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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 新概念網(wǎng)絡(luò)型室內(nèi)體感服務(wù)系統(tǒng)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品
- 小類(lèi)：
- 信息技術(shù)
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作B類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 本作品設(shè)計(jì)了一個(gè)具有遠(yuǎn)程替身和室內(nèi)服務(wù)管家兩方面功能的室內(nèi)服務(wù)系統(tǒng)。以中央機(jī)器人為核心，以外圍的體感控制器和ZigBee網(wǎng)絡(luò)為支持?？梢詽M(mǎn)足人們對(duì)室內(nèi)服務(wù)智能化、人性化的需求。作品在保留傳統(tǒng)控制方法的基礎(chǔ)上增加了體感及語(yǔ)音控制設(shè)備，使得室內(nèi)服務(wù)和遠(yuǎn)程替身功能更加便于操作和使用。同時(shí)，遠(yuǎn)程替身可讓遠(yuǎn)程人員使用互聯(lián)網(wǎng)登錄中央機(jī)器人，通過(guò)機(jī)器人與室內(nèi)人員互動(dòng)，增強(qiáng)了遠(yuǎn)程社交的互動(dòng)性和真實(shí)性。
- 詳細(xì)介紹：
- 隨著人們生活水平的提高，對(duì)室內(nèi)服務(wù)系統(tǒng)功能的需求不斷變化。過(guò)去只強(qiáng)調(diào)方便快捷的室內(nèi)服務(wù)系統(tǒng)無(wú)法滿(mǎn)足人性化控制，遠(yuǎn)程社交,以及休閑娛樂(lè)的需求。而該作品能夠使身在異地的人以更為真切的方式與服務(wù)系統(tǒng)端的人進(jìn)行溝通，人性化的控制及娛樂(lè)功能也能使人們的身心得以放松。 本系統(tǒng)以一個(gè)中央機(jī)器人為核心，以外圍分布式ZigBee網(wǎng)絡(luò)與體感手套等設(shè)備為輔助。實(shí)現(xiàn)了室內(nèi)服務(wù)管家和遠(yuǎn)程替身兩大功能，是一套將基礎(chǔ)智能室內(nèi)服務(wù)，體感（手部動(dòng)作、語(yǔ)音等）控制，娛樂(lè)服務(wù)以及遠(yuǎn)程替身等功能相融合的室內(nèi)服務(wù)系統(tǒng)。本系統(tǒng)的室內(nèi)服務(wù)管家針對(duì)室內(nèi)人員設(shè)計(jì)，在傳統(tǒng)室內(nèi)服務(wù)基礎(chǔ)上增加了體感控制、娛樂(lè)服務(wù)等功能。室內(nèi)人員通過(guò)與機(jī)器人的交互，操作外圍設(shè)備對(duì)室內(nèi)電器進(jìn)行控制。而本系統(tǒng)的最大特點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程替身社交方式，通過(guò)體感手套以及網(wǎng)絡(luò)，身在異地的使用者能夠通過(guò)讓室內(nèi)機(jī)器人模擬自己的動(dòng)作,與室內(nèi)人員進(jìn)行更為真切地社交活動(dòng)。 現(xiàn)今我國(guó)老齡化問(wèn)題日趨嚴(yán)重。而子女忙于工作，無(wú)法照顧老年人。而本系統(tǒng)可以提供一種解決方案。首先利用系統(tǒng)的服務(wù)管家功能，老人可以享受舒適的室內(nèi)環(huán)境，并且可以減少部分家務(wù)勞動(dòng)。而子女可通過(guò)遠(yuǎn)程替身功能主動(dòng)的與老人交流，看護(hù)他們。隨著生活節(jié)奏加快，人們?nèi)ネ獾爻霾畛蔀榧页１泔?。如果此時(shí)辦公室又有緊急事務(wù)需要處理，身在異地的人便可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)登錄辦公室的服務(wù)系統(tǒng)，操作那里的替身機(jī)器人及時(shí)的處理問(wèn)題或與同時(shí)交流。當(dāng)然通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)登錄家里的服務(wù)系統(tǒng)，與家人交流也將變得更加方便、自由。 將慣性測(cè)量系統(tǒng)運(yùn)用于機(jī)器人手臂模擬方面的研究尚處于起步階段，更多的是將其運(yùn)用到無(wú)人機(jī)，模型飛機(jī)以及汽車(chē)駕駛安全方面，此類(lèi)傳感器在手提設(shè)備上也有所使用，但是主要是利用了加速計(jì)來(lái)進(jìn)行簡(jiǎn)單的慣性測(cè)量，無(wú)法做到多自由度高準(zhǔn)確度的姿態(tài)測(cè)量。