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1、本科生科研创新基金项目申请书项目名称： 智能跟随小车的设计与实现 申请人： 张凯 所 学 专 业： 电子信息科学与技术 申 请 人 电 话： 15947654705 申请人电子信箱： 指 导 教 师： 张文霞 导师所在系部： 电子信息工程系 填表日期： 2013.9.25 一、 项目申请人情况申请人姓名张凯性别男民族汉出生日期1992.3.21所在教学系电子信息工程系专业、年级电子信息科学与技术2011级项目名称智能跟随小车的设计与实现项目类型（） 科技开发 （）应用研究 （ ）基础研究项目实施时间起始时间： 2013 年 9 月 完成时间： 2015 年 3 月申请人通讯地址内蒙古大学鄂尔
2、多斯学院移动电话159476547051.申请人参加科研工作的经历自何年月至何年月参加的项目担任的工作2.申请人入校以来的主要专业必修课成绩课程名称类别学分成绩课程名称类别学分成绩高等数学686模拟电路479数字电路484高频电子线路486信号与系统474电磁场与电磁波4843.申请人入学以来的获奖情况获奖名称获奖等级获奖时间授予单位奖学金三等11-12学年内蒙古大学优秀学生干部11-12,12-13学年内蒙古大学4.项目组其他成员（不包括导师）姓名姓别年级系别专业分工签名李永明男2011电子信息工程系电子信息科学与技术软件开发乔良男2011电子信息工程系电子信息科学与技术软件开发、驱动开发于
3、洪兴男2011电子信息工程系电子信息科学与技术硬件开发董仕卿男2011电子信息工程系电子信息科学与技术软件开发二、 申请人对研究项目简要说明（一）立论依据（项目的研究意义、拟研究问题的国内外现状分析、所涉及的学科领域、科学价值）本项目研究意义:目前，设计出具有智能化的产品已经成为商家开发产品的目标之一，也是学生课外科技活动的热点之一；其中，专门针对具有自主巡线功能的智能小车的设计更是数不胜数.但大多数智能巡线小车只是完成了“智能化”所要求的各部分的功能，在小车跟随性方面考虑较少。此项目注重要求小车跟随主人的智能性。当你下了飞机，面对一个智能跟随的小车载着行李跟你走，是否觉得舟车劳累的神经有一些
4、舒畅。当你走进琳琅满目的超市，有这样一个只能跟随的小车满载着你选购的物品跟随在身边，不再觉得陪女友逛街是在做兼职苦力。当上了年岁的老人，陪伴伴侣散步，不再需要推轮椅，而是自动跟随移动。智能跟随小车将很好的解决这类问题，把行李放在小车上，让智能跟随小车自动跟随主人。应用范围较广，比如超市购物车，宾馆、旅店、办公室、医院的人力推车，运输系统的行李提取运输车等等。国内外现状： 现在,在国内市场上暂时还没有具有跟随性的载物小车出现。而在国外，有一款最接近的产品，叫做“高尔夫球童车”。因为在国外很多人会打高尔夫，国外的人力球童是很贵的，因而这个设计有市场。而在中国，打高尔夫的人少之又少，能去买专业的球通
5、车的就更加少了。 因而此产品在中国的网络上搜到的资料很少，没有中国的销售商。此外，中国具有跟随性的产品，主要都是有轨机械跟随，用于工厂的各类生产机车的一部分，或是比赛场的有轨跟随拍摄车，并没有实际针对餐厅、旅馆、机场、超市等大众场合，或家庭个人的产品。技术上做到跟随并不难，但是没有应用到生活中的产品方向。基于长时间对智能小车的不断开发，小车的自动壁障、自动化设计都已经很纯熟，设计的资源共享度很高。对于开发新型跟随性智能小车技术上有保障。 科学价值: 这款智能跟踪小车，具有反应迅速，定位准确，实时跟踪的特点。本设计使用的核心技术成熟，成本低廉，便于推广。从它本身具有的特性来看，可以运用于生活的许
6、多场合下，比如机场的乘客行李搬运，大型商场的职能购物车，还有大型车间中设备检验人员的工具搬运等多种场合，它能很好的解放我们的双手。如果该产品批量生产的话，成本将大大降低，可以方便的进入市场。因为目前还没有同类产品的出现，所以具有广阔的市场前景，具有可观的经济效益和社会效益。（二）研究目标、主要内容、主要方法及拟解决的关键问题研究目标：利用单片机系统进行智能跟随小车系统的设计，包括硬件设计和软件设计。主要内容：1)传感器的使用:通过红外或超声波传感器，定位目标的方位和距离来确定目标 的与模型的相对位置，检测前方是否有障碍物和模型是否可以通过。2)电力拖动系统控制:通过电机传动实现购物车移动、刹车
