xx大学“国家大学生创新创业训练计划”创新训练项目申报表终稿

编号：_“国 家 大 学 生 创 新 创 业 训 练 计 划 ”创 新 训 练 项目 申 报 表项目名称： 智能护理机器人系统的研究与制作 项目负责（申请）人姓名： 所在学院： XXXX 项目所属一级学科： 工学 年级： 10 级 学号： 身份证号： 联系电话： 电子信箱： XXXXXXX项目名称 XXXXX 的研究与制作项目实施时间 起始时间： XXX 完成时间：XXXX 年 X 月姓名 学院 专业、班级 手机负责人 XXX XXX1002 班XXX XXX1005 班项目组成 员姓名 XXX 性别 男年龄 学院 XXX 学院行政职务 专业技术职务 教授手机 电话E-mail第一指导教师主要成果XXX 男 教授、博士生导师，多年来， （导师相关信息已删除。 ）姓名 性别学院 专业技术职务第二指导教师电话一、项目简介（研究内容、目的意义、具体目标等）研究内容：本课题以服务病人为应用背景，利用课题组以前关于机器人控制系统设计、计算机视觉处理等方面的研究成果，研究与开发具有知识产权的自主服务病人的机器人系统。该系统可以根据用户指令，通过立体视觉装置自主完成预定任务。以便帮助病人测量体温，取液，如厕，提醒换液等，帮助病人实现生活上的基本自理。研究目的及意义：随着我国各项事业的不断发展，护理专业愈来愈受大众的关注，医疗护理机器人拥有广泛的应用前景。现代社会竞争日益激烈，人们的工作压力愈来愈大，绝大部分普通市民都处于一种十分忙碌的状态，一旦生病住院，而家人仍需要忙于工作，医院护士又不能 24 小时护理病人，智能护理机器人解决了这样一个难题。智能护理机器人不仅可以帮助病人解决基本生活困难，同时它对病人的护理可以使病人尽快康复，不仅为社会节省了人力、财力，同时也为社会的稳定做出了贡献。社会医疗护理事业，是衡量一个国家的文明、社会福利发展程度以及对社会弱势群体关注程度的重要指标之一，在我国发展智能护理机器人事业不仅能造福于社会临时性或长期性病人，也会引导全民性关心弱势群体，提高全民素质，构建和谐社会。研究目标：本研究将在环境识别、基于人类感知视觉物理特征的提取控制算法、机器人控制系统硬件、软件设计与实现等关键技术方面进行深入的研究，并取得原创性发明专利。同时通过“智能护理机器人系统的研究与制作”的项目训练：(1)使学生能够综合运用已学过的知识，具体参与并实施智能护理机器人控制系统的设计及制作(2) 学习、 查 阅 文献、调研与选 题 、 设 计 方 案 、 建 模 ， 具 体 制 作 ， 实 验 验 证 ， 结 果分 析 ， 撰 写 总 结 报 告 与 研 究 论 文 ； (3)提 高 自 我 学 习 能 力 、 团 结 协 作 能 力 和 项 目 组 织 实施 与 管 理 能 力 。二、研究技术路线及可行性1.技术路线(1) 针对本项目的特点，综合考虑医疗护理机器人系统的整体特征，充分利用和依托课题组所属研究室现有的机器人技术条件，首先研究与视觉、触觉感测与理解相关的关键技术，同时进行机器人结构设计。(2) 根据医疗护理机器人的功能要求，进行系统控制结构设计，充分论证系统各项技术指标的合理性，优化系统的设计方案，分解系统的技术难点，建立课题的研制程序，确保本课题高质高效地完成预定任务。(3) 加工制作过程本着加强实际应用能力的目标，尽量增加自己加工制作的环节，使自身得到全面的锻炼。(4) 本项目将结合文献中的现有算法、实验室已有研究成果、及本项目新的解决方案进行研究。在研究过程中，每周召开一次讨论会，就其中的理论分析、算法实现、实验、工作协调等方面遇到的问题进行讨论，并及时拿出解决方案。(5) 认真贯彻通用化、系列化、组合化的思想，采用分级模块化设计，确保系统具有高安全、高可靠、易移植等特点，用设计来降低成本，并提高系统的性能。坚持先逻辑后物理，先仿真后试验，循序渐进地开展科研工作。2.可行性分析(1) 实施方案可行：上面的研究方案是基于文献中的现有算法、实验室已有的研究成果、特别是课题组成员的前期研究成果提出的。项目组对研究方案进行了反复论证和修改，并听取多名同行专家的意见。