参考-2014年创新立项申请书-迎宾机器人.docx

大学生创新训练项目立项申请书项目编号: 项目类别：目标导向类 自主探索类 校企合作类 滚动支持类项目名称: 迎宾机器人 项目名称（英文）： Welcome Robot 项目依托学院： 数字媒体与设计艺术学院 项目负责人： XXX 联系电话： XXX E-mail： XXX 指导教师： XXX E-mail：XXX 起止年月： 2014年6月-2015年5月 填报时间：2014 年 5 月 14 日填写说明1、 本申请书所列各项内容均须实事求是，认真填写，表达明确严谨，简明扼要。2、 申请书首页只填写项目负责人，“项目编号”一栏不用填写。3、 申请书为大16开本（A4），左侧装订成册。可在网上下载、自行复印或加页，但格式、内容、大小均须与原件一致。4、 负责人所在学院认真审核后，签署意见后，将申请书（一式两份）报 送教务处实践科。一、基本情况项目名称迎宾机器人项目来源指导教师科研项目 自主探索类项目 企业需求项目申报级别国家级 北京市级 校级项目负责人学号所在学院数字媒体与设计艺术联系电话班级2012211603邮箱指导教师职称所在学院数字媒体与设计艺术学院联系电话邮箱项目性质硬件 软硬结合 软件 理论分析项目研究领域图像识别 物联网应用 移动互联网 机电设计 人机交互 软件设计经济管理 网络应用 创意设计 理论研究 其他：_项目来源教师拟定的题目 自拟题目 企业提供的题目项目成员基本信息姓名性别所在学院所在专业班级学号联系方式（电话、邮箱）男数字媒体与设计艺术工业设计XXX男计算机学院计算机科学与技术XXX男自动化学院自动化XXX女电子工程学院光信息科学与技术专业XXX团队主要成员介绍主要包括下面内容： 简述每位成员的专业知识的掌握情况和专业特长 项目经历可以涉及大学及中学的经历,如竞赛情况、业余爱好等 主要专业基础课的成绩，如数学、物理、电路等 相关开发实力 成员分工XXX：现就读于北京邮电大学数字媒体学院工业设计专业，有扎实的设计基础和丰富的设计经验，喜爱也擅长工业设计的工作。曾经参加过太湖工业设计奖,为北邮大创基地进行室内布置设计。参与过多个项目如路由器、kinect监控硬件等，并在这些项目中担任工业设计的工作。同时参加过”瓦楞板家具”创新设计、木质玩具等多个创新课题。主要专业的基础课成绩为：工业设计导论94分；高等数学88分；大学物理 85分；综合成绩排在专业前十。在该项目中，主要负责外观设计、交互设计、机械设计等工业设计的部分工作,并且通过克服困难,可以得到进一步的提升。在团队中的主要任务为外观设计、机械设计、交互设计并且统筹规划。XXX：现就读于数字媒体与设计艺术学院工业设计专业。热衷于创意设计，并将其付诸实践。对设计概念有充分的见解，能够承担该设计工作。曾经参加电视体育的研究，对用户体验方面有丰富的经验。对某些设计领域进行过深入的研究和探索，并能充分发挥运用。主要专业的XXX成绩为：工业设计导论90分；高等数学85分；大学物理86分。在该项目中，主要负责外观设计、交互设计、机械设计等工业设计的部分工作。面对一个对于自身而言全新领域的设计挑战，将会对自身的设计理念实现进一步的沉淀。在团队中的主要任务为机械外观辅助设计，建模。XXX：现就读于北京邮电大学计算机学院，计算机科学与技术专业。对专业课熟练掌握并有较强的运用能力。熟悉C和C+语言，对计算机充满热情和兴趣，编程基础扎实，累计代码量达到10000多行。曾与同学合作完成“电梯系统”的设计与图形界面的实现。在数据结构课程设计项目中，现已实现“模拟编辑器”的详细设计和部分功能实现，已可以实现对文本的相应处理。熟练运用visualstudio等编程工具。主要专业的基础课成绩为: 程序设计课程设计 93，面向对象程序设计与实践（C+）90;高数85;物理86;学习能力强，善于思考和解决问题，通过新技术的学习，将会进一步提升自己的专业水平。在团队中的主要任务为编程，软件构架。XXX: 自动化院机械工程及自动化专业，本科二年级。经过近两年的基础知识学习，学习成绩比较好，现在基本掌握了机械设计，绘制三维工程图，单片机的简单应用等。一直想把学到的理论知识运用到实际中，很高兴有这个大创项目给我这个机会。我定会努力完成，并通过它巩理论知识，提升实践能力。 