7、。用两个直流电机带动轮子的轴进行四轮驱动,用步进电机控制模型的刹车与换向。3)信息处理:采用普通51单片机不一定能实现同时对多个信号的处理，因此可以采用多个单片机和ARM11单片机协同处理，分成信息信号收集模块，信息处理模块（包括接收到的信号信息分析、目标的位置与距离计算、行动路线分析、制动信息的处理），制动模块。4)行走路线:（1）采用走迷宫的方式，首先确定目标的与模型的相对位置与距离，然后对模型当前周围的环境进行判断，分析那个路口可以通向目标，最终靠近目标。（2）把当前环境下（如超市）的地图与路线信息写入储存器，记录下来，根据地图路线来选择最佳可行路线寻找靠近目标。5)无线电的使用:无线控
8、制已经很成熟，通过学习无线电的技术和方法，利用其在数字信息传播方面的可靠性来实现模型和小车间的信息传递（发送跟随或驻留命令）。主要方法：1)利用传感器使模型能够定位目标。2)使用电机实现对模型的运动与制动控制。3)采用高性价比的ARM作为主处理器与51单片机协同处理实现信息的分析、处理、计算。4)模型能够根据当前周围环境做出正确的行进路线。5)利用无线电实现目标对模型的命令传送。拟解决的关键问题 ：1）节能平台的设计，尽可能采用轻巧实用材料，机身采用铝材料，选择适合芯片，增大工作效率； 2）精准定位跟随，为了保证小车的运动稳定和控制精度，需要十分精确的定位系统和定位算法。3）自动避障，利用红外
9、线传感器及超声波传感器躲避障碍物。（三）研究方案和进度安排（计划、技术路线、人员分工、实施步骤等）计划：2013.9 - 2014.1 确定研发方案，实现开题报告；2014.1 - 2014.7 硬件设计完成，软件基本功能开发完毕，样机完成；2014.7 - 2015.1 样机产品化，系统测试，修改，完善；2015.1 - 2015.3 撰写研究论文和总结报告。技术路线：1)研究红外线和声波传感器的探测与定位技术，用红外线和声波越障或定位。2)利用电机拖动技术来实行设备的运动与制动。3)通过多方调试实现功能完善。人员分工：硬件开发：张凯，于洪兴软件开发：李永明，董仕卿，乔良驱动开发：乔良，张凯
10、实施步骤：1）调研，对研究内容涉及到的主要技术难题进行调查研究。深入了解小车的控制、 驱动、电源的工作方式，并对其硬件配置和软件编程做一个较全面的了解，对比市面上现有的类似产品的功能，确定功能及创新点。2）进行定位，通过调研对产品有了更深一步的了解，并对产品做出准确定位， 确定整体功能，包括自动跟随、绕行、负重，室内室外使用范围，不同路况的使用范围，对应生产不同型号的产品。3）对整个硬件系统间的联系有一个深入的了解，对各仪器、芯片进行对比、综合分析，对芯片的容量、处理速度及芯片的功能、优缺点进行综合比较后确定合适的芯片。综合分析各种其他材料，确定最合适材料，减低成本。4）完成样机，并在调试中完
11、善，最后出作品。（四）研究工作已有基础条件（研究成员的知识条件，研究兴趣，相关经历及开展本项目的基础）知识条件:研究成员都是本科大学生，对所学课程有很好的了解和掌握，并可以熟练的应用。所学习的课程有传感器与检测技术、微型计算机原理与接口技术、单片机原理及接口技术都为实现该项目打下了良好的技术及知识基础。研究兴趣:研究成员都对当前的各种电子产品有浓厚的兴趣,对电子产品的结构,原理,发展前景以及制作过程都进行过细心的学习和研究。（五）项目特色与创新点（原始创新：重大科学发现、技术发明；集成创新：融合多种相关技术，形成新产品、新产业；引进消化吸收再创新：在引进国内外先进技术的基础上，学习、分析、借鉴
12、，形成具有自主知识产权的新技术）集成创新：本设计的创新之处在于它能根据人们的要求定位顾客然后自动靠近并跟随顾客或暂时驻留某地。可以让顾客的手中拿上其他重要的东西，或可以干其他的事情，提高顾客在市场购物的购物效率和新的体验，吸引顾客增加消费，为顾客减轻负担。（六）预期成果（研究论文、设计、专利、产品、鉴定、推广应用等）1、产品原型一个；1）定位顾客位置然后靠近顾客，并时时跟随顾客运动；2）让购物车暂时驻留某地，让购物车跟随顾客转到1所述模式。2、研究论文一篇。三、申请资助金额和经费预算项目经费资金总额及来源（单位：元）共计（元）基金资助（元）系部配套资金（元）自筹经费（元）59003000290
13、0预算支出科目支出金额（元）预算根据及理由1.调研费1000去相关院校调研所花费用2.物品、资料费1800购买所研究项目的基础材料3.测试、分析费900租用场地，购买调试工具4.复印、打印费300打印所需资料5.论文版面费1200每人一份论文6.其它700未预想到的差错所要花的费用四、指导教师简况及工作姓名张文霞性别女民族汉政治面貌年龄最终学历学位职称职务所在系部电子信息工程系研究方向通讯地址电子信箱指导教师对课题的评价及指导工作方案： 指导教师（签字）： 年 月 日 五、申请人所在系部初审意见对课提设计的科学性、可行性及指导教师工作方案的评审意见：负责人（签章）：年月日六、专家评审意见专家组组长（签章）：年月日七、基金管理委员会审批意见
