大學(xué)生實踐創(chuàng)新訓(xùn)練申報表王俊

1、附件2：江蘇省高等學(xué)校大學(xué)生實踐創(chuàng)新訓(xùn)練計劃項目申報表推薦學(xué)校：（蓋章）項目名稱：基于3G網(wǎng)絡(luò)的遠程視頻測控智能機器人的設(shè)計與實現(xiàn)項目類型： 重點項目 一般項目 指導(dǎo)項目所屬一級學(xué)科名稱：項目負責(zé)人：陳 曦聯(lián)系電話：指導(dǎo)教師：王 俊聯(lián)系電話：申報日期：2013-4-23江蘇省教育廳 制二一三年三月項目名稱基于3G網(wǎng)絡(luò)的遠程視頻測控機器人的設(shè)計與實現(xiàn)項目所屬一級學(xué)科項目所屬二級學(xué)科項目類型（）重點項目 （ ）一般項目 （ ）指導(dǎo)項目項目實施時間起始時間： 2013 年 4月 完成時間：2014年 4 月項目簡介(100字以內(nèi)）基于3G移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，遠程遙控輪式機器人運動，并通過機器人無線傳輸?shù)囊?/p>

2、頻圖像，實時的調(diào)整運動軌跡，使機器人準確的進入預(yù)定工作環(huán)境。當(dāng)?shù)竭_工作區(qū)域后，啟動傳感模塊，感應(yīng)周圍環(huán)境，并將測試數(shù)據(jù)及現(xiàn)場采集視頻圖像實時的傳輸?shù)娇刂贫孙@示。申請人或申請團隊姓名年級學(xué)號所在院系/專業(yè)聯(lián)系電話E-mail主持人陳曦大二電子信息技術(shù)指 導(dǎo) 教 師第一指導(dǎo)教師姓名王俊單位電子與信息技術(shù)系年齡32專業(yè)技術(shù)職務(wù)講師主要成果1、 指導(dǎo)學(xué)生獲得2012年江蘇省高職院校職業(yè)技能大賽二等獎。2、 連續(xù)兩年指導(dǎo)學(xué)生獲得2009、2010年度江蘇省高等學(xué)校優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計二等獎。3、指導(dǎo)江蘇省高等學(xué)校大學(xué)生實踐創(chuàng)新訓(xùn)練項目3項（2008、2009、2011）4、主持完成院級課題5項。5、主持省級教改

3、課題1項。第二指導(dǎo)教師姓名黃正軍單位電子與信息技術(shù)系年齡56專業(yè)技術(shù)職務(wù)高級工程師主要成果1、1998 DHZ高頻保護通話裝置 主持設(shè)計2、2002 GSF-9高頻保護收發(fā)信機 主持設(shè)計 （ 2003年度南京市科技進步三等獎）3、2004 GKA300型變電站綜合自動化 主持設(shè)計一、申請理由（包括自身具備的知識條件、自己的特長、興趣、已有的實踐創(chuàng)新成果等）已具備的知識條件：模擬電路、數(shù)字電路、單片機技術(shù)、通信原理、高頻電路、移動通信系統(tǒng)等。已具備完成本創(chuàng)新項目的知識貯備和實踐技能。特長、興趣愛好：對于電子、通信產(chǎn)品有了濃厚的興趣，非常渴望了解并掌握電子產(chǎn)品設(shè)計、制作生產(chǎn)的流程。尤其是目前日益發(fā)

4、展的電子行業(yè)對人才的要求的不斷改變，促使著我們不斷的學(xué)習(xí)新知識，新技能。已有實踐創(chuàng)新成果：參加2013年江蘇省高等職業(yè)院校技能大賽電子產(chǎn)品設(shè)計與制作比賽，獲得二等獎。二、項目方案具體內(nèi)容包括：1、 項目研究背景（國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及研究意義、項目已有的基礎(chǔ)，與本項目有關(guān)的研究積累和已取得的成績，已具備的條件，尚缺少的條件及方法等）（1） 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀近年來，機器人遠程測控技術(shù)在國內(nèi)發(fā)展勢頭迅猛，各類機器人大賽層出不窮。作為科技發(fā)展的前沿，很多高等院校都成立了機器人研究所，開展了各種類型機器人技術(shù)的研究與產(chǎn)品開發(fā)。2011年3月，東南大學(xué)機器人傳感與控制技術(shù)研究所研制出一臺核化偵察與應(yīng)急處理遙