將慣性測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)用于室內(nèi)設(shè)備的控制方面更是鮮見(jiàn)，因此對(duì)這種應(yīng)用方式的嘗試具有一定研究?jī)r(jià)值。在物聯(lián)網(wǎng)研究方面，將機(jī)器人與其相關(guān)聯(lián)的外圍設(shè)備同時(shí)作為整套物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的核心，運(yùn)用機(jī)器人強(qiáng)大的軟硬件去處理與傳輸數(shù)據(jù)，同時(shí)以一個(gè)機(jī)器人管家的形象去為操作者服務(wù)，在提高數(shù)據(jù)可讀性和操作者可控性的同時(shí)，更加增強(qiáng)了親和力，大大提升了人性化的程度。
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)
- ★作品發(fā)明目的 隨著人們生活水平的提高，對(duì)室內(nèi)服務(wù)系統(tǒng)功能的需求不斷變化。過(guò)去只強(qiáng)調(diào)方便快捷的室內(nèi)服務(wù)系統(tǒng)無(wú)法滿(mǎn)足人性化控制，遠(yuǎn)程社交,以及休閑娛樂(lè)的需求。而該作品能夠使身在兩地的人以更為真切的方式進(jìn)行溝通，人性化的控制及娛樂(lè)功能也能使人們的身心得以放松。 ★基本思路 本系統(tǒng)以中央機(jī)器人為核心，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程替身以及服務(wù)管家兩大功能。 遠(yuǎn)程替身 1.通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)，機(jī)器人成為操作人員在本地室內(nèi)的替身，操作人員可以通過(guò)機(jī)器人進(jìn)行工作和交流；2.體感手套可以讓機(jī)器人手臂模擬操作人員的手部動(dòng)作，做出更為真切的表現(xiàn)；3.對(duì)室內(nèi)的遠(yuǎn)程測(cè)控及手機(jī)端控制。 服務(wù)管家 1.通過(guò)網(wǎng)絡(luò)獲取室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)。同時(shí)提供安全保障服務(wù)；2.室內(nèi)人員可通體感手套，語(yǔ)音識(shí)別或環(huán)境數(shù)據(jù)自動(dòng)決策來(lái)控制設(shè)備。 ★創(chuàng)新點(diǎn) 1.遠(yuǎn)程替身為相隔兩地的使用者提供了一種互動(dòng)性更強(qiáng)的社交方式，這種方式在國(guó)內(nèi)尚無(wú)前例；2.利用姿態(tài)測(cè)量傳感器和彎曲傳感器等設(shè)備構(gòu)成的體感手套，可作為人體手臂姿態(tài)的輸出終端，并提供了一種全新的服務(wù)控制方案；3.互聯(lián)網(wǎng)與ZigBee網(wǎng)有機(jī)結(jié)合，利用ZigBee實(shí)現(xiàn)室內(nèi)測(cè)控，可以方便的安裝配置節(jié)點(diǎn)，同時(shí)具有室內(nèi)定位功能，利用互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)收集本地傳感器信息。 ★技術(shù)關(guān)鍵 1.基于慣性測(cè)量系統(tǒng)的算法實(shí)現(xiàn)2.基于.NET框架程序設(shè)計(jì)以及數(shù)據(jù)采集處理算法3.基于信號(hào)強(qiáng)度檢驗(yàn)的無(wú)線測(cè)距算法實(shí)現(xiàn)。 ★主要技術(shù)指標(biāo) 1.機(jī)器人系統(tǒng)電池平均續(xù)航時(shí)間120分鐘2.慣性測(cè)量系統(tǒng)輸出航向角的平均誤差為5°
科學(xué)性、先進(jìn)性
