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基本信息
- 項目名稱：
- 智能電子交通警察
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 1.項目簡介 本項目是一種新型服務(wù)類機器人，綜合運用了機械、計算機、傳感器等技術(shù)，可以模仿交通警察的肢體動作指揮交通，代替交警站崗；根據(jù)道路運行情況做出智能判斷、人性化的控制通行時間；對違規(guī)車輛進行自動抓拍，并將圖片傳送至電腦儲存。 2.創(chuàng)新點 實現(xiàn)交通要道的全天候監(jiān)控，將交警從惡劣復(fù)雜的環(huán)境當(dāng)中解脫出來；根據(jù)復(fù)雜的交通狀況靈活控制通行時間，緩解交通壓力，改善交通秩序；違章抓拍系統(tǒng)與現(xiàn)用系統(tǒng)相比成本大幅降低。 3.展望 服務(wù)類機器人是未來機器人的發(fā)展方向，我們將在現(xiàn)在的基礎(chǔ)上開發(fā)出可以行走、可以實現(xiàn)人機對話、可以聯(lián)網(wǎng)的機器人，為機器人技術(shù)開辟出更加廣闊的發(fā)展空間。
- 詳細(xì)介紹：
- 本項目是一種服務(wù)類仿人型機器人，涉及到了計算機語言，單片機技術(shù)，傳感器技術(shù)，電工電子技術(shù)，機械設(shè)計等多學(xué)科知識。其功能可以實現(xiàn)模仿交通警察的肢體動作指揮交通，代替交警站崗，緩解交通壓力；根據(jù)道路運行情況做出智能判斷、人性化的控制通行時間，改善交通秩序，實現(xiàn)人性化管理；對違規(guī)車輛進行自動抓拍，并將圖片傳送至電腦儲存。首次將機器人、交通警察、信號燈控制系統(tǒng)、違章車輛抓拍系統(tǒng)有機結(jié)合在一體，來完成一個具有多個特定功能的新型交通警察機器人。 該項目的技術(shù)關(guān)鍵一是讓機器人有足夠多的自由度，避免舵機之間相互運作時的干涉影響，使機器人靈活準(zhǔn)確的模仿交警指揮動作；二是采用了基于VFW體系的視頻捕獲系統(tǒng)來解決圖像采集問題；三是針對控制信號燈通行時間的車流量信息采集問題。 目前全國汽車保有量已達數(shù)千萬輛，交通路口密集，交警人力有限，鑒于該項目具有模仿人體動作生動形象、協(xié)調(diào)性好，對道路車輛信息判斷及時、準(zhǔn)確，自動拍攝系統(tǒng)反應(yīng)靈敏、圖像清晰，可以擴大監(jiān)控時段和范圍、改善交通秩序，運行可靠、成本低廉等特點，因而有很強的實用性和推廣前景。 服務(wù)類機器人是未來機器人的發(fā)展方向，仿人型機器人也是當(dāng)代科技的研究熱點之一，是一個國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)上開發(fā)出可以行走、可以實現(xiàn)人機對話、可以聯(lián)網(wǎng)的機器人，為機器人技術(shù)開辟出更加廣闊的發(fā)展空間。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、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；對違章車輛進行拍照；實時監(jiān)控道路狀況，根據(jù)路況控制信號燈。 基本思路：設(shè)計可以模仿交警指揮交通、根據(jù)車流量作出判斷進而控制放行時間、對違章車輛抓拍等功能的機器人。 創(chuàng)新點：實現(xiàn)交通要道全天候監(jiān)控，將交警解脫出來；根據(jù)交通狀況控制通行時間，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. 模仿交警指揮動作的關(guān)鍵是讓機器人有足夠的自由度，為此使用13個電機，活動關(guān)節(jié)全部由微型伺服電機組成。微型伺服電機的工作電壓為4—6V，最大展角為180°，轉(zhuǎn)動角度為-90°—90°，動作偏差小于5°。為使機器人動作協(xié)調(diào)并兼顧抓拍和調(diào)配通行時間，采用功能較強的16位單片機控制。 2. 對違章車輛進行抓拍的關(guān)鍵問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)來解決圖像采集問題。VFW以消息驅(qū)動方式對視頻設(shè)備進行存取，視頻采集卡以動態(tài)130萬像素的傳輸速率將圖像實時傳遞給電腦，傳感器觸發(fā)0.2s以上時，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. 控制信號燈通行時間的前提是車流量信息采集。為保證采集的準(zhǔn)確性，共用12傳感器。采集較長與超長車隊信息的兩個傳感器安裝距十字路口50m和100m處，采集無車輛信息的傳感器安裝在十字路口處。
科學(xué)性、先進性