5、控操作機器人，可以在核輻射和有毒有害環(huán)境下協(xié)助人類救險。該機器人重30公斤、長85厘米，渾身漆黑。機器人采用遠程操作的方式，正常情況下，在5公里范圍內(nèi)可以對機器人進行遠程操控，遇到復(fù)雜的障礙物，也能達到1公里以上。機器人本身具備數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和圖像傳輸系統(tǒng)，能夠進行實時的數(shù)據(jù)與視頻圖像的傳輸。在國防和公共安全領(lǐng)域,遠程遙控機器人也多有建樹。由中國航天科工集團公司自主研制第二代排爆機器人“雪豹10”已于2010年參加了珠海航展?！把┍?0”車體可進行前后擺臂，并根據(jù)地形，改變履帶形狀，從而完成不同地形的行走命令，如平地行走、跨越溝壑、上下樓梯等。機械手是排爆機器人的另一個關(guān)鍵部位。小到手機，大到1

6、0公斤的鐵塊，第二代排爆機器人“雪豹10”都可以牢牢抓起，并按指令運送到指定位置。在機器人遠程測控技術(shù)的發(fā)展上，美國、日本和西歐走在世界的前列。具有遠程測控功能的機器人在發(fā)達國家已經(jīng)深入到民用、工業(yè)以及軍用的方方面面。作為機器人技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者美國，在各種類型的機器人產(chǎn)品中都有杰出表現(xiàn)。這其中作為著名的要屬軍事用途的機器人。比如赫赫有名的美國無人機系統(tǒng)“全球鷹”無人偵察機、“捕食者”無人機、“獵人”無人機已經(jīng)歷過戰(zhàn)場的考驗，成績非常顯著。通過全球衛(wèi)星通信系統(tǒng)，指揮者可以在美國本土遙控遠在幾千里外的無人機進行偵察，監(jiān)視和作戰(zhàn)。（2） 研究意義人類對自然界的認識和機器人應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴大，不可避免出現(xiàn)

7、一些相對比較惡劣的工作環(huán)境，有的甚至是有毒！比如，火山探險、深海探密、空間探索，軍事場地巡邏、偵察、監(jiān)視，在生物、化學(xué)、核試驗場地作業(yè)、噴漆等。危險的環(huán)境，對操作人員的人身安全和身心健康造成極大危害，有時甚至導(dǎo)致死亡。因此很多在該環(huán)境下對現(xiàn)場工作機器人的控制方式已從傳統(tǒng)的現(xiàn)場控制方式發(fā)展到遠程控制方式。隨著機器人的廣泛應(yīng)用，基于無線網(wǎng)絡(luò)通信的移動機器人遠程測控技術(shù)也將廣泛應(yīng)用于上述行業(yè)，如工業(yè)上危險地區(qū)的標本采樣和故障處理，國防上無人駕駛戰(zhàn)車等。此外軍事應(yīng)用領(lǐng)域，移動機器人被寄予替代人類自動執(zhí)行某些日常性與危險性軍事任務(wù)的厚望，如軍事場地巡邏、偵察、監(jiān)視及在生物、化學(xué)和核試驗場地作業(yè)等；另外隨

8、著人口老化和工作、生活節(jié)奏的加快，人類在服務(wù)性行業(yè)迫切需要助手，無論是家庭、醫(yī)院，還是在賓館、商場，都有機器人遠程控制技術(shù)的用武之地。機器人遠程測控技術(shù)的研究和應(yīng)用對人類生活大有裨益，特別是基于3G移動網(wǎng)絡(luò)的機器人遠程測控技術(shù)的研究更是富有意義和使用價值。（3） 已有基礎(chǔ)及具備條件通過前期的專業(yè)課程的學(xué)習(xí)和技能訓(xùn)練，掌握了電子產(chǎn)品設(shè)計的基本理論與方法，能夠熟練運用相關(guān)的儀器儀表進行電子線路的檢測，并且基本掌握系統(tǒng)設(shè)計的相關(guān)軟件的操作與使用。同時具備了大量的與本項目相關(guān)的書籍資料及視頻教學(xué)資源，為本項目的開展奠定了牢固的技術(shù)基礎(chǔ)。還擁有完整的機器人機構(gòu)設(shè)計方案及成功實例，大大減少了系統(tǒng)設(shè)計復(fù)雜度