在团队中负责机械的机构设计工作.XXX: 喜爱机器人方向的实践, 在大一，大二学习中，对不同功能电路的分析与设计有初步的理解和掌握；同时，在物理实验，信号与系统实验，电子测量与电子电路实验，高频电路实验，数字电路实验的层层递进中，对实际电路搭建，测量和分析有深入的体会，并从中初步掌握了Pspice，Quartus ii仿真软件的应用技能；此外，在C语言，C+语言，数据结构以及计算机实习中自学visual studio平台的visual basic语言这一系列学习过程中，对面向过程，面向对象，图形化界面编程均有一定经验；而选修微机绘图软件Auto CAD，Matlab在信号与系统中的应用，使得对计算机辅助设计有较好的掌握。自2013年11月，到2014年4月，参加了智能车竞赛，为K60平台的电磁组设计。主要担任硬件部分工作，掌握较好的电路焊接技能，并学习了Altrium软件，对PCB设计有一定了解。基础课程成绩为:高数89;大物93;电路分析93;在团队内主要负责控制、电路、传感工作.指导教师承担科研课题情况承担面向装配结构的自组织机理与智能设计研究 、基于信息觅食理论的用户行为和信息推荐算法研究、xxx信息系统人机交互及界面设计研究等国家自然基金面上项目以及863、教育部博士点基金以及军工等多项科研项目指导教师对本项目支持情况 项目构思来历 目的、意义等 国内外研究现状和发展动态 如果有同类产品，做同类项目分析 需求分析（一） 项目创意来历及项目意义项目创意来历 三代机器人存在动作不流畅、外观不突出、交互设计不成熟、外围功能不完善等不足，需要在坚持迎宾效果的基础上进行相应改进。在完善原本的弯腰、握手、指路、语音等基本迎宾功能的基础上，迎宾机器人需要实现舞蹈等高难度、更人性化的动作，才能使迎宾机器人更加具有迎宾的魅力。迎宾带来的另一方面则是视觉的享受，外形和体态仪表则显得尤为重要。为了将迎宾的效果加强，在迎宾上深入研究，便会得出带给人“宾至如归”的感受，因此将语音功能扩展到方言范围，便会勾起大部分人家乡的回忆。同时，为了赋予迎宾机器人实用性的功能，使其能发挥一定的商业价值，则将迎宾过程利用在记录入场人数的功能上，达到一举两得的目的。项目意义 迎宾机器人是能够活跃会场气氛的重要部分，达到很好的宣传效果，用高科技实现的亲民的设计，会使人们的人机交互的参与度与积极度上升。用机器设备代替人工进行循环重复、耗时、繁琐的工作，可以解放人力，并且达到比人工操作更耐久、更精确和降低人工操作带来的不可控因素的效果。充分的将记录入场人数的技术性过程与迎宾的过程相结合，将记录入场人数的硬件设备与迎宾机器人相结合，一举两得，做到省时也省空间，这也是技术和设计完美结合的一种体现。（二） 项目研究主要内容项目主要内容 对前三代迎宾机器人的外形、内部机械结构和外围辅助功能进行优化升级，并且增强现统计入场人数的精度。实现机器人更高难度、更人性化的肢体动作，如舞蹈。优化先前测控技术，使机器人的动作触发点更加灵敏。最后通过设计将其包装，达到更出色的视觉效果。要解决的问题 1、机器人动作的单一问题和流畅性问题。 2、外表仪态并不突出，外表达不到出色的视觉效果。 3、由于机械等各方面原因，带给宾客的用户体验不好，而且其交互性弱。 4、机器人行为的触发点的控制不灵敏、应对各种环境条件的能力弱。解决方案 通过对机械结构进行再设计，加强严密性和精确性，使机器人动作更加流畅自然；深入研究测控技术，借鉴其他相关领域的测控实例，实现更灵敏的传感、更精确的控制。通过总结搜集达到出色视觉效果的元素，基于这些元素进行外观的再设计，实现精美的包装。研究方法 1、文献研究法利用学校网络图书馆资源广泛浏览国内外相关研究的论文，通过查找，研究已有的测控技术和机械组织结构，并且对其进行改进与调整，使其能应用到迎宾机器人上，达到预期效果。二、立项依据传送数据至后台服务器第二组是否被激发是是测控系统对到场人数计数控制机器人语音功能和舞蹈功能控制机器人弯腰和问好系统开机第一组是否被激发 2、探索性研究法现在国内机械电机一方面的技术已经取得一部分成绩，但将其运用在机器人上的技术还未十分成熟。我们通过研究人体骨骼关节的特点、利用人机工程学结合机械电机传动装置，完成机器人一些列人性化的肢体动作。 3、实验法 通过不断的调试和改进机械的结构和传动组织，在实际操作中找到合适的组装模式。通过模拟实验等各类方法寻找骨骼结构和机械装置结合的最佳吻合点。在编写技术实现特定算法时，我们采用缩小领域，循序渐进的方法进行探索性算法创新。首先划定一个较小的研究范围进行算法的研究、开发和测试，取得一定的成果的基础上逐步扩大研究范围，在不断遇到新问题和解决问题的过程中加深对整个问题领域的理解，逐步找到更好的解决方案。算法开发上，我们将任务拆分为互不依赖的部分，分别由各小组成员负责，并行开发，避免人力的浪费。同时我们会对算法开发提供完善的框架支持，实现算法原型的高速迭代，有限的时间内探索和验证更多的可行思路。