項目申請書

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大學生創(chuàng)新訓練計劃項目申報書√項目級別：□國家級□省級□校級項目名稱：一種應用在智能機器人的LED定位新技術(shù)主持人：所在學院：材料科學與工程學院專業(yè)班級：聯(lián)系電話：指導教師：起止年月：2019年1月1日至2020年1月1日創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育中心8

1填表須知一、請將項目級別對應選項的“□”打“”。二、《項目申報書》要按順序逐項填寫，內(nèi)容要實事求是，表達要明確、嚴謹?？杖表椧睢盁o”?？勺孕袕陀』蚣禹?，但格式、內(nèi)容、大小均須與原件一致。要求一律用A4紙正反頁打印，于左側(cè)裝訂成冊。三、申請參加合肥工業(yè)大學大學生創(chuàng)新訓練項目團隊人數(shù)不得超過5人（1人為立項負責人，參與合作研究者1-4人）。四、《項目申報書》由申報學生所在學院初審，簽署意見后，一式二份報送創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育中心。五、如填表有不明事宜，請與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育中心聯(lián)系和咨詢。（聯(lián)系電話：62901107）8

2一、申報簡表項目簡況項目名稱一種應用在智能機器人的LED投影定位技術(shù)所屬學科材料科學與工程學院申請經(jīng)費（元）8000起止年月2019年1月1日至2020年1月1日主持人簡況姓名性別身份證號學號所在學院材料科學與工程專業(yè)班級指導教師簡況姓名性別職稱學歷所在學院研究方向電話項目其他成員簡況姓名性別學號所在學院專業(yè)班級項目分工材料科學與工程企業(yè)走訪材料科學與工程單片機編程項目簡介（不超過200字）本項目致力于開發(fā)一種能夠應用于智能機器人的LED定位技術(shù)。目前我國絕大多數(shù)智能機器人都是掃地機器人，相關(guān)機構(gòu)他們均采用的是激光SLAM和UWB定位技術(shù)。但這兩種技術(shù)均存在無法避免的技術(shù)痛點。激光SLAM的問題在于硬件門檻高、在復雜的環(huán)境下無法工作。而UWB超寬帶定位存在開發(fā)門檻高、需要多個信號基站，且容易被干擾。而LED定位技術(shù)有望解決以上問題，并在將來廣泛的應用于智能機器人中。8

3二、申請理由（1000字左右，包括自身/團隊具備的知識、條件、特長、興趣、前期準備、項目研究的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展動態(tài)等）1.團隊：項目主要負責人和所屬團隊均來自合肥工業(yè)大學，負責人及小組成員對計算機編程、影像處理和智能機器人有著濃厚的興趣。曾研究過諸多類型的家用智能機器人定位系統(tǒng)，對智能機器人定位系統(tǒng)的工作原理有較為深入的認識。源于以上經(jīng)歷，本小組成員對智能器人定位系統(tǒng)方面的研究有著濃厚的興趣，因此希望能夠憑借自身對智能機器人的了解和研究，提出一種新型的智能機器人定位方案，以解決現(xiàn)有定位系統(tǒng)硬件和開發(fā)門檻高的問題，為未來智能機器人定位系統(tǒng)的設(shè)計制造提一種新的供思路。2.前期準備：1)技術(shù)準備。項目成員具備單片機相關(guān)知識，并熟練掌握c語言，且小組成員曾參加過機器人比賽，具備組裝小型機器人的能力。可保證項目組有一定解決問題的能力。2)調(diào)查準備。項目組就本小組即將展開的研究，進行了較為深入的市場調(diào)查并對相關(guān)企業(yè)進行了走訪，確認現(xiàn)唯有投入市場的LED定位產(chǎn)品，以保證項目具有意義。3)研究準備。本小組大量查閱國內(nèi)外相關(guān)論文及資料，雖目前針對智能機器人尚未有較為成熟的LED定位技術(shù)產(chǎn)品，但本小組仍然對現(xiàn)有的應用于其他情景的燈光定位技術(shù)進行了總結(jié)歸納，以供未來研究過程中參考借鑒。3.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀：目前在國內(nèi)智能機器人定位系統(tǒng)領(lǐng)域，較為領(lǐng)先的公司有思嵐科技、北醒光電兩家公司，其兩家市場占有率之和超過目前國內(nèi)市場的二分之一。但其主要產(chǎn)品和研究方向為激光SLAM和UWB定位技術(shù)，而非LED投影定位技術(shù)。在對國外有關(guān)雜志和期刊的檢索中，也并未發(fā)現(xiàn)將LED投影運用于智能機器定位的類似產(chǎn)品。故在技術(shù)創(chuàng)新方面，本項目擁有者較為顯著的優(yōu)勢，但也就意味著在研究和開發(fā)過程中，沒有太多的成熟技術(shù)可供參考，因而增加了本課題的難度。4.項目前景：據(jù)統(tǒng)計智能機器人中類似于掃地機器人等需要運用定位技術(shù)的機器人，在2017年總計銷售396.90萬臺，而2018年預計銷售數(shù)目將增至483.40萬臺，其總銷售額屆時將達到67.40億元人民幣。定位模塊作為智能機器人不可或缺的一部分，其成本占整機價格的15%以上，這意味著其中定位模塊的總銷售額約10億元人民幣。隨著未來智能機器人的廣泛應用，特別是家用機器人的普及，這一數(shù)目將會以更快的速度上升。由此可見適用于智能機器人的定位模塊擁有著極為廣闊的市場前景。而LED投影定位方式相較于現(xiàn)在的主流定位方式，有模塊成本低、工作使用范圍廣、二次開發(fā)門檻低等特點，應用此技術(shù)，可以有效降低智能機器人的制造成本，使智能機器人能夠在諸多方面更快的普及。8

