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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 智能電子交通警察
- 來(lái)源：
- 第十一屆“挑戰(zhàn)杯”國(guó)賽作品
- 小類(lèi)：
- 機(jī)械與控制
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作A類(lèi)
- 詳細(xì)介紹：
- 本項(xiàng)目是一種服務(wù)類(lèi)仿人型機(jī)器人，涉及到了計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，單片機(jī)技術(shù)，傳感器技術(shù)，電工電子技術(shù)，機(jī)械設(shè)計(jì)等多學(xué)科知識(shí)。其功能可以實(shí)現(xiàn)模仿交通警察的肢體動(dòng)作指揮交通，代替交警站崗，緩解交通壓力；根據(jù)道路運(yùn)行情況做出智能判斷、人性化的控制通行時(shí)間，改善交通秩序，實(shí)現(xiàn)人性化管理；對(duì)違規(guī)車(chē)輛進(jìn)行自動(dòng)抓拍，并將圖片傳送至電腦儲(chǔ)存。首次將機(jī)器人、交通警察、信號(hào)燈控制系統(tǒng)、違章車(chē)輛抓拍系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合在一體，來(lái)完成一個(gè)具有多個(gè)特定功能的新型交通警察機(jī)器人。 該項(xiàng)目的技術(shù)關(guān)鍵一是讓機(jī)器人有足夠多的自由度，避免舵機(jī)之間相互運(yùn)作時(shí)的干涉影響，使機(jī)器人靈活準(zhǔn)確的模仿交警指揮動(dòng)作；二是采用了基于VFW體系的視頻捕獲系統(tǒng)來(lái)解決圖像采集問(wèn)題；三是針對(duì)控制信號(hào)燈通行時(shí)間的車(chē)流量信息采集問(wèn)題。 目前全國(guó)汽車(chē)保有量已達(dá)數(shù)千萬(wàn)輛，交通路口密集，交警人力有限，鑒于該項(xiàng)目具有模仿人體動(dòng)作生動(dòng)形象、協(xié)調(diào)性好，對(duì)道路車(chē)輛信息判斷及時(shí)、準(zhǔn)確，自動(dòng)拍攝系統(tǒng)反應(yīng)靈敏、圖像清晰，可以擴(kuò)大監(jiān)控時(shí)段和范圍、改善交通秩序，運(yùn)行可靠、成本低廉等特點(diǎn)，因而有很強(qiáng)的實(shí)用性和推廣前景。 服務(wù)類(lèi)機(jī)器人是未來(lái)機(jī)器人的發(fā)展方向，仿人型機(jī)器人也是當(dāng)代科技的研究熱點(diǎn)之一，是一個(gè)國(guó)家高科技綜合水平的重要標(biāo)志。今后我們將在現(xiàn)在的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出可以行走、可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話、可以聯(lián)網(wǎng)的機(jī)器人，為機(jī)器人技術(shù)開(kāi)辟出更加廣闊的發(fā)展空間。
作品圖片
作品專(zhuān)業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 目的：代替交警上崗指揮交通，緩解交通壓力；對(duì)違章車(chē)輛進(jìn)行拍照；實(shí)時(shí)監(jiān)控道路狀況，根據(jù)路況控制信號(hào)燈。 基本思路：設(shè)計(jì)可以模仿交警指揮交通、根據(jù)車(chē)流量作出判斷進(jìn)而控制放行時(shí)間、對(duì)違章車(chē)輛抓拍等功能的機(jī)器人。 創(chuàng)新點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)交通要道全天候監(jiān)控，將交警解脫出來(lái)；根據(jù)交通狀況控制通行時(shí)間，改善交通秩序；拍攝系統(tǒng)與現(xiàn)用系統(tǒng)相比成本大幅降低。 技術(shù)關(guān)鍵及主要技術(shù)指標(biāo)： 1. 模仿交警指揮動(dòng)作的關(guān)鍵是讓機(jī)器人有足夠的自由度，為此使用13個(gè)電機(jī)，活動(dòng)關(guān)節(jié)全部由微型伺服電機(jī)組成。