- ★科學(xué)性 本項(xiàng)目結(jié)合實(shí)際需求，將多種技術(shù)相結(jié)合。主要體現(xiàn)在以下幾部分： 1.遠(yuǎn)程替身機(jī)器人在原有的視頻聊天的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，可以將網(wǎng)絡(luò)上虛擬的社交活動(dòng)具體化；2.通過(guò)體感手套完成對(duì)操作人員手臂動(dòng)作的模擬，增強(qiáng)替身機(jī)器人的互動(dòng)性，并且提供了人性化的控制及娛樂(lè)方式；3.通信協(xié)議融合了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)低功耗組網(wǎng)方便和互聯(lián)網(wǎng)速率高傳輸遠(yuǎn)的優(yōu)點(diǎn)，有效適應(yīng)數(shù)據(jù)采集傳輸處理環(huán)節(jié)的不同特點(diǎn)，提高了資源的利用效率；4.多媒體數(shù)據(jù)獲取及機(jī)器人控制信息轉(zhuǎn)發(fā)，需要等待且隨機(jī)啟動(dòng)。采用服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)以上功能，利用其自動(dòng)啟動(dòng)。后臺(tái)運(yùn)行的優(yōu)勢(shì)，很好的解決上述問(wèn)題；5.可通過(guò)手機(jī)控制系統(tǒng)，增強(qiáng)實(shí)用性。 ★先進(jìn)性 1.體感手套使用了慣性測(cè)量系統(tǒng)，在保持其原有特性的基礎(chǔ)上，提高了通用性，使其融入到人們的日常生活中，擴(kuò)展了其應(yīng)用；2.傳感器網(wǎng)絡(luò)融合了傳感器技術(shù)，通信技術(shù)以及分布控制的特點(diǎn)。能夠協(xié)作處理信息，降低了布網(wǎng)、建網(wǎng)的復(fù)雜程度；3.科技查新結(jié)果說(shuō)明，國(guó)內(nèi)外尚未研究出擁有替身機(jī)器人，體感控制，體感交互手套的室內(nèi)服務(wù)系統(tǒng)。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 1.該作品在校級(jí)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽中獲得“特等獎(jiǎng)”（證書(shū)見(jiàn)附加材料) 2.該作品在第八屆高新區(qū)“挑戰(zhàn)杯”陜西省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽中獲得“特等獎(jiǎng)”（證書(shū)見(jiàn)附加材料) 3.在教育部G10查新工作站通過(guò)國(guó)內(nèi)外科技查新（證明見(jiàn)附加材料） 4.該作品中涉及“體感控制”方面的技術(shù)于2011年5月26日同陜西裕源實(shí)業(yè)有限公司簽訂技術(shù)轉(zhuǎn)讓協(xié)議。（轉(zhuǎn)讓合同見(jiàn)附加材料） 5.該作品于2011年3月在電信科學(xué)技術(shù)第十研究所科技開(kāi)發(fā)公司進(jìn)行試用，效果良好。（證明見(jiàn)附加材料）
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 該作品中涉及“體感控制”方面的技術(shù)已轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品，現(xiàn)場(chǎng)演示，圖片，視頻
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)
- ★技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì) 1.新穎而全面的室內(nèi)服務(wù)系統(tǒng)2.新穎的遠(yuǎn)程交流方式3.多用途交互體感手套4.多系統(tǒng)多傳感協(xié)同工作。 本系統(tǒng)適用于各類(lèi)室內(nèi)環(huán)境，滿(mǎn)足人們不同層次的要求。各項(xiàng)功能可以進(jìn)行組合，以適應(yīng)不同室內(nèi)環(huán)境的需求。適合家庭，學(xué)校及辦公場(chǎng)所等場(chǎng)合使用。 ★推廣前景,市場(chǎng)分析以及效益預(yù)測(cè) 高質(zhì)量的生活，舒適安全的室內(nèi)環(huán)境，豐富精彩的娛樂(lè)社交活動(dòng)，是每個(gè)人都渴望擁有的。整套系統(tǒng)關(guān)注了多方面的需求，由多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的子系統(tǒng)組成，可根據(jù)用戶(hù)的不同需求進(jìn)行定制，以提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。其中遠(yuǎn)程替身機(jī)器人可為多種人群所廣泛接受，例如在異地出差的人可通過(guò)該系統(tǒng)看管家中兒童，與家人交流；患有重病的學(xué)生可通過(guò)該機(jī)器人與正常的兒童一樣去學(xué)校接受教育。該系統(tǒng)功能覆蓋面廣，適用性強(qiáng)，其表現(xiàn)形式獨(dú)具特點(diǎn)?？