大学生创新创业训练计划”创新训练项目申请书

编号附件2：安徽科技学院大学生创新创业训练计划创新训练项目申请书项目名称 智能便捷书架 负 责 人 所在学院 数理与信息工程学院 年级专业 电气工程及其自动化 联系电话 指导教师 联系电话 安徽科技学院学生处制二一四年 七月 五日填表说明一、本申请书所列各项内容，必须实事求是，表达明确、严谨。首次出现的缩写词，需注出全称。二、项目申请书要按顺序逐项填写，空缺项要填“无”。需签字部分由相关人员以黑色钢笔签名。电子版填表字体用小四号宋体，1.5倍行距。要求一律用A4纸打印。三、申请书可网上下载、自行复印或加页，但格式、内容、大小须与原件一致。四、项目由负责人所在学院进行初审，签署意见后，将申请书（一式两份）集中报送至学生处创业辅导办公室。五、如有不明事宜，请致电咨询。（联系电话：）申请者承诺：1、我保证填报内容属实。 2、如果获得资助, 我和本项目组成员将严格遵守有关各项规定。 切实保证研究工作时间，按计划认真开展研究工作, 按时报送有关材料。3、任何与本项目相关的论文或发明、专利等成果，注明由全国大学生创新创业训练计划经费支持。 申请者(签名)： 年 月 日 项目名称智能便捷书架所属一级学科 电气工程及其自动化申请经费1.0万起止时间2014年7月 至 2016年 7月 上学年综合测评排名负责人姓名学号性别所在学院年级专业项目分工手机参与人指导教师姓名性别出生年月职称/职务研究领域手机指导教师简介（主持项目、发表论文、科研奖励、指导学生创业创新项目情况）项目摘要 本新型智能书架在于解决图书馆或其它地方书架高低层找书、放书不方便而设计，方便而快捷、省时省力。此书架旨在于结构设计和控制装置的创新。在传感器作用下可以实现智能化自动控制。只有当人站在书架前控制装置才启动，通过感应人的双手来决定高低层的移动。通过电路控制书架层的前后上下移动，可以非常方便的拿到或放回高低层的书籍；而且，在此基础上可以加高书架的层数，提高图书馆空间利用率；可以收藏更多的书籍。一、项目组成员情况介绍（包括自身具备和尚缺少的知识条件，有何特长、兴趣，曾参加过科研活动等。）本项目组成员包括：葛朋朋、杨宇、吴贵贤、王军、朋学友。 *是电气专业的学生，对发明创造非常感兴趣，熟练掌握keil、Altium designer软件，喜欢自动化控制，擅长电路设计、程序编写等。基本熟练掌握51单片机，到现在有了比较丰富的电子设计经验。参见过智能车大赛、单片机应用大赛、双百大赛、创新课题等等、在这些比赛中取得不错的成绩。在本项目中主要负责电路板的设计和程序的编写。 杨宇也是机械设计专业的，大一自学MATLAB，并将其应用到数学建模、数据处理等方面；而且还自学了AutoCADd、3DMax等二维、三维设计软件；在本项目中负责智能书架的结构，传动装置的设计。他在学校举办的CAD设计大赛、数学建模大赛等等这些比赛中获得优异的成绩，曾经是数学建模的会长。他将在本项目中完成书架，机械传动装置的设计。 王军在此项目中主要负责采购原料焊接电路板。主要负责购买电子元件、铁皮、方形钢管、电机、齿轮、传送带等等原料。他对电路设计也比较感兴趣，对元件的焊接比较熟练，可以负责电子元件的焊接，朋学友、吴贵贤他们在我们项目中主要负责骨架的焊接，组装调试，结构的检查、处理。架焊接的好坏将直接影响项目的进展，这些如果焊接不好的话，将直接影响书架的质量及美观度。朋学友曾经在家学过电焊技术，可以但任项目的任务。并且它的动手能力较强，在项目中还负责安装控制电路，电机等装置。 在调试阶段，我们四个在一起调试，主要调试程序，和机械的部分。可以方便的找到问题的所在。必要时要对机械结构，骨架进行改良和稳固。直到效果满意为止。最后，为了使书架变的美观，要对书架进行打磨焊点使其变得平整，对连接点进行检查是否有漏焊，结构的稳定性是否牢固，要进行实地的测试检验。最后测试没问题时进行喷油漆等美化处理。 二、项目简介（简要说明项目立项的必要性、技术方案、预期目标及相关基础条件等。800-1000字） 1.必要性 现有的图书管、书店或其它地方使用的书架都是很普通的书架，而且图书馆为了多藏书往往书架做的较高，在书架的较低层也会摆满书；这样的话如果个子不够高的的人如果想从高层取书或管理员把书放回去时就会很费时费力，还有在低层的书籍查找的话还得低着头，蹲下来弯腰等等，这样的话找个书就会很累的感觉。