微型伺服電機(jī)的工作電壓為4—6V，最大展角為180°，轉(zhuǎn)動(dòng)角度為-90°—90°，動(dòng)作偏差小于5°。為使機(jī)器人動(dòng)作協(xié)調(diào)并兼顧抓拍和調(diào)配通行時(shí)間，采用功能較強(qiáng)的16位單片機(jī)控制。 2. 對(duì)違章車(chē)輛進(jìn)行抓拍的關(guān)鍵問(wèn)題是圖像的采集和保存，我們采用了基于VFW體系的視頻捕獲系統(tǒng)來(lái)解決圖像采集問(wèn)題。VFW以消息驅(qū)動(dòng)方式對(duì)視頻設(shè)備進(jìn)行存取，視頻采集卡以動(dòng)態(tài)130萬(wàn)像素的傳輸速率將圖像實(shí)時(shí)傳遞給電腦，傳感器觸發(fā)0.2s以上時(shí)，由capSetCallback OnFrame（hWndCap, FrameCallbackProc)完成單幀視頻采集。調(diào)用capCaptureSequence（hWnd）將圖片保存到指定文件夾里。 3. 控制信號(hào)燈通行時(shí)間的前提是車(chē)流量信息采集。為保證采集的準(zhǔn)確性，共用12傳感器。采集較長(zhǎng)與超長(zhǎng)車(chē)隊(duì)信息的兩個(gè)傳感器安裝距十字路口50m和100m處，采集無(wú)車(chē)輛信息的傳感器安裝在十字路口處。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 科學(xué)性：綜合運(yùn)用了機(jī)械與智能控制的技術(shù)，其中涉及到了計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，單片機(jī)技術(shù)，傳感器技術(shù)，電工電子技術(shù)，機(jī)械設(shè)計(jì)等多學(xué)科知識(shí)，針對(duì)特定的場(chǎng)景來(lái)定義機(jī)器人的功能，注重理論聯(lián)系實(shí)際。 先進(jìn)性：首次將機(jī)器人、交通警察、信號(hào)燈控制系統(tǒng)、違章車(chē)輛抓拍系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合在一體，來(lái)完成一個(gè)具有多個(gè)特定功能的服務(wù)型交通警察機(jī)器人。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2009年5月 在河南省第七屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽科中榮獲一等獎(jiǎng)。
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 轉(zhuǎn)讓技術(shù)所有權(quán)或進(jìn)行技術(shù)合作
作品可展示的形式
- 模型、現(xiàn)場(chǎng)演示
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 使用說(shuō)明：電子交警的外觀設(shè)計(jì)成類(lèi)人形，著警裝，設(shè)置在十字路口，身體隨底盤(pán)可以轉(zhuǎn)動(dòng)180°，雙臂模仿交警做出標(biāo)準(zhǔn)的指揮動(dòng)作，頭部隨雙臂的動(dòng)作轉(zhuǎn)動(dòng)；用傳感器探測(cè)道路車(chē)流量，讓機(jī)器人綜合判斷后控制信號(hào)燈時(shí)間；在路口設(shè)置抓拍傳感器，其上電時(shí)間和信號(hào)燈的紅燈時(shí)間一致，對(duì)違章車(chē)進(jìn)行抓拍和存儲(chǔ)。 技術(shù)特點(diǎn)：機(jī)器人模仿人體動(dòng)作生動(dòng)形象、協(xié)調(diào)性好；對(duì)道路車(chē)輛信息作出及時(shí)、準(zhǔn)確判斷，根據(jù)路況改變信號(hào)燈時(shí)間；自動(dòng)拍攝系統(tǒng)反應(yīng)靈敏、圖像清晰。 優(yōu)勢(shì)：該項(xiàng)目外觀類(lèi)人形，且能夠模擬交警指揮動(dòng)作，威懾力強(qiáng)；能根據(jù)路況改變通行時(shí)間，實(shí)現(xiàn)人性化管理；能夠?qū)`規(guī)車(chē)輛抓拍和存儲(chǔ)；運(yùn)行可靠，成本低廉。 