通过分析本项目的关键技术和技术难点之后，我们提出了解决问题的实施方案。(2) 人才优势增强了项目顺利进行的可行性：研究具有国内领先水平的医疗护理机器人系统，人才队伍是关键。项目组成员都是全校范围内各个学院的优秀学生，并全部来自于江南大学至善学院。项目组依托的智能技术与机器人系统研究室是由教授、副教授、博士、硕士组成的，充满活力、具有很强的科研创新能力的科研团队， 曾多次参加国家或军队相关领域的科研项目。积极参加各类全国机器人大赛并多次参加获奖。(3) 项目组的研究工作积累为项目的顺利进行提供有利条件：项目组成员能够紧跟国内外最新研究动态，积累了大量相关的研究资料和算法库，对相关领域具有充分的了解，能够把握该领域的前沿，对其中面临的问题具有深入的分析和透彻的理解。项目组在移动机器人伺服控制技术、机器人视觉导航技术、实时立体视觉、听觉和触觉等硬件设计技术等方面都取得了一些研究成果。这些成果可以为本项目的顺利进行提供可靠的理论和技术保障。三、项目特色与创新性1. 本项目特色(1) 本课题需要对全向移动机器人的运动学模型和动力学模型进行深入研究，建立医疗护理环境下多功能机器人的系统模型，为医疗护理机器人的运动控制提供理论支持，使其能够以任意方向任意角度运动，实现朝向与运动方向的解耦，运动方式、运动角度灵活，并对部分结构的刚性和柔性有一定的要求。(2) 针对环境的复杂性及机器人精度的要求，以建立更直接的、专用的和面向对象的运动系统、视觉系统和电子处理系统为目的，通过强调场景和任务的约束等手段来降低运动和视觉处理的难度，从而增加系统的实用性。(3) 实现基于视觉伺服和遥控制的室内移动机器人的控制系统设计，由 DSP来完成视觉信息的捕捉及高速的图像处理功能，由 ARM 嵌入式系统执行多传感器融合计算，上层决策及底层的驱动控制；在控制系统设计中，要重点解决 ARM 的多平台操作系统的开发及研制等关键性问题.2. 本项目的创新性(1) 在医疗护理的环境下高可靠性的完成简单的医疗技术与护理服务，目前还没有利用视觉实现医疗护理方面的研究，也没有可借鉴的成熟的技术成果和经验。因此，此项研究在国际和国内为创新性研究。(2) 在复杂的环境中机器人视觉系统能快速捕捉和识别图像和声音信息并能快速做出决策，以便确保机器人能安全可靠地完成任务。目前在国内均未见有实际应用价值的成功经验。因此，此项研究在国内为创新性研究。(3) 本课题直接利用智能护理机器人作为移动平台，基于硬件立体视觉技术实现信息的识别与自主决策，这在国内外研究中还是一项空白。(4) 医疗护理机器人能够基于粒子滤波进行危险物的深度估计，这一点具有创新性。(5) 基于生物立体视觉感知的立体视觉系统体系架构、立体视觉片上计算系统设计方法具有创新性。（6）智能护理机器人能够自主识别危险信号并提醒监护医生或护士采取紧急措施，避免意外事故的发生。四、项目进度安排2012 年 4 月 2012 年 5 月 调研及查阅资料。2012 年 5 月 2012 年 6 月 系统机构、控制结构方案论证与设计。2012 年 7 月 2012 年 9 月 整体设计与加工阶段其中包括：1. 智能护理机器人实验平台的设计、绘图与加工。 2. 控制系统设计及制版加工。3. 软件设计及调试。2012 年 9 月 2012 年 11 月 智能护理机器人系统按装、调试及系统设计，操作规划设计、视觉系统硬件制版加工及软 件系统设计与仿真。2012 年 12 月 2013 年 1 月 视觉算法实现及软、硬件连接调试。2013 年 1 月 2013 年 3 月 智能护理机器人系统联机调试及相应算法的实现， 并根据目标要求全面考核系统。2013 年 3 月 2013 年 4 月 总结、书写论文并完成验收报告。五、预期成果研究的预期成果包括：（1）完成智能护理机器人实验平台的硬件结构设计、加工及安装调试。（2）实现智能护理机器人系统的视觉信息采集和自主决策及伺服控制。（3） 通过立体视觉实现机器人医疗护理服务，完成相应算法的设计及调试。（4）为提高智能护理机器人自主能力并为其应用领域提供关键技术，同时为视觉感知系统的应用和产业化奠定基础。(5)项目结题时，创新团队将以第一作者身份，在国内核心期刊上发表相关研究