Bb3-科技发明制作.doc

序号： 编码： 中国农业大学第四届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛作品申报书 作品名称： 智能击剑二轮全方位机器人 申报者姓名 （集体名称）：“中国农业大学智能击剑二轮小人车研发团队” 类别： 自然科学类学术论文 哲学社会科学类社会调查报告和学术论文 科技发明制作A类 科技发明制作B类说 明1、申报者应在认真阅读此说明各项内容后按要求详细填写。2、申报者在填写申报作品情况时只需根据个人项目或集体项目填写A1或A2表，根据作品类别（自然科学类学术论文、哲学社会科学类社会调查报告和学术论文、科技发明制作）分别填写B1、B2或B3表。所有申报者可根据情况填写C表。3、表内项目填写时一律用钢笔、签字笔或打印，字迹要端正、清楚，此申报书可复制。4、学术论文、社会调查报告类作品正文及附件必须是中文（若是外文，请附中文本），正文请以4号楷体打印在A4纸上，附于申报书后，学术论文及有关材料在8000字以内，社会调查报告在15000字以内（文章版面尺寸14.522cm左右）；科技发明制作类作品正文为研究报告，正文请以4号楷体打印在A4纸上，篇幅应在1020页（文章版面尺寸14.522cm左右），可附实物（模型）、产品（样品）、图纸、图片、现场演示文件、录像资料、鉴定报告、科技查新报告、中试报告、检验报告、用户意见、专利证书等。5、每件参赛作品填写作品申报书一式三份，书面申报同时须提交申报书WORD文档，文件名统一为“学院全称” + “作品全称”，交所在学院分团委。A2 申报者情况（集体项目）说明：1、必须由申报者本人按要求填写；2、申报者代表必须是作者中学历最高者，其余作者按学历高低排列；3、本表中的学籍管理部门签章视为申报者情况的确认。申报者代表情况姓 名袁荣昌性别男出生年月1986.6学 院理科试验班专业信息科学学 历（B）A大专 B大学本科 C硕士研究生 D博士研究生年 级06级学制三年入学时间2006.9作 品 名 称智能击剑二轮全方位机器人毕业论文题目宿舍电 级试验062学号0658020221 手机号子邮箱yrc_其他作者情况姓 名性别学院班级手机号码学号蒋利兵男工学院机制064159010413500607150421陈思男工学院测控061158016316790607040101注意：作者必须为2009年7月1日前正式注册在校的全日制非成人教育、非在职的高等学校中国籍专科生、本科生、硕士研究生或博士研究生。B3 申报作品情况（科技发明制作）说明：1、必须由申报者本人填写；2 、本部分中的科研管理部门签章视为对申报者所填内容的确认； 3、本表必须附有研究报告，并提供图表、曲线、试验数据、原理结构图、外观图（照片），也可附鉴定证书和应用证书； 4、作品分类请按照作品发明点或创新点所在类别填报。作品全称作品分类（A）A、机械与控制（包括机械、仪器仪表、自动化控 制、工程、交通、建筑等） B、信息技术（包括计算机、电信、通讯、电子等） C、数理（包括数学、物理、地球与空间科学等） D、生命科学（包括生物、农学、药学、医学、健 康、卫生、食品等） E、能源化工（包括能源、材料、石油、化学、化 工、生态、环保等）作品设计作品设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标作品的设计：作品是在我校原有的二轮倒立摆小车技术的基础上进一步改造成为击剑机器人。在原有的基础上肩上添加上一个可以饶动的的机器人，添加上定位与传感技术。发明的目的与基本思想：在奥运会后，体育锻炼更加普遍，为了倡导一种“快乐锻炼，益智健身”的理念，我们设计了这样一款新型机器人。可以应用于健身与运动员陪练。可用于娱乐观赏，竞技比赛。还可以作为大学生机器人科技创新的一个很好的可倡导对象。用于控制算法的优化与测试，用于组织参加击剑机器人大赛。提高机器人水平。首先使用电脑来对其进行无线控制，然后逐步使用其它微处理器控制器取代。创新点: 1、使用最简化的设计，达到可全方位自由精确移动。2、机器人导航技术，超声波距离目标定位与图像目标识别相结合。3、反应灵敏，动作灵活性极大，响应速度与操作速度能够满足击剑的要求，实现击剑的技术。4、智能判断与决策控制5、另外可改造空间很大，应用前景广阔。可以很容易地改造成其他的功能机器人。6、多传感器综合精确定位于状态判断。计算机友好界面显示机器人位置等状态。关键技术与主要技术指标：软件上是信息采集处理判断决策控制算法的实现硬件上包括机器人的上下身的协调设计构建。控制软硬件要达到的综合技术指标主要为1、 判断处理响应速度要快，要比一般人的平均反应速度0.2s要快2、 在摩擦力较大，轮子不打滑的地面，定位与动作状态判断准确，50m定位精度为0.5m，在10m内击剑走动动作精度要达到0.5m3、 控制算法健壮性好，动作稳，整体运动协调。