我们来图书馆是看书借书的，不希望在拿书放书上费时费力。所以我们设计发明一种新型的智能便捷书架来解决此问题。 2. 技术方案 此新型智能便捷书架的较高层和较低层可以任意的自动抽出，并上下移动到最合适的位置，方便人们取书放书。在低层安装的传感器可以检测是否有人从书架间的过道走过，有人时才开启移位装置。人离开时书架高低层自动还原。只有在你想从较高低层拿书时，较高低层才会自动的上下移动到最合适的位置。那么如何判断是否想要从较高低层拿书呢？如何控制电机实现移动到合适位置呢？可以通过较高低层的传感器结合处理器的算法来判断，这个是设计的难点。 控制芯片：本装置采用AT89S52单片机作为处理控制芯片，价格便宜，稳定性较高。它是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 系统可编程Flash存储器。用它可以满足设计需求。 电机驱动部分：电机控制芯片采用BTS7960智能功率控制芯片。BTS7960 是NovalithIC 家族三个独立的芯片的一部分:一是p 型通道的高电位场效应晶体管，二是一个n 型通道的低电位场效应晶体管，结合一个驱动晶片,形成一个完全整合的高电流半桥，两个结合使用可以实现H桥电机驱动电路。可以实现电机的正反转、停转，从而实现上下、停止等要求。此芯片的驱动电流可达43A，因此可以给电机提供足够的功率从而实现快速移动。 机械传动部分：当抽出高层的第一层时，在较高层的第一层或第二层的两侧底部侧楞安装链式齿轮，通过安装在第一层和低二层的电机带动将其向前移出，然后两侧的垂直的侧楞将自动和垂直安装的传动导轨卡紧；此时上下移动的电机开始工作，单片机控制电机的转动速度，圈数。此部分采用步进电机，步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，不受负载变化的影响。它还可以调速，因此它可以满足设计需求。 传感器部分：此部分采用人体感应传感器和红外传感器结合。人体感应传感器:当有人进入其感应范围则输入高电平，人离开感应范围则自动延时关闭高电平，输出低电平。 红外传感器：一个光电管可以调节检测距离，最大在80cm左右。安装在高层，两个，距离合适，头斜向下安装，调节检测距离。使当人举双手去够高层书时刚刚检测得到，这个位置距离调节为最佳状态。此时高层才会被移下来。 两个传感器结合可以避免误判。底部的人体感应传感器，相当于总开关，只有当它检测到人时整个系统才全部处于准备状态。人走开时，书架自动复原，传动装置关闭，高层传感器关闭，只有底部的这个传感器处于检测状态，这样节省了系统待机功耗。 3.预期目标及基础条件 在开始的几个月里先再具体的规划，对设计的细节进行改进，将设计方案进行完善。然后进行具体的设计，先设计出整体骨架焊接；再接着设计电路板，进行焊接；再进行机械传动的安装；安装完毕后对控制芯片进行编程、调试；最后进行实际使用测试、定型。焊接设备、电焊、机械传动部分可以到修理农机店里寻求帮助等。电烙铁及相应的设计软件已具备，其它工具包括原料的采集可以从网上或者实体店里购买，技术要求也已具备、项目实现的要求已具备。三、项目研究目的意义 本项目旨在于解决在图书馆、书店、商场或其它地方取书、放书不方便而发明设计。方便了人们借书和管理员放书等。可以实现书架的自动化、智能化。这样的话人们在从书架上拿书时，不会因个子不够高而烦恼；不会因为老是低头弯腰找书变得很累；这样的话可以使书架变的更高些，可以存放更多的书籍，更大限度的利用了空间。这将会使得借书、看书、买书变得有趣味。也可以使人们留意到平时不去关注的书籍。其实这种书架也可以放在卧室等家用、或者办公室等需要放书、放工艺品，等展示的地方。可以把它看做是一个智能的物品放置架。因此研究这种智能的书架非常有意义。四、国内外的研究现状 目前国内外研究旨在于实现自动取书，自动的翻书，就是方便的查找书籍；还有的是研究关于如何管理书籍的书架。我们研究的是如何方便取书、放书，旨在于如何提高书架的便利性，实用性，方便推广和使用。研究的方向都是给人们带来方便。但是研究的具体细节不大一样。五、项目研究的目标及主要内容 1.研究目标 实现新型书架的智能性和便捷性。