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基本信息
- 項目名稱：
- “小管家”基于多種傳感器的車型機器人
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 隨著人們生活水平的不斷提高，智能機器人已經(jīng)開始進(jìn)入到各種服務(wù)行業(yè)。相信智能服務(wù)型機器人將會受到越來越多的歡迎?！靶」芗摇敝悄軝C器人定位于家庭、公共室內(nèi)場所等全方位服務(wù)，對房間地板進(jìn)行打掃清潔，減輕人們的負(fù)擔(dān), 實時監(jiān)測室內(nèi)溫濕度等環(huán)境各項指標(biāo)并實時顯示出來，對室內(nèi)煤氣泄漏、煙霧等安全隱患做出反應(yīng)，通過無線裝置對相關(guān)電源斷電，避免危險的進(jìn)一步發(fā)生，打造出一個安全、舒適的家庭環(huán)境。
- 詳細(xì)介紹：
- “小管家”機器人集成紅外、超聲波、濕度、溫度、煙霧、煤氣等多種傳感器，且具有對外通信的無線發(fā)射功能。在硬件上采用當(dāng)今最流行的32位CPU—ARM lpc2132做為主控制器，軟件部分則是建立在強大的實時操作系統(tǒng)ucosII上。用來處理周圍復(fù)雜的環(huán)境因素。 當(dāng)“小管家”智能型機器人工作在清掃模式時,不僅能清潔吸塵，而且智能識別垃圾大小，對于較大垃圾，采用2自由度和6自由度機械臂配合將其撿起，放在自身的回收箱中，細(xì)小雜物則直接吸進(jìn)體內(nèi)，能自動躲避在行進(jìn)過程中遇到的任何障礙物。 在工作環(huán)境監(jiān)測模式下，“小管家”能實時精確監(jiān)測周圍環(huán)境的溫度、濕度、煙霧、煤氣等參數(shù)，并顯示出來，如果發(fā)生煤氣泄漏、火災(zāi)煙霧等危險情況，立即進(jìn)行聲光報警，提醒主人注意安全，消除安全隱患。然后通過自身的無線發(fā)射裝置，向與“小管家”機器人配套的無線接收智能聯(lián)動裝置發(fā)射無線報警信號，使接收智能聯(lián)動裝置切斷家里電源，避免危險的進(jìn)一步發(fā)生。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 一、創(chuàng)新點： 1、“小管家”在硬件上采用當(dāng)今最流行的32位CPU——ARM lpc2132做為主控制器，用以處理復(fù)雜的算法。 2、軟件部分則是建立在強大的可剝奪實時操作系統(tǒng)ucosII上，來應(yīng)對周圍復(fù)雜的環(huán)境。 3、對于檢測到煙霧、煤氣等情況配套有J04V 315M HZ無線接收智能聯(lián)動裝置能對所有家用電器斷電。 二、技術(shù)關(guān)鍵 1、智能尋覓較大垃圾，由2自由度機械爪配合，6自由度機械臂自動撿起放到回收箱。 2、微小垃圾顆粒直接吸進(jìn)體內(nèi)吸塵器。 3、加入路徑規(guī)劃算法，能將設(shè)置區(qū)域內(nèi)的所有地方打掃干凈 4、使用自動控制的原理，檢測周圍環(huán)境并實時反饋給處理器來產(chǎn)生響應(yīng)對策。 三、主要技術(shù)指標(biāo)： 1、靈敏的紅外檢測系統(tǒng)，反應(yīng)速度最小至10ms。 2、精確的超聲波測距避障系統(tǒng)，距離誤差達(dá)到0.5cm級。 3、環(huán)境溫度、濕度測量及顯示，采用DHT11數(shù)字型濕度傳感器，濕度誤差 1%RH,溫度檢測使用DS18B20，誤差小于0.5℃。 4、穩(wěn)定的火災(zāi)、煙霧及煤氣檢測報警系統(tǒng)，反應(yīng)時間小于0.1S。 5、采用F50P 315M HZ無線發(fā)射裝置，避開手機等其它無線發(fā)射模塊頻率，而且有自己的通信協(xié)議，有效防止干擾，發(fā)射距離達(dá)500m，完全滿足家庭、公共場合等的使用范圍。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- “小管家”機器人集紅外、超聲波、濕度、溫度、煙霧、煤氣等多種傳感器于一體，并且具有對外無線通信功能。其使用了嵌入式領(lǐng)域應(yīng)用廣泛、處理能力極強的32位ARM處理器LPC2132，軟件采用實時性操作系統(tǒng)ucosII，來協(xié)調(diào)機器人自身復(fù)雜的機械控制及處理周圍復(fù)雜未知的環(huán)境因素。 市場上雖已有自主吸塵機器人，但是其只能吸塵，并沒有清除家庭或者公共場所較大垃圾的功能。而且缺少檢測周圍環(huán)境等的貼心服務(wù)功能，當(dāng)我們的“小管家”智能型機器人工作在清掃模式時,不僅能清潔吸塵，而且智能識別垃圾大小，對于較大垃圾，采用2自由度和6自由度機械臂配合將其撿起，放在自身的回收箱中，細(xì)小雜物直接吸進(jìn)體內(nèi)。更能自動躲避在行進(jìn)過程中遇到的障礙物。在環(huán)境監(jiān)測模式，“小管家”能實時精確監(jiān)測周圍環(huán)境的溫度、濕度等參數(shù)，并實時顯示，如發(fā)生煤氣泄漏、火災(zāi)煙霧等危險情況，能立即進(jìn)行聲光報警，提醒主人注意安全。然后通過自身的無線發(fā)射裝置，向無線接收智能聯(lián)動裝置發(fā)射報警信號，自動切斷相關(guān)電源，避免災(zāi)難的進(jìn)一步發(fā)生。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 2010年12月獲得洛陽理工學(xué)院第三屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽一等獎 2011年6月獲得第九屆“挑戰(zhàn)杯”河南省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽一等獎
