项目申请书.doc

_ 大学生创新训练计划项目申报书 项目级别： 国家级 省级 校级 项目名称： 一种应用在智能机器人的 LED 定位新技术 主 持 人： 所在学院： 材料科学与工程学院 专业班级： 联系电话： 指导教师： 起止年月： 2019年1月1日至2020年1月1日 创新创业教育中心填 表 须 知一、请将项目级别对应选项的“”打“”。二、项目申报书要按顺序逐项填写，内容要实事求是，表达要明确、严谨。空缺项要填“无”。可自行复印或加页，但格式、内容、大小均须与原件一致。要求一律用A4纸正反页打印，于左侧装订成册。三、申请参加合肥工业大学大学生创新训练项目团队人数不得超过5人（1人为立项负责人，参与合作研究者1-4人）。四、项目申报书由申报学生所在学院初审，签署意见后，一式二份报送创新创业教育中心。五、如填表有不明事宜，请与创新创业教育中心联系和咨询。（联系电话：62901107）一、申报简表项目简况项目名称一种应用在智能机器人的 LED 投影定位技术所属学科材料科学与工程学院申请经费（元）8000起止年月2019年1月1日至2020年1月1日主持人简况姓 名性别身份证号学号所在学院材料科学与工程专业班级指导教师简况姓名性别职称学历所在学院研究方向电话项目其他成员简况姓名性别学号所在学院专业班级项目分工 材料科学与工程 企业走访 材料科学与工程 单片机编程项目简介（不超过200字）本项目致力于开发一种能够应用于智能机器人的LED定位技术。目前我国绝大多数智能机器人都是扫地机器人，相关机构他们均采用的是激光SLAM和UWB定位技术。但这两种技术均存在无法避免的技术痛点。激光SLAM的问题在于硬件门槛高、在复杂的环境下无法工作。而UWB超宽带定位存在开发门槛高、需要多个信号基站，且容易被干扰。而LED定位技术有望解决以上问题，并在将来广泛的应用于智能机器人中。二、申请理由（1000字左右，包括自身/团队具备的知识、条件、特长、兴趣、前期准备、项目研究的国内外研究现状和发展动态等）1.团队：项目主要负责人和所属团队均来自合肥工业大学，负责人及小组成员对计算机编程、影像处理和智能机器人有着浓厚的兴趣。曾研究过诸多类型的家用智能机器人定位系统，对智能机器人定位系统的工作原理有较为深入的认识。源于以上经历，本小组成员对智能器人定位系统方面的研究有着浓厚的兴趣，因此希望能够凭借自身对智能机器人的了解和研究，提出一种新型的智能机器人定位方案，以解决现有定位系统硬件和开发门槛高的问题，为未来智能机器人定位系统的设计制造提一种新的供思路。2.前期准备：1) 技术准备。项目成员具备单片机相关知识，并熟练掌握c语言，且小组成员曾参加过机器人比赛，具备组装小型机器人的能力。可保证项目组有一定解决问题的能力。2) 调查准备。项目组就本小组即将展开的研究，进行了较为深入的市场调查并对相关企业进行了走访，确认现唯有投入市场的LED定位产品，以保证项目具有意义。3) 研究准备。本小组大量查阅国内外相关论文及资料，虽目前针对智能机器人尚未有较为成熟的LED定位技术产品，但本小组仍然对现有的应用于其他情景的灯光定位技术进行了总结归纳，以供未来研究过程中参考借鉴。 3.国内外研究现状：目前在国内智能机器人定位系统领域，较为领先的公司有思岚科技、北醒光电两家公司，其两家市场占有率之和超过目前国内市场的二分之一。但其主要产品和研究方向为激光SLAM和UWB定位技术，而非LED投影定位技术。在对国外有关杂志和期刊的检索中，也并未发现将LED投影运用于智能机器定位的类似产品。故在技术创新方面，本项目拥有者较为显著的优势，但也就意味着在研究和开发过程中，没有太多的成熟技术可供参考，因而增加了本课题的难度。4.项目前景：据统计智能机器人中类似于扫地机器人等需要运用定位技术的机器人，在2017年总计销售396.90万台，而2018年预计销售数目将增至483.40万台，其总销售额届时将达到67.40亿元人民币。定位模块作为智能机器人不可或缺的一部分，其成本占整机价格的15%以上，这意味着其中定位模块的总销售额约10亿元人民币。随着未来智能机器人的广泛应用，特别是家用机器人的普及，这一数目将会以更快的速度上升。由此可见适用于智能机器人的定位模块拥有着极为广阔的市场前景。