大学生创新性实验计划项目开题报告.doc

本课题所研究的智能探险机器人正是辅助人进行重要工作的一个缩影，通过对它的研究不仅能够增长科学知识，同时还会加深对机器人应用领域的进一步理解，形成更广阔的 .*燕山大学国家大学生创新性实验计划项目开 题 报 告项 目 名 称： 探险智能机器人的研制 项 目 编 号： 负 责 人： 谭 悦 联 系 电 话：所 在 院 系： 信息科学与工程学院 专 业 年 级： 06级计算机5班 指 导 教 师： 申 利 民 课题性质、来源： 独立课题 导师的子课题其他 项目起止时间： 2008.112010.5 教 务 处 制2008年11月一、课题论证1课题的立项背景、目的和意义通常凡是可以代替人进行工作、具备一些与人或生物相似的感知能力、规划能力、动作能力、协同能力的自动化机器被称为机器人。目前，世界上大约有71.1万台各种类型的工业机器人在制造业和控制领域发挥着作用，而且正以惊人的速度向服务、军事、娱乐、农业、教育等领域扩展。机器人学的进步和应用是当今最高意义上的自动化，是一门多学科综合技术，当前我国在该领域正处于研究阶段，大学生在校期间就开始研究机器人，对科学研究、社会生产及国家安全有着深远的意义。本课题所研究的智能探险机器人正是辅助人进行重要工作的一个缩影，通过对它的研究不仅能够增长科学知识，同时还会加深对机器人应用领域的进一步理解，形成更广阔的视野，为未来的工作研究将有重要作用。2课题研究现状评述（国内外主要发展现状与趋势，并列出至少10篇相应的参考文献）机器人在工业生产、军事装备、宇宙科学、深海探险、核能工程等方面的应用有着广阔前景，一些科技发达的国家正在研制各种机器人。机器人的诞生地美国以及日本等国已经开始研制出了高智能、高难度的军用机器人、星球登陆车等，在国际上处于领先地位。我国各科研机构和大学里也开始积极研究机器人。前不久我国对外公布的“月面巡视探测仪” 同本项目研究的机器人类型相近，是我国自主研发的高科技探险智能机器人。虽然在国内用于实践和控制的此类机器人并不广泛，其但在全球科技发展的形式下已显现出重要的意义，在将来会快速发展。参考文献：1 王立权, 陈东良, 陈凯云.机器人创新设计与制作M.清华大学出版社,20072 陈恳 等 .机器人技术与应用M. 清华大学出版社,20063 谭云福，刘科.港口装卸无线通信与控制系统的设计与实现J.工矿自动化,2008(4):81834 田泽嵌入式系统开发与应用M.北京:北京航空航天大学出版社,20055 王灏，毛宗源机器人的智能控制方法M. 国防工业出版社,20026 王越超周传.月球机器人仿真中一种消除轮地交互误差的方法J.系统仿真学报,20087李明，齐春子月面巡视探测器动力学建模M.中国空间科学技术,2008 8 张毅刚，彭喜元新编MCS-51单片机应用设计M.哈尔滨工业大学出版社,20049谷学静，王静等基于行为智能体的移动机器人系统J.河北理工学院学报,200610 熊有伦等机器人操作M. 湖北科学技术出版社,200211 路晶,梁杰,郑文彬.自控跟踪运输机器人模型的设计J.山东交通学院学报,20063课题主要内容与基本思路，分析难点和创新点主要内容：设计并研制一个探险智能机器人，它可以代替人进入现场探险，能够适应颠簸地形的行走，自行躲避行进中的障碍物，为现场环境拍照，对可能存在的生物进行录音、喊话，以及使用双臂机器手获取环境中的物品，完成人所不能及的工作。基本思路：采用多处理器、接口技术及软件技术控制一个轮式探险智能机器人，并通过无线通讯实现远距离辅助操作。硬件设计采用多模块板式设计方案，各板处理器可以并行处理，板间通信采用中断或查询方式进行。软件也进行模块化设计，分装在各板处理器中，并指定一块模板作为主控制器，构成主从结构形式。无线遥控器的控制距离为800米左右，由一个处理器控制。在无人控制的情况下可实现机器人障碍避让行走、语音提示、机器手抓取等智能工作。难点： 1、 采用多处理器并行处理数据并实时发布各种控制信息，完成机器人精确行走及双机械手协同工作。2、 适应颠簸地形上的行走，解决传动机构的缓冲和相应控制问题。3、 双臂机器手的机械构件和驱动控制的研制。4、 自动语音录放和现场拍照。创新点： 1、控制方面。采用多个微控制器并行处理控制机器人的各项功能，使机器人的反应速度加快，并使其功能具有较大的扩充空间。2、动作行为方面。（1）能够精确行走和定位，对自身位置和形态进行调整，具有良好的制动性能；（2）对较颠簸的地形进行探测和自行处理，实现机器人对环境的自适应能力；（3）机器人装有双臂机器手能够协同抓起物品，加大了抓起力量。3、智能方面。（1）机器人在行进中能够感知障碍并自动调整行进路线；（2）有简单的语音功能，例如，报告机器人当前工作情况和遇险情况；（3）当监测到某些声响和生命体时发出警报、喊话和录音，以便向工作人员提出警示并和生命体进行联系，配合现场救援工作。可行性分析：（1） 技术方案可行。采用较为成熟的微控制器技术、无线通信技术及自动控制技术，有可靠的理论基础。方案的关键技术经初期实验证明可行。（2） 经济花费可行。经济预算在两万元以内，有国家对此项目的一万元资金支持以及学校同比下拨的一万元，在经济上可确保项目顺利完成。（3） 试验环境可行。实验室的设备资源及个人采购的元器件能满足实验研究过程中对软硬件环境和测试工具的需要。综上所述，此项目是可行的。4课题预期成果（1） 完成一个探险智能机器人的安装与调试；（2） 对创新性成果争取申请国家专利；（3） 在核心杂志发表两篇科技论文；（4） 可以请有关部门及专家进行技术鉴定。二、研究进度及具体时间安排起止日期主要研究内容预期结果2008.122009.2调研、总体设计及可行性分析确认题目、设计出总体框架2009.32009.7软硬件设计及驱动机构研制机器人各部件及功能基本成型2009.82009.10实验、数据统计处理与分析实验测试出设计中存在的问题并于以改进2009.112010.2机器人系统装配及综合调试机器人整体功能调试成功可以实现2010.32010.4写结题报告、研究论文和总结完成结题报告及总结，发表研究论文2010.5参加结题答辩和成果推广项目结束三、现有条件及经费预算现有条件：项目负责人于2008年3月申请的燕山大学大学生课外科研立项“遥控四轴机器人车”获校级批准，在同年暑期基本完成了研制，并于学校的第十三届“世纪杯”大学生课外学术科技作品竞赛中获得特等奖。这个机器人车是本次创新性实验研究的原型，集计算机应用、无线通信、电子技术和机械驱动于一身，可以进行最基本的行走功能。通过已经完成的这个立项经历，我在学习方面提高了综合素质，并在机器人的研究方面积累了一定的实践经验。此外指导老