9、。負責(zé)本項目的指導(dǎo)教師具有較高的科研技術(shù)水平，曾經(jīng)完成過多個相關(guān)課題項目，具有豐富的電子產(chǎn)品開發(fā)經(jīng)驗，為本項目的順利開展提供有效可靠的保障。（4） 項目難點 關(guān)于視頻傳輸?shù)拇笕萘繑?shù)據(jù)通信的相關(guān)理論和實踐以及操控的延時特性是本項目中兩個最大難點，需要投入大量的時間和精力。2、項目研究目標及主要內(nèi)容（1）研究目標基于3G移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，遠程遙控輪式機器人運動，并通過機器人無線傳輸?shù)囊曨l圖像，實時的調(diào)整運動軌跡，使機器人準確的進入預(yù)定工作環(huán)境。當(dāng)?shù)竭_工作區(qū)域后，啟動傳感模塊，感應(yīng)周圍環(huán)境，并將測試數(shù)據(jù)及現(xiàn)場采集視頻圖像實時的傳輸?shù)娇刂贫孙@示。（2）主要內(nèi)容整個系統(tǒng)分為兩個子系統(tǒng)：遠程控制端與測控機器人

10、，兩者通過3G移動通信網(wǎng)實行準雙工通信。主要完成測控機器人的硬件電路和機械機構(gòu)的設(shè)計與制作，以及功能配套的程序。遠程控制端的是以Android智能手機為硬件平臺，通過設(shè)計遙測應(yīng)用軟件，實現(xiàn)遠程視頻測控功能。遠程控制端主要功能：（1）對機器人運動狀態(tài)機軌跡進行遠程控制（通過多點觸摸屏進行操作）；（2）接收機器人回傳的視頻圖像信號，在液晶屏上實時顯示，并根據(jù)圖像信息，對移動平臺運行姿態(tài)調(diào)整，使之順利的到達指定工作區(qū)域；（3）接收移動平臺回傳的環(huán)境測試數(shù)據(jù)，并實時在液晶屏上顯示出來。測控機器人主要功能：（1）接收控制指令，根據(jù)要求進行相應(yīng)運動。（2）啟動攝像模塊，采集視頻圖像。壓縮后的無線視頻數(shù)據(jù)流

11、發(fā)送至控制子系統(tǒng)中。（3）啟動傳感器模塊，采集工作區(qū)域的相關(guān)環(huán)境數(shù)據(jù),不間斷發(fā)送至控制子系統(tǒng)中。存儲模塊3G移動通信網(wǎng)絡(luò) 環(huán)境參數(shù)顯示模塊 視頻圖像顯示模塊 控制指令區(qū) 姿態(tài)調(diào)整區(qū) 3G通信模塊 3G通信模塊 視頻采集壓縮模塊 驅(qū)動電機模塊 嵌入式控制核心平臺 傳感器模塊 遠程控制端測控機器人3、項目創(chuàng)新特色概述伴隨著3G移動通信網(wǎng)絡(luò)的深入推廣，作為最大的無線通信網(wǎng)，蜂窩移動通信系統(tǒng)為機器人遠程控制技術(shù)的進一步發(fā)展提供了完備的軟硬件條件。通過將3G通信網(wǎng)絡(luò)與機器人遠程測控系統(tǒng)相融合，真正實現(xiàn)在任何地方、任何時間對機器人實時的監(jiān)測與遠距離操控。4、項目研究技術(shù)路線（1）細化系統(tǒng)框圖，將系統(tǒng)劃分成