蛇m應(yīng)不同的室內(nèi)環(huán)境及消費(fèi)人群，針對(duì)當(dāng)前不斷提升的市場(chǎng)需求，具有較大的市場(chǎng)潛力。整套系統(tǒng)的成本1萬(wàn)元左右，預(yù)售價(jià)3萬(wàn)元左右，它在國(guó)內(nèi)外都將擁有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 隨著智能室內(nèi)服務(wù)系統(tǒng)概念的普及，這種體系的服務(wù)系統(tǒng)已經(jīng)成為近幾年全球信息服務(wù)業(yè)發(fā)展的一個(gè)熱點(diǎn)。本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)之初就具有兼容性和可裁剪性，便于功能定制。在實(shí)現(xiàn)智能家居傳統(tǒng)功能以外，更加關(guān)注社交，娛樂(lè)方面的應(yīng)用與融合。涉及層面更加立體，將體感設(shè)備賦予更多應(yīng)用，較為符合人性化主題。 1.遠(yuǎn)程替身機(jī)器人方面國(guó)內(nèi)暫無(wú)在研遠(yuǎn)程替身體感服務(wù)機(jī)器人的項(xiàng)目。在國(guó)外，來(lái)自ANYBOTS的替身機(jī)器人QB采用先進(jìn)的硬件設(shè)備，能夠在你無(wú)法趕到辦公室參加下一場(chǎng)會(huì)議時(shí)代表你出席,或者代替一家公司“虛擬地”出席一個(gè)在偏遠(yuǎn)位置舉辦的活動(dòng)。但是其本質(zhì)上是一個(gè)有輪子的遠(yuǎn)程會(huì)議系統(tǒng)，替身服務(wù)功能的臨場(chǎng)感具有一定的局限，無(wú)法讓它模擬人類(lèi)手臂的動(dòng)作以增強(qiáng)其功能。因此，QB使用范圍就被縮小了，同時(shí)由于其成本價(jià)高達(dá)15000美金也使它的性?xún)r(jià)比及可推廣性都受到了限制。在日本大阪大學(xué)開(kāi)發(fā)的“雙子機(jī)械人”則是一種專(zhuān)屬替身機(jī)器人，機(jī)器人模擬特定使用者表情，其成本較高。同時(shí)制作這種完全類(lèi)人的機(jī)器人，容易掉入機(jī)器人技術(shù)專(zhuān)家所稱(chēng)的“詭異之谷”中，因此這種設(shè)計(jì)方式在當(dāng)前社會(huì)的推廣受到了一定的局限。 2.體感手套和手臂動(dòng)作模擬方面，在國(guó)內(nèi)外均有較為成熟的技術(shù)，例如通過(guò)數(shù)據(jù)手套進(jìn)行手勢(shì)識(shí)別的研究，這類(lèi)研究多使用彎曲傳感器，因此可以進(jìn)行手勢(shì)識(shí)別。密歇根大學(xué)曾提出將雙軸加速度計(jì)應(yīng)用于鼠標(biāo)的概念；香港中文大學(xué)的MIDS系統(tǒng)；東南大學(xué)的“遙操作機(jī)器人系統(tǒng)及多指靈巧手的設(shè)計(jì)與算法研究”等，但將體感手套和手臂動(dòng)作模擬結(jié)合應(yīng)用在替身機(jī)器人及室內(nèi)控制方面是尚未出現(xiàn)。 3.室內(nèi)服務(wù)管家方面目前研究機(jī)構(gòu)與公司的設(shè)計(jì)多為室內(nèi)設(shè)備的監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，未見(jiàn)關(guān)于解決用戶(hù)的生活?yuàn)蕵?lè)以及社交問(wèn)題的設(shè)計(jì)或產(chǎn)品。中國(guó)聯(lián)通正在研制名為“WO寶貝”的家庭智能服務(wù)機(jī)器人，將其作為一個(gè)家庭服務(wù)中心。它在安全保障，室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)等方面較完善。但娛樂(lè)和社交方面有所局限。智能家居領(lǐng)軍品牌海爾U-home，其物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)以家電為單位，其優(yōu)點(diǎn)是各節(jié)點(diǎn)與家電性能參數(shù)結(jié)合，家電集成度高，但也有一定的局限性：與舊家電兼容性較低，與其它品牌兼容性較低；室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)功能受到家電擺放位置的影響，無(wú)法靈活配置；通信接口較少，用戶(hù)無(wú)法集中處理數(shù)據(jù)。體感智能家居控制方面，微軟公司計(jì)劃將游戲控制器Kinect用于室內(nèi)控制。這種體感控制器設(shè)計(jì)先進(jìn)，不需人員佩戴任何設(shè)備。但它對(duì)光線要求較高且識(shí)別范圍較小。