架构设计（三） 项目创新点与项目特色（建议200字左右）1、 通过设计包装，使迎宾机器人达到出色的视觉效果。2、 迎宾机器人不仅能做到基本的弯腰问好等基本的迎宾动作，还可以完成舞蹈等更高难度、更人性化的肢体动作。3、 入场人数统计过程与迎宾过程的结合，使工作流程更加高效、精确。（四） 系统方案和技术路线技术关键1、机器人外观组任务数据信息采集及机器人外形制作，外形制作要达到预期的视觉效果，则就要深入探究很多的外观细节。2、机器人机械动作的流畅实现：实现何种功能；功能实现所需动作的机械设计；动作的流畅展示。3、机械动作实现的严格控制：所需感应触发装置；触发装置的放置和设计；感应的灵敏程度及控制技术。4、 通过感应器等实现到场人数统计： 监控硬件装置；数据处理装置；数据显示装置设计思路1.机械部分: 原有迎宾机器人外观部分是人形,面部为仿制人脸。其功能主要是感应人员进入,鞠躬问好。机器人的手臂: 使机器人的手臂可以进行移动,让机器人可以做出伸手、指引等简单的动作.结合原有的鞠躬动作,能更好的进行欢迎。 机器人的移动: 根据需求研究机器人是否需要在一定范围内有移动的能力。可选方式有履带、轮等。2.传感和软件方面: 原有机器人通过感应器可以感知到有人进入会展,并作出相应动作，并通过人数计数监控硬件设备进行计数操作3.在保持原有的感应人员进入的功能下,通过识别人员信息,更个性化的对来宾进行欢迎，例如舞蹈和方言语音功能。功能概述（包括子模块的功能）1、 动作实现：输入设备-数据的采集；数据处理中枢-数据处理与信号转化及传输；机械结构相应信号指令做出相应动作；2、 监控硬件设施采集人员已到场的信息；数据处理中枢分析整理数据；显示终端对处理过后的书籍进行显示。技术架构1、动作实现：输入设备利用传感器感知到入会者的到来，信息传送至控电装置，控电装置控制手臂或部进行一系列的动作操作；2、人数统计程序：通过外部监控硬件设施对人员到场信息采集，将数据传至后台处理中枢，利用程序对数据进行处理和计算，在通过硬件设施将处理后的结果显示出来。技术亮点1、通过设计，机器人的外形将会有出色的视觉效果。2、针对机器人外形设计的专属动作能展现角色特点，并使机器人更加丰富有趣。使用软件和开发测试环境开发软件：鉴于其为在基本硬件和宿主软件的基础上，为支持系统软件和应用软件的工程化开发和维护而使用的一组软件，为了使得在Wins系统下尽量减少兼容问题，故采用Microsoft Visual C+6.0作为软件开发环境。其他软件：Proe，Photoshop，Solidworks等软件。开发难度1.难度在于选择正确的编程语言，使得硬件与软件在接合上存在尽量少的兼容问题；2.难度在于机械结构的设计和实现，以保证机器人动作更加流畅和人性化；3.难度在于对原有控制电路的测试与改良，提高控制的灵敏度和反应速度。（五）项目进度安排（六）已有基础已取得的相关研究积累和已取得的成绩在前三代机器人制作的基础上，已有一定的研究和开发成果供参考。针对现有机器人外形、功能，有进一步改进的愿望。对前代机器人的整体架构做了全面了解，各部分知识都在学习中，并已获得去年后台代码进行研究。不断的调试和改进，使动作更加稳固，图片匹配更加准确解决关键技术难题，实现预期计划目标得出最初实现模型构，逐步完成各部分的制作联系厂家进行简单部件的加工制造，深入学习技术确定方案、搭建整体架构、主要学习相关技术，期间进行相关技术的交流121110987654321已具备的研究条件1、团队内专业种类多样，团队成员各有擅长的部分，并且分工明确，涉及到的各专业领域都有直属本专业的成员，且都对专业知识熟练掌握并运用。2、项目工作处有：大学生创新基地、专业教室、指导教师科研办公室等，且都备有项目实践的必备品，并且都提供有无线网络。尚缺少的研究条件后台编程技术仍有缺乏；零件加工工艺水平达不到预期标准。解决办法深入学习和挖掘后台技术的同时思考更好的展现形式；选择加工工艺精良的进口零件或是国内加工零件工艺较高的厂家进行加工。（七）预期成果达到的技术指标编号成果形式 具体介绍 达到的技术指标01实物1个迎宾机器人能实现预期弯腰、握手、问好等简单迎宾动作和舞蹈等高难度动作。实现统计参观人数的功能。02论文详细研究报告一份介绍机器人原理、关键技术、示意图和外形设计亮点。三、经费概算（单位：元）（一）项目总经费： XXX元（二）经费分项预算：需附北京邮电大学大学生创新性实验计划项目经费预算表四、成员分工姓名项目前期调研学习情况任务分工预期投入精力签字XXX往届成果调研及技术入门资料提供交互设计、机械设计、外