4三、項目方案（1500字左右，包括項目研究主要內(nèi)容、擬解決的關(guān)鍵問題和途徑等）1.主要研究內(nèi)容：1)進一步調(diào)研市場現(xiàn)有定位模塊的工作原理、定位精度以及性價比。2)進一步調(diào)查有關(guān)常用智能機器人定位模塊方面用戶的使用反饋。3)調(diào)查用戶對于智能機器人定位的需求，并與以上搜集信息對比進行分析。4)對LED投影定位的原理進行驗證。5)制作簡易LED投影定位模塊，并進行實驗，驗證其能否達到預期定位效果，并滿足之前所了解的用戶需求。6)對以上內(nèi)容進行匯總整理。2.擬解決的關(guān)鍵問題：1)所需測量的投影面積如何使用c語言圖像識別算法進行計算。2)計算出定位模塊所在位置所需要預先設(shè)定的參數(shù)及其數(shù)目。3)解決工業(yè)照相機在捕捉圖像時由于邊緣效應而導致的誤差。4)發(fā)射不同頻率和不同強度光的LED光源對定位精度的影響。5)排除外界光源干擾的方法。3.解決途徑：1)針對圖像處理及識別的問題，擬結(jié)合現(xiàn)主流的c語言機器視覺解決方案，利用圖書館資源查閱相關(guān)資料，采用識別特征，并在誤差允許的情況下進行線性逼近求得近似值的方法。且最終可根據(jù)實驗結(jié)果，對所得近似值進行一定的補償。2)針對計算位置所需參數(shù)問題，先擬定只給予三個LED光源的空間坐標，暫不考慮其他因素對定位的影響。后續(xù)根據(jù)實驗，再決定是否增加參數(shù)。3)針對工業(yè)相機邊緣效應所導致的誤差，參照目前視覺機器人的主流解決方案，擬先嘗試使用程序進行補償，如不能達到預期效果，則將邊緣效應嚴重的區(qū)域定為無效區(qū)域，視之為超出所限定的測量范圍，不予反饋結(jié)果。4)針對LED光源差異對定位精度的影響，實驗前期先不予考慮，使用同種LED光源以避免誤差問題，后期再針對此進行測試。5)針對外界干擾，擬通過調(diào)整曝光時間和采用對比的方法消除。四、項目特色與創(chuàng)新點項目的主要創(chuàng)新是使用LED投影的方式來進行定位，擺脫了智能機器人傳統(tǒng)的激光SLAM和UWB的定位方式。其特色為降低了定位模塊的二次開發(fā)門檻和制造成本，讓智能機器人的更大規(guī)模普及成為可能。五、項目進度安排（查閱資料、開題報告、實驗研究、研制開發(fā)、中期檢查、撰寫研究論文和總結(jié)報告、填寫結(jié)題表、參加結(jié)題答辯和成果推廣等）2019年1月至2019年2月，查閱資料及市場調(diào)研。2019年3月至2019年4月，撰寫開題報告。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，試制定位模塊并進一步測試其性能。2019年11月至2019年12月，撰寫研究總結(jié)報告、填寫結(jié)題表并答辯。8

5六、擬利用資源（實驗室、研究所、創(chuàng)新基地、實踐基地、儀器設(shè)備、資料等）1.擬需要利用學校機器人研究實驗室。2.需要激光測距儀和千分尺等測距裝置。3.需要學校數(shù)字化圖書館支持，以供查閱相關(guān)論文及資料。七、項目預期成果（調(diào)研報告、研究論文、申請專利、研制產(chǎn)品、開發(fā)軟件、獲獎證書、項目圖片、項目鑒定等）1.制作簡易LED投影定位模塊。2.撰寫論文。3.申請相關(guān)專利。八、經(jīng)費預算序號支出項目金額（元）主要用途備注1市場調(diào)研3000問卷印刷、交通費、通訊費、咨詢費等2實驗材料費1600二極管、二極管安裝裝置、單片機、模塊制作材料、工業(yè)相機等3論文版面費1400論文版面費4專利費2000實用型專利費總計8000九、項目承諾1.本項目申報和材料撰寫過程不存在學術(shù)不端行為。2.確保項目經(jīng)費全部用于實施項目，開支范圍主要包括設(shè)備費、材料費、辦公用品費、測試化驗加工費、印刷費、復印費、版面費、圖書費、差旅費（須附調(diào)研報告）和會議費（附會議通知）等，遵照學校相關(guān)財務(wù)制度按期報銷經(jīng)費。3.保證項目按計劃進行、取得預期成果；要積極參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、勇于投入實踐，參賽情況將作為項目鍛煉和展示的重要內(nèi)容。項目研究成果如論文、調(diào)研報告等應進行標注，標注內(nèi)容為“合肥工業(yè)大學′′級′′′′項目（項目編號：′′′）”。4.項目實施過程中，如因弄虛作假、管理不善造成經(jīng)費使用不當、無故放棄項目、國家財產(chǎn)損失等現(xiàn)象，學校將視情節(jié)輕重收回部分或全部資助經(jīng)費，情節(jié)嚴重的給予當事人及相關(guān)負責人紀律處分。以上內(nèi)容本人已認真閱讀，若項目獲得立項，本人承諾嚴格遵照執(zhí)行。8

6項目負責人簽名：年月日導師意見：簽名：年月日學院評審意見：單位（蓋章）：負責人簽字：年月日學校專家組評審意見：專家組組長簽字：年月日8

7學校審批意見：主管部門（蓋章）：負責人簽字：年月日8