关键在于将新型书架做到和普通的书架的大小相似，在加了机械部分减轻书架的重量及成本以及方便增加书架的层数。 2.研究主要内容 (1)机械传动装置的控制算法：加装机械传动和电机必然会增加书架的重量，不方便运输，所以在满足要求的情况下尽可能的减少不必要的装置，尽可能的简化设计结构，使其变得越简单越可靠越好。 (2)传感器安装位置及算法：传感器在于检测是否有人，底部的传感器检测到人很容易，只要人进入相应的范围就行；关键是高层的两个或多个红外传感器如何实现检测人双手动作，通过何种算法来准确判断人是否确实有那高层书的需求。传感器的调试，安装位置是关键，这个需要实际的测试。 (3)如何提高传动速度：在书层移动的时候，当然速度越快越好；但是速度过快会因为惯性大而破坏书架的牢固性，甚至会把书架弄倒在地上，所以为了节省时间，又不至于使书架不够稳，速度肯定不是恒定速度。所以速度的调节是个关键，这个得结合程序，设计合理的算法才行，这是个难点。六、项目创新点 1.改变了传统的书架的过高，高低层取书、放书不方便的问题。 2.不需要依赖人为来控制，完全实现自动化识别检测，完成一系列动作。 3.传动装置速度控制既可以实现高速传动，又不破坏书架稳定性，可靠性高。 4.设计在达到要求上考虑成本，方便推广普及。七、项目实施方案及实施计划 1.先实地调查统计人们对于新型书架的概念及要求，做记录。（2014.7-2014.10） 2.进行对项目的验证，对方案进行细节改进，改善不足之处。（2014.10-2015.2） 3.对骨架，机械结构设计，并不断改进，定型设计方案。（2015.2-2015.6） 4.设计电路，测试控制电机，验证准确性，对电路进行完善，优化。(2015.6-2015.10) 5.设计程序及关键算法，进行模型的验证测试，调试程序。(2015.10-2016.3) 6.将所有部分安装结合，进行整体的调试运行测试，实地使用检验。(2016.3-2016.7)八、项目可行性分析（已有的基础。与本项目相关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） 本项目是对单片机技术、传感器技术、机电技术、电路板设计技术等结合并具有自主创新点。 机电技术是对电机控制，机械齿轮的组装设计，我们需结合项目的特点进行合理的设计。 本项目所用到的传感器较少，和单片机相结合，设计合理的程序算法可以实现准确的判断，可以达到控制需求。单片机技术主要是接收传感器的信号对电机实行精准的控制，要求实现电机的正反转、停转、加减速，这个需要对算法进行深入的研究，本项目的技术要求在我们能够接受的范围内，通过研究可以设计优秀的、简洁的、可靠性较高的算法。设计电路要根据实际情况进行优化电路，简洁、可靠性高才最好。 通过对上述技术的结合创新使用，结合项目的特色，使得该项目具有可行性。因为我们较偏向于电路设计这个方面，对机械部分掌握的知识欠缺，但是我们的项目对机械传动要求不高，因此在大量现有资料的帮助下可以完成项目的需求。九、预期成果及成果形式 （1、项目组成员为第一作者在三类期刊以上发表与项目有关的学术论文至少1篇，且注明“安徽科技学院大学生创新创业训练计划项目资助”。2、获得国家专利（以专利授权证书为准），专利权人为 “安徽科技学院”。3、获得省级及以上与项目有关的奖励。4、项目研究成果由3名相关专业教授联名鉴定具有创新性，经公示无异议。5、项目取得一定经济且具有一定影响的社会效益，经公示无异议。6、参加国家级竞赛或参加省级竞赛并获奖。7、提交设计软件、产品。8、提交社会调查报告等。） 本项目的预期成果可以达到上述：第3，获得省级及以上与项目有关的奖励。第6，参加国家级竞赛或参加省级竞赛并获奖。第7，提交设计软件、产品。 的要求。十、资助经费使用计划（支出项目、计算根据及理由）开支项目申请经费（千元）备注（计算依据与说明）1、步进电机等1.0具有大功率的电机，网上报价2、电路板1.0特制的，高工艺的电路板，市场报价3、传送装置1.5定制，市场报价4、传动齿轮1.5定制，市场报价5、板材钢架1.0实心木板，钢骨架，市场报价6、电子元件0.5单片机、传感器等，网上报价7、电源设备1.0变压器等，市面和网上报价8、油漆1.0美化外表、防锈等，市场报价9、常用工具1.0磨光机、切割机等，市场报价10、常用耗材0.5焊锡丝