- 科學(xué)性：綜合運用了機械與智能控制的技術(shù)，其中涉及到了計算機語言，單片機技術(shù)，傳感器技術(shù)，電工電子技術(shù)，機械設(shè)計等多學(xué)科知識，針對特定的場景來定義機器人的功能，注重理論聯(lián)系實際。 先進性：首次將機器人、交通警察、信號燈控制系統(tǒng)、違章車輛抓拍系統(tǒng)有機結(jié)合在一體，來完成一個具有多個特定功能的服務(wù)型交通警察機器人。
獲獎情況及鑒定結(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)科技作品競賽科中榮獲一等獎。
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 轉(zhuǎn)讓技術(shù)所有權(quán)或進行技術(shù)合作
作品可展示的形式
- 模型、現(xiàn)場演示
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 使用說明：電子交警的外觀設(shè)計成類人形，著警裝，設(shè)置在十字路口，身體隨底盤可以轉(zhuǎn)動180°，雙臂模仿交警做出標(biāo)準(zhǔn)的指揮動作，頭部隨雙臂的動作轉(zhuǎn)動；用傳感器探測道路車流量，讓機器人綜合判斷后控制信號燈時間；在路口設(shè)置抓拍傳感器，其上電時間和信號燈的紅燈時間一致，對違章車進行抓拍和存儲。 技術(shù)特點：機器人模仿人體動作生動形象、協(xié)調(diào)性好；對道路車輛信息作出及時、準(zhǔn)確判斷，根據(jù)路況改變信號燈時間；自動拍攝系統(tǒng)反應(yīng)靈敏、圖像清晰。 優(yōu)勢：該項目外觀類人形，且能夠模擬交警指揮動作，威懾力強；能根據(jù)路況改變通行時間，實現(xiàn)人性化管理；能夠?qū)`規(guī)車輛抓拍和存儲；運行可靠，成本低廉。 適應(yīng)范圍:道路十字路口 推廣前景：該項目可以擴大監(jiān)控時段和范圍，改善交通秩序；運行可靠，成本低廉，有很強的實用性和推廣前景。 市場分析及經(jīng)濟效益預(yù)測：全國汽車保有量已達數(shù)千萬輛，路口管理十分必要。交通路口密集，交警人力有限。鑒于該項目功能特點能夠解決或部分解決上述問題，市場前景廣闊。
同類課題研究水平概述
- 從最初的工業(yè)機器人發(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。從社會需求的角度來講，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)也越來越高，相對應(yīng)的人力成本卻越來越高，這就迫切需要把機器人技術(shù)發(fā)展到服務(wù)領(lǐng)域。未來十年之內(nèi)，全球服務(wù)類機器人的需求將會有明顯的增長，在技術(shù)上會不斷創(chuàng)新，在使用領(lǐng)域方面也將不斷擴展，以下是當(dāng)前涉及不同領(lǐng)域的服務(wù)型機器人簡介： 導(dǎo)盲機器人：針對盲人的安全性進行考慮，形狀類似于一個小狗，能夠?qū)Φ缆飞线\動的車輛和行人等一些障礙進行判斷和避讓，引導(dǎo)盲人安全行走，大幅提高盲人行走時的安全性。 導(dǎo)游禮儀機器人：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器人，可以跟人進行簡單的對話，介紹產(chǎn)品，有的還可以在賓館接待一些客人等等。 家務(wù)機器人：定期的對地毯和地板進行清掃和吸塵，應(yīng)用傳感器，能夠把家具和人能識別出來，自動的按照一種規(guī)律把地面全部得清掃干凈。 醫(yī)療機器人：在德國一些大學(xué)里面，面對如腰間盤突出這種病被識別以后，能夠自動地用機器人來輔助進行定位，進行操作和手術(shù)，北航也開發(fā)出了對人腦進行定位和鉆孔工作的機器人，美國已經(jīng)有一千多例機器人對人眼球進行手術(shù)。這方面還包括通過遙控操作的辦法，實現(xiàn)對人的胃腸進行手術(shù)醫(yī)療機器人。 綜述：當(dāng)前國內(nèi)外的服務(wù)型機器主要涉及軍事，農(nóng)牧、金融、家庭服務(wù)、娛樂、助老助殘等方面，針對我們所做的的交通管理服務(wù)型機器人方面還比較薄弱。 目前，世界上至少有48個國家在研究和發(fā)展機器人，其中25個國家已涉足服務(wù)型機器人的開發(fā)。在日本、北美和歐洲，迄今已有7種類型計40余款服務(wù)型機器人進入實驗和半商業(yè)化應(yīng)用。從國際上來看，最近五年里，服務(wù)機器人的產(chǎn)品發(fā)展非常迅速，它的銷售量每年都在成倍地增長。按照我國‘十一五’的規(guī)劃，服務(wù)型機器人作為先進制造業(yè)自動化領(lǐng)域的一個重大項目和專題，國家立志要著重發(fā)展。我們制作的智能電子交通警察作為其中特色的一員，也會逐步發(fā)展，為人類站崗服務(wù)于第一線。