作品所處階段
- 研制成功
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 技術(shù)入股
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品 、現(xiàn)場演示
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- “小管家”分為兩種模式：一種是監(jiān)測模式；一種是清掃模式。當(dāng)打開機器人電源時，自動進(jìn)入環(huán)境監(jiān)測模式，實時監(jiān)測溫濕度等環(huán)境變量，并呈現(xiàn)出來，對有安全隱患的情況作出反映，避免危險的進(jìn)一步發(fā)生。 如果需要清理地面衛(wèi)生，然后進(jìn)入清掃模式，然后開始自動清理環(huán)境中的垃圾、雜物。智能區(qū)分障礙物、較大垃圾、顆粒碎屑等不同物體，并且采用采取不同的處理方式， 近年來，隨著智能機器人技術(shù)的迅速發(fā)展，機器人的應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷地擴大。并且隨著人們生活質(zhì)量的日益提高，智能機器人已經(jīng)開始進(jìn)入各種服務(wù)行業(yè)。由智能機器人代替人來完成清潔衛(wèi)生、環(huán)境檢測、排除安全隱患等人們關(guān)心的各項任務(wù)，不僅是一項極具應(yīng)用前景的高新技術(shù)行業(yè)，而且也是智能機器人目前研究的一個重要熱點。相比于大型的清潔工具如吸塵器，要受電源線長度的困擾，掃帚也需要浪費人的體力及時間?！靶」芗摇比詣印⒏咝?、智能的工作方式，可以迅速完成這些困擾人們的體力勞動，服務(wù)于家庭、公共場所等，應(yīng)用前景十分廣泛。
同類課題研究水平概述
- 隨著人類的發(fā)展,科技的進(jìn)步,人們在生活中的對各種產(chǎn)品的需求,現(xiàn)今的新型產(chǎn)品層出不窮,讓人目不暇接,有的卻是曇花一現(xiàn),而機器人這向個字眼現(xiàn)在對我們來說并不陌生,之前接受只是在科幻片里,不再只是出現(xiàn)軍事,航空這些高危險的環(huán)境中為人類完成任務(wù),現(xiàn)在卻是隨處可見, 并且機器人的定義也變得越來越廣泛了,不再只是類似人類形狀的機器物就叫機器人。 清潔機器人又稱智能吸塵機器人或自動吸塵器，它是目前家用電器領(lǐng)域最具挑戰(zhàn)性的熱門研發(fā)課題，但是難度極大。比如日本日立自上世紀(jì)八十年代后期便開始研發(fā)，至今尚未有成熟的產(chǎn)品面世；其它日本松下、韓國三星、LG、Hanool Robotics、瑞典伊萊克斯、荷蘭飛利浦、德國Karcher、英國Dyson、澳大利亞Floorbotics、美國Eureka及iRobot、Evolution Robotic、臺灣聯(lián)騰電子等公司均在或曾積極開發(fā)并提供了一些樣品或小批量產(chǎn)品。有的如玩具般在房間內(nèi)隨機移動，有的能在單個房間內(nèi)較簡單地以一定的路線移動（不能100％走遍）并能自動充電（如伊萊克斯的Trilobite），有的還能在垃圾回收站清理掉內(nèi)部垃圾（如karcher），有的計劃在近幾年上市（如日立、三星、LG等），有的熱了一陣但最近沒有了消息（如松下、Eureka等），有的已經(jīng)放棄（如Dyson）。其它還有一些公司或團隊也正熱衷于開發(fā)這個產(chǎn)品，不一一列舉，美國甚至有這方面的比賽，至于國內(nèi)，哈工大曾經(jīng)與海爾合作從事這個項目的開發(fā)，但由于種種因素的限制，項目失敗了；目前，蘇州泰怡凱與浙江大學(xué)仍在合作研制，但進(jìn)展緩慢；珠海德豪潤達(dá)也開始涉及這個領(lǐng)域，但困難重重。 移動機構(gòu)是清潔機器人的主體，決定了清潔機器人的運動空間，一般采用輪式結(jié)構(gòu)。傳感器系統(tǒng)一般采用超聲波傳感器、紅外光電傳感器等構(gòu)成多傳感器系統(tǒng)。隨著近年來控制技術(shù)、傳感技術(shù)以及移動機器人技術(shù)等技術(shù)的迅速發(fā)展,智能清潔機器人控制系統(tǒng)的研究和開發(fā)已具備了堅實的基礎(chǔ)和良好的發(fā)展前景?，F(xiàn)在的智能清潔機器人通過軟硬件的合理設(shè)計，使其能夠自動避開障礙物，實現(xiàn)一般家居環(huán)境下的自主清潔工作。 如果要體現(xiàn)的更智能化，更人性化，那么其它必要且貼心的功能就更應(yīng)該具備，比如檢測室內(nèi)環(huán)境狀況，危險應(yīng)急處置措施等，讓服務(wù)于家庭或公共場合的機器人更能體現(xiàn)自身的價值。 相信功能強大的“小管家”將會有有十分廣闊的應(yīng)用及市場前景。