而LED投影定位方式相较于现在的主流定位方式，有模块成本低、工作使用范围广、二次开发门槛低等特点，应用此技术，可以有效降低智能机器人的制造成本，使智能机器人能够在诸多方面更快的普及。三、项目方案（1500字左右，包括项目研究主要内容、拟解决的关键问题和途径等）1.主要研究内容：1) 进一步调研市场现有定位模块的工作原理、定位精度以及性价比。2) 进一步调查有关常用智能机器人定位模块方面用户的使用反馈。3) 调查用户对于智能机器人定位的需求，并与以上搜集信息对比进行分析。4) 对LED投影定位的原理进行验证。5) 制作简易LED投影定位模块，并进行实验，验证其能否达到预期定位效果，并满足之前所了解的用户需求。6) 对以上内容进行汇总整理。2.拟解决的关键问题：1) 所需测量的投影面积如何使用c语言图像识别算法进行计算。2) 计算出定位模块所在位置所需要预先设定的参数及其数目。3) 解决工业照相机在捕捉图像时由于边缘效应而导致的误差。4) 发射不同频率和不同强度光的LED光源对定位精度的影响。5) 排除外界光源干扰的方法。3.解决途径：1) 针对图像处理及识别的问题，拟结合现主流的c语言机器视觉解决方案，利用图书馆资源查阅相关资料，采用识别特征，并在误差允许的情况下进行线性逼近求得近似值的方法。且最终可根据实验结果，对所得近似值进行一定的补偿。2) 针对计算位置所需参数问题，先拟定只给予三个LED光源的空间坐标，暂不考虑其他因素对定位的影响。后续根据实验，再决定是否增加参数。3) 针对工业相机边缘效应所导致的误差，参照目前视觉机器人的主流解决方案，拟先尝试使用程序进行补偿，如不能达到预期效果，则将边缘效应严重的区域定为无效区域，视之为超出所限定的测量范围，不予反馈结果。4) 针对LED光源差异对定位精度的影响，实验前期先不予考虑，使用同种LED光源以避免误差问题，后期再针对此进行测试。5) 针对外界干扰，拟通过调整曝光时间和采用对比的方法消除。四、项目特色与创新点项目的主要创新是使用LED投影的方式来进行定位，摆脱了智能机器人传统的激光SLAM和UWB的定位方式。其特色为降低了定位模块的二次开发门槛和制造成本，让智能机器人的更大规模普及成为可能。五、项目进度安排（查阅资料、开题报告、实验研究、研制开发、中期检查、撰写研究论文和总结报告、填写结题表、参加结题答辩和成果推广等）2019年1月至2019年2月，查阅资料及市场调研。2019年3月至2019年4月，撰写开题报告。2019年5月至2019年8月，LED投影定位的基本原理研究。2019年9月至2019年10月，试制定位模块并进一步测试其性能。2019年11月至2019年12月，撰写研究总结报告、填写结题表并答辩。六、 拟利用资源（实验室、研究所、创新基地、实践基地、仪器设备、资料等）1. 拟需要利用学校机器人研究实验室。2. 需要激光测距仪和千分尺等测距装置。3. 需要学校数字化图书馆支持，以供查阅相关论文及资料。七、项目预期成果（调研报告、研究论文、申请专利、研制产品、开发软件、获奖证书、项目图片、项目鉴定等）1.制作简易LED投影定位模块。2.撰写论文。3.申请相关专利。八、经费预算序号支出项目金额（元）主要用途备注1市场调研3000问卷印刷、交通费、通讯费、咨询费等2实验材料费1600二极管、二极管安装装置、单片机、模块制作材料、工业相机等3论文版面费1400论文版面费4专利费2000实用型专利费总 计8000九、项目承诺1.本项目申报和材料撰写过程不存在学术不端行为。2.确保项目经费全部用于实施项目，开支范围主要包括设备费、材料费、办公用品费、测试化验加工费、印刷费、复印费、版面费、图书费、差旅费（须附调研报告）和会议费（附会议通知）等，遵照学校相关财务制度按期报销经费。3.保证项目按计划进行、取得预期成果；要积极参加创新创业大赛、勇于投入实践，参赛情况将作为项目锻炼和展示的重要内容。项目研究成果如论文、调研报告等应进行标注，标注内容为“合肥工业大学级项目（项目编号：）”。4.项目实施过程中，如因弄虚作假、管理不善造成经费使用不当、无故放弃项目、国家财产损失等现象，学校将视情节轻重收回部分或全部资助经费，情节严重的给予当事人及相关负责