应用领域的不断扩大，不可避免出现一些相对比较恶劣的工作环境，有的甚至是有毒！比如，火山探险、深海探密、空间探索，军事场地巡逻、侦察、监视，在生物、化学、核试验场地作业、喷漆等。危险的环境，对操作人员的人身安全和身心健康造成极大危害，有时甚至导致死亡。因此很多在该环境下对现场工作机器人的控制方式已从传统的现场控制方式发展到远程控制方式。随着机器人的广泛应用，基于无线网络通信的移动机器人远程测控技术也将广泛应用于上述行业，如工业上危险地区的标本采样和故障处理，国防上无人驾驶战车等。此外军事应用领域，移动机器人被寄予替代人类自动执行某些日常性与危险性军事任务的厚望，如军事场地巡逻、侦察、监视及在生物、化学和核试验场地作业等；另外随着人口老化和工作、生活节奏的加快，人类在服务性行业迫切需要助手，无论是家庭、医院，还是在宾馆、商场，都有机器人远程控制技术的用武之地。机器人远程测控技术的研究和应用对人类生活大有裨益，特别是基于3G移动网络的机器人远程测控技术的研究更是富有意义和使用价值。（3） 已有基础及具备条件通过前期的专业课程的学习和技能训练，掌握了电子产品设计的基本理论与方法，能够熟练运用相关的仪器仪表进行电子线路的检测，并且基本掌握系统设计的相关软件的操作与使用。同时具备了大量的与本项目相关的书籍资料及视频教学资源，为本项目的开展奠定了牢固的技术基础。还拥有完整的机器人机构设计方案及成功实例，大大减少了系统设计复杂度。负责本项目的指导教师具有较高的科研技术水平，曾经完成过多个相关课题项目，具有丰富的电子产品开发经验，为本项目的顺利开展提供有效可靠的保障。（4） 项目难点 关于视频传输的大容量数据通信的相关理论和实践以及操控的延时特性是本项目中两个最大难点，需要投入大量的时间和精力。2、项目研究目标及主要内容（1）研究目标基于3G移动数据网络，远程遥控轮式机器人运动，并通过机器人无线传输的视频图像，实时的调整运动轨迹，使机器人准确的进入预定工作环境。当到达工作区域后，启动传感模块，感应周围环境，并将测试数据及现场采集视频图像实时的传输到控制端显示。（2）主要内容整个系统分为两个子系统：远程控制端与测控机器人，两者通过3G移动通信网实行准双工通信。主要完成测控机器人的硬件电路和机械机构的设计与制作，以及功能配套的程序。远程控制端的是以Android智能手机为硬件平台，通过设计遥测应用软件，实现远程视频测控功能。远程控制端主要功能：（1）对机器人运动状态机轨迹进行远程控制（通过多点触摸屏进行操作）；（2）接收机器人回传的视频图像信号，在液晶屏上实时显示，并根据图像信息，对移动平台运行姿态调整，使之顺利的到达指定工作区域；（3）接收移动平台回传的环境测试数据，并实时在液晶屏上显示出来。测控机器人主要功能：（1）接收控制指令，根据要求进行相应运动。（2）启动摄像模块，采集视频图像。压缩后的无线视频数据流发送至控制子系统中。（3）启动传感器模块，采集工作区域的相关环境数据,不间断发送至控制子系统中。存储模块3G移动通信网络 环境参数显示模块 视频图像显示模块 控制指令区 姿态调整区 3G通信模块 3G通信模块 视频采集压缩模块 驱动电机模块 嵌入式控制核心平台 传感器模块 远程控制端测控机器人3、项目创新特色概述伴随着3G移动通信网络的深入推广，作为最大的无线通信网，蜂窝移动通信系统为机器人远程控制技术的进一步发展提供了完备的软硬件条件。通过将3G通信网络与机器人远程测控系统相融合，真正实现在任何地方、任何时间对机器人实时的监测与远距离操控。4、项目研究技术路线（1）细化系统框图，将系统划分成多个子模块；（2）基于S3C2440核心开发板选取相应的外部功能模块（视频采集模块、环境参数采集模块），并进行相应接口电路的设计与制作；（3）搭建并调试机器人硬件平台，并进行程序代码的编写及联调。（4）编写基于Android4.0操作系统测控应用软件。5、研究进度安排2013.42013.5进行系统原理的学习，细化系统实现框图；2013.52013.7熟悉S3C2440嵌入式核心开发板的使用，熟悉相关的软件操作方法以及相关接口的工作原理，能够熟练安装卸载开发板的操作系统及相关应用软件；2013.72013.8开展外围扩展电路的设计，进行相关的PCB制图及制板，并完成硬件电路的调试；2013.82013.10进行测控机器人的机构搭建，开展实施视频、环境参数的采集与发送的程序设计与编写，将PC机作为数据的接收端（通过与计算机软件专业的教师协作完成）；2013.112014.1进行基于Android操作系统的应用软件的编写与调试；2014.22014.3进行整个系统的联调，实现设定功能；2014.32014.4完成相关技术报告以及撰写相关论文。6、项目组成员分工陈曦作为整个小组主持人，负责整个系统框架的搭建以及测控机器系统的硬件设计与制作以及环境采集模块的程序代码的编写与调试，还要主持完成相关论文的撰写。并负责视频采集，编解码和高速数据传输的程序代码的编写与调试，以及Android应用程序显示部分的代码编写。还需要基于Android操作系统的应用软件的主体程序的编写与调试，以及相关电路图、PCB图以及相关文件资料的撰写工作三、学校提供条件（包括项目开展所需的实验实训情况、配套经费、相关扶持政策等）实验实训情况：作为省级示范实验实训基地，电工电子实验中心具备完善的实验实训条件，基本涵盖了本专业所有专业课程的实验实训设备，具有一定数量的先进的仪器仪表。同时，还开设了开放实验室供学生使用。能满足学习兴趣浓厚的学生进一步完善自己的知识体系，提高其动手能力。配套经费：学院将给予大力的支持。对于常用器件，由实验室提供，对于一些特殊的器件，由学生自己购买，学校报销。相关扶持政策：在项目和学生学习课程间做了相应的调整。对于参与设计的同学进行实践单位优先分配。四、预期成果1、基于3G网络远程视频测控移动平台实物。2、一篇相关的技术报告。五、经费预算总经费（元）40000财政拨款（元）10000学校拨款（元）30000注：总经费、财政拨款、学校拨款由学校按照有关规定核定数目进行填写具体包括：1、调研、差旅费；2、用于项目研发的元器件、软硬件测试、小型硬件购置费等；3、资料购置、打印、复印、印刷等费用；4、学生撰写与项目有关的论文版面费、申请专利费等。六、导师推荐意见3G移动通信网络已逐渐取代了2G移动通信，其主要的优势是高速率的数据传输业务。将3G网络与远程测控系统相结合，具有专业综合性强，