適應(yīng)范圍:道路十字路口 推廣前景：該項(xiàng)目可以擴(kuò)大監(jiān)控時(shí)段和范圍，改善交通秩序；運(yùn)行可靠，成本低廉，有很強(qiáng)的實(shí)用性和推廣前景。 市場(chǎng)分析及經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)：全國(guó)汽車(chē)保有量已達(dá)數(shù)千萬(wàn)輛，路口管理十分必要。交通路口密集，交警人力有限。鑒于該項(xiàng)目功能特點(diǎn)能夠解決或部分解決上述問(wèn)題，市場(chǎng)前景廣闊。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 從最初的工業(yè)機(jī)器人發(fā)展到現(xiàn)在，不論在技術(shù)方面，還是在材料方面，都已經(jīng)逐步成熟和完善。從社會(huì)需求的角度來(lái)講，隨著人們生活水平不斷的提高，工作節(jié)奏的加快，信息化的高速發(fā)展，社會(huì)保障和服務(wù)的需求也更加緊迫，服務(wù)的要求相應(yīng)也越來(lái)越高，相對(duì)應(yīng)的人力成本卻越來(lái)越高，這就迫切需要把機(jī)器人技術(shù)發(fā)展到服務(wù)領(lǐng)域。未來(lái)十年之內(nèi)，全球服務(wù)類(lèi)機(jī)器人的需求將會(huì)有明顯的增長(zhǎng)，在技術(shù)上會(huì)不斷創(chuàng)新，在使用領(lǐng)域方面也將不斷擴(kuò)展，以下是當(dāng)前涉及不同領(lǐng)域的服務(wù)型機(jī)器人簡(jiǎn)介： 導(dǎo)盲機(jī)器人：針對(duì)盲人的安全性進(jìn)行考慮，形狀類(lèi)似于一個(gè)小狗，能夠?qū)Φ缆飞线\(yùn)動(dòng)的車(chē)輛和行人等一些障礙進(jìn)行判斷和避讓?zhuān)龑?dǎo)盲人安全行走，大幅提高盲人行走時(shí)的安全性。 導(dǎo)游禮儀機(jī)器人：很多大公司為產(chǎn)品宣傳而制作出一些各種卡通形狀的機(jī)器人，可以跟人進(jìn)行簡(jiǎn)單的對(duì)話，介紹產(chǎn)品，有的還可以在賓館接待一些客人等等。 家務(wù)機(jī)器人：定期的對(duì)地毯和地板進(jìn)行清掃和吸塵，應(yīng)用傳感器，能夠把家具和人能識(shí)別出來(lái)，自動(dòng)的按照一種規(guī)律把地面全部得清掃干凈。 醫(yī)療機(jī)器人：在德國(guó)一些大學(xué)里面，面對(duì)如腰間盤(pán)突出這種病被識(shí)別以后，能夠自動(dòng)地用機(jī)器人來(lái)輔助進(jìn)行定位，進(jìn)行操作和手術(shù)，北航也開(kāi)發(fā)出了對(duì)人腦進(jìn)行定位和鉆孔工作的機(jī)器人，美國(guó)已經(jīng)有一千多例機(jī)器人對(duì)人眼球進(jìn)行手術(shù)。這方面還包括通過(guò)遙控操作的辦法，實(shí)現(xiàn)對(duì)人的胃腸進(jìn)行手術(shù)醫(yī)療機(jī)器人。 綜述：當(dāng)前國(guó)內(nèi)外的服務(wù)型機(jī)器主要涉及軍事，農(nóng)牧、金融、家庭服務(wù)、娛樂(lè)、助老助殘等方面，針對(duì)我們所做的的交通管理服務(wù)型機(jī)器人方面還比較薄弱。 目前，世界上至少有48個(gè)國(guó)家在研究和發(fā)展機(jī)器人，其中25個(gè)國(guó)家已涉足服務(wù)型機(jī)器人的開(kāi)發(fā)。在日本、北美和歐洲，迄今已有7種類(lèi)型計(jì)40余款服務(wù)型機(jī)器人進(jìn)入實(shí)驗(yàn)和半商業(yè)化應(yīng)用。從國(guó)際上來(lái)看，最近五年里，服務(wù)機(jī)器人的產(chǎn)品發(fā)展非常迅速，它的銷(xiāo)售量每年都在成倍地增長(zhǎng)。按照我國(guó)‘十一五’的規(guī)劃，服務(wù)型機(jī)器人作為先進(jìn)制造業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的一個(gè)重大項(xiàng)目和專(zhuān)題，國(guó)家立志要著重發(fā)展。我們制作的智能電子交通警察作為其中特色的一員，也會(huì)逐步發(fā)展，為人類(lèi)站崗服務(wù)于第一線。