不执行指令时身体摆动角度小于正负1度作品的科学性先进性（必须说明与现有技术相比、该作品是否具有突出的实质性技术特点和显著进步。请提供技术性分析说明和参考文献资料）作品构建是建立在工学院精密工程研究实验室已经成功研制倒立摆二轮自平衡小车的基础上，我们在原有的二轮平衡小车进行上身的改造，添加定位导航技术。科学严谨，可行性较强。国内现有的技术一般皆为遥控机器人，能够自主判断状态与灵活定位的机器人并不多。二轮倒立摆小车也仅仅是能够对静止的物体进行负担，有意识保持平衡的人（其实人站上面，也会帮助机器保持平衡）。由此可见这大大降低了控制的难度。另外对于小车自身自主驱动，还没有资料显示在这方面已取得良好的效果。本作品就能够很好的突破以上的技术障碍，实现对上身各种变动扰动都可以自动保持平衡协调。现有的竞技类机器人一般都为足球机器人，只是做为一种娱乐观赏用，还有就是用于验证控制理论，但是不能够用于实际的和人对赛。而击剑机器人能够和人进行对击。首次实现人与机器在体育竞技比赛上的对抗。在控制精度与反应速度上，击剑机器人都可以在优于以往国外现有的用于红色物体跟踪的的二轮机器人。参考文献：1、基于16/32位DSP机器人控制系统设计与实现，张培仁，张志坚，郑旭东，张华宾编著， 清华大学出版社，2007年，北京2、SON of EDGAR State-Space Control of Electro-Drive Gravity-Aware RideN. P. Baker，C. P. Brown，D. R. S Dowling，J. L. Modra，D. J. Tootell，2006作品在何时、何地、何种机构举行的评审、鉴定、评比、展示等活动中获奖及鉴定结果无作品所处阶 段（ A ）A实验室阶段 B。中试阶段 C生产阶段D （自填）技术转让方式产品出售，专利转让作品可展示的形式实物、产品 模型 图纸 磁盘 现场演示 图片 录像 样品使用说明及该作品的技术特点和优势，提供该作品的适应范围及推广前景的技术性说明及市场分析和经济效益预测使用说明：1、全自动化智能化击剑行为，无须人控，将可以在监视电脑中看到机器人本身的具体位置与状态显示。若发现其击剑行为过分激烈，可以用电脑调用其强制停止程序禁停。2、可以在电脑上看到击剑的视频。3、打开电源开关与保护开关，启动程序即可以启动。4、可以由人或者机器人来做为一个对手，对剑做上发光或者颜色等机器人能够做视觉识别的标志。技术特点与优势：1、自动化智能化，将由控制器对机器人进行全面控制，内部自带环境信息采集处理与自身判断决策程序。2、能够自主获取环境信息，自身做分析判断。3、能够自由行走，并能够达到足够快的响应速度与动作速度。在控制精度与控制响应速度，算法健壮性，稳定性上都能够胜任其他一般的行为机器人的要求。4、整体的协调性好。产品适用范围：可应用于娱乐观赏，竞技比赛，健身陪练。进行击剑机器人大赛，能够激励大学生机器人创新实践。还有智能健身器械与运动员陪练。其中多方位精确定位与自由运动技术可以应用于做其他机器人，可以作为交通运输工具。视觉与环境判断决策技术可以应用于其他控制领域。微机控制技术应用很广。市场经济效益：相关机器人核心技术具有巨大市场前景。尤其是在健身器材方面，这代表一种全新的健身理念。其目标市场锁定在高级健身房，企业高校实验室，运动员训练场地，还有机器人观赏娱乐场所。属高端市场，产品生产后，我们控制每台售价在一万元左右，利润率20%。专利申报情况提出专利申报 申报号 申报日期 年 月 日已获专利权批准 批准号 批准日期 年 月 日 未提出专利申请科研管理部门签章（签章）年 月 日C.当前国内外同类课题研究水平概述 说明：1、申报者可根据作品类别和情况填写； 2、填写此栏有助于评审。国外已经达到的技术水平：已经有可以用于载人的二轮小车，但是未能够自动向前与向后走，行走得靠人前后倾来调节实现。速度只能达到30公里/小时。国外出现的二轮机器人都是用于跟踪一个带颜色（比如红色）的物体。未见能够对环境进行识别，还可以作判断的机器人。最常见的是足球机器人，对于击剑机器人，国内外均未有人做具体实现。本技术将可以是的小车具有精确的定位与导航，能够自动调节使得车身体自动保持合适的倾角向前与向后走。速度能够达到30公里/小时以上。信息采集判断响应速度能够优于人的神经反应速度。击剑反应速度也不比一般人的反应速差。因此具有先进性。E.作品经费预算说明必要的资金及详细内容：此作品是基于“北京市大学生科学研究与创业行动计划”的“击剑功夫不倒小人车”项目，该项目原有经费1万元。以下是详细预算：序号仪器、材料、药品名称单位数量单价总价1直驱电动机+控制器台580040002轮子个220