12、多個子模塊；（2）基于S3C2440核心開發(fā)板選取相應(yīng)的外部功能模塊（視頻采集模塊、環(huán)境參數(shù)采集模塊），并進行相應(yīng)接口電路的設(shè)計與制作；（3）搭建并調(diào)試機器人硬件平臺，并進行程序代碼的編寫及聯(lián)調(diào)。（4）編寫基于Android4.0操作系統(tǒng)測控應(yīng)用軟件。5、研究進度安排2013.42013.5進行系統(tǒng)原理的學(xué)習(xí)，細化系統(tǒng)實現(xiàn)框圖；2013.52013.7熟悉S3C2440嵌入式核心開發(fā)板的使用，熟悉相關(guān)的軟件操作方法以及相關(guān)接口的工作原理，能夠熟練安裝卸載開發(fā)板的操作系統(tǒng)及相關(guān)應(yīng)用軟件；2013.72013.8開展外圍擴展電路的設(shè)計，進行相關(guān)的PCB制圖及制板，并完成硬件電路的調(diào)試；2013.8

13、2013.10進行測控機器人的機構(gòu)搭建，開展實施視頻、環(huán)境參數(shù)的采集與發(fā)送的程序設(shè)計與編寫，將PC機作為數(shù)據(jù)的接收端（通過與計算機軟件專業(yè)的教師協(xié)作完成）；2013.112014.1進行基于Android操作系統(tǒng)的應(yīng)用軟件的編寫與調(diào)試；2014.22014.3進行整個系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)，實現(xiàn)設(shè)定功能；2014.32014.4完成相關(guān)技術(shù)報告以及撰寫相關(guān)論文。6、項目組成員分工陳曦作為整個小組主持人，負責(zé)整個系統(tǒng)框架的搭建以及測控機器系統(tǒng)的硬件設(shè)計與制作以及環(huán)境采集模塊的程序代碼的編寫與調(diào)試，還要主持完成相關(guān)論文的撰寫。并負責(zé)視頻采集，編解碼和高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)某绦虼a的編寫與調(diào)試，以及Android應(yīng)用程

14、序顯示部分的代碼編寫。還需要基于Android操作系統(tǒng)的應(yīng)用軟件的主體程序的編寫與調(diào)試，以及相關(guān)電路圖、PCB圖以及相關(guān)文件資料的撰寫工作三、學(xué)校提供條件（包括項目開展所需的實驗實訓(xùn)情況、配套經(jīng)費、相關(guān)扶持政策等）實驗實訓(xùn)情況：作為省級示范實驗實訓(xùn)基地，電工電子實驗中心具備完善的實驗實訓(xùn)條件，基本涵蓋了本專業(yè)所有專業(yè)課程的實驗實訓(xùn)設(shè)備，具有一定數(shù)量的先進的儀器儀表。同時，還開設(shè)了開放實驗室供學(xué)生使用。能滿足學(xué)習(xí)興趣濃厚的學(xué)生進一步完善自己的知識體系，提高其動手能力。配套經(jīng)費：學(xué)院將給予大力的支持。對于常用器件，由實驗室提供，對于一些特殊的器件，由學(xué)生自己購買，學(xué)校報銷。相關(guān)扶持政策：在項目和學(xué)

15、生學(xué)習(xí)課程間做了相應(yīng)的調(diào)整。對于參與設(shè)計的同學(xué)進行實踐單位優(yōu)先分配。四、預(yù)期成果1、基于3G網(wǎng)絡(luò)遠程視頻測控移動平臺實物。2、一篇相關(guān)的技術(shù)報告。五、經(jīng)費預(yù)算總經(jīng)費（元）40000財政撥款（元）10000學(xué)校撥款（元）30000注：總經(jīng)費、財政撥款、學(xué)校撥款由學(xué)校按照有關(guān)規(guī)定核定數(shù)目進行填寫具體包括：1、調(diào)研、差旅費；2、用于項目研發(fā)的元器件、軟硬件測試、小型硬件購置費等；3、資料購置、打印、復(fù)印、印刷等費用；4、學(xué)生撰寫與項目有關(guān)的論文版面費、申請專利費等。六、導(dǎo)師推薦意見3G移動通信網(wǎng)絡(luò)已逐漸取代了2G移動通信，其主要的優(yōu)勢是高速率的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。將3G網(wǎng)絡(luò)與遠程測控系統(tǒng)相結(jié)合，具有專業(yè)綜合性強，技術(shù)先進性高等特點，對