基本信息
- 项目名称：
- “小管家”基于多种传感器的车型机器人
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 随着人们生活水平的不断提高，智能机器人已经开始进入到各种服务行业。相信智能服务型机器人将会受到越来越多的欢迎。“小管家”智能机器人定位于家庭、公共室内场所等全方位服务，对房间地板进行打扫清洁，减轻人们的负担, 实时监测室内温湿度等环境各项指标并实时显示出来，对室内煤气泄漏、烟雾等安全隐患做出反应，通过无线装置对相关电源断电，避免危险的进一步发生，打造出一个安全、舒适的家庭环境。
- 详细介绍：
- “小管家”机器人集成红外、超声波、湿度、温度、烟雾、煤气等多种传感器，且具有对外通信的无线发射功能。在硬件上采用当今最流行的32位CPU—ARM lpc2132做为主控制器，软件部分则是建立在强大的实时操作系统ucosII上。用来处理周围复杂的环境因素。 当“小管家”智能型机器人工作在清扫模式时,不仅能清洁吸尘，而且智能识别垃圾大小，对于较大垃圾，采用2自由度和6自由度机械臂配合将其捡起，放在自身的回收箱中，细小杂物则直接吸进体内，能自动躲避在行进过程中遇到的任何障碍物。 在工作环境监测模式下，“小管家”能实时精确监测周围环境的温度、湿度、烟雾、煤气等参数，并显示出来，如果发生煤气泄漏、火灾烟雾等危险情况，立即进行声光报警，提醒主人注意安全，消除安全隐患。然后通过自身的无线发射装置，向与“小管家”机器人配套的无线接收智能联动装置发射无线报警信号，使接收智能联动装置切断家里电源，避免危险的进一步发生。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 一、创新点： 1、“小管家”在硬件上采用当今最流行的32位CPU——ARM lpc2132做为主控制器，用以处理复杂的算法。 2、软件部分则是建立在强大的可剥夺实时操作系统ucosII上，来应对周围复杂的环境。 3、对于检测到烟雾、煤气等情况配套有J04V 315M HZ无线接收智能联动装置能对所有家用电器断电。 二、技术关键 1、智能寻觅较大垃圾，由2自由度机械爪配合，6自由度机械臂自动捡起放到回收箱。 2、微小垃圾颗粒直接吸进体内吸尘器。 3、加入路径规划算法，能将设置区域内的所有地方打扫干净 4、使用自动控制的原理，检测周围环境并实时反馈给处理器来产生响应对策。 三、主要技术指标： 1、灵敏的红外检测系统，反应速度最小至10ms。 2、精确的超声波测距避障系统，距离误差达到0.5cm级。 3、环境温度、湿度测量及显示，采用DHT11数字型湿度传感器，湿度误差 1%RH,温度检测使用DS18B20，误差小于0.5℃。 4、稳定的火灾、烟雾及煤气检测报警系统，反应时间小于0.1S。 5、采用F50P 315M HZ无线发射装置，避开手机等其它无线发射模块频率，而且有自己的通信协议，有效防止干扰，发射距离达500m，完全满足家庭、公共场合等的使用范围。
科学性、先进性
- “小管家”机器人集红外、超声波、湿度、温度、烟雾、煤气等多种传感器于一体，并且具有对外无线通信功能。其使用了嵌入式领域应用广泛、处理能力极强的32位ARM处理器LPC2132，软件采用实时性操作系统ucosII，来协调机器人自身复杂的机械控制及处理周围复杂未知的环境因素。 市场上虽已有自主吸尘机器人，但是其只能吸尘，并没有清除家庭或者公共场所较大垃圾的功能。而且缺少检测周围环境等的贴心服务功能，当我们的“小管家”智能型机器人工作在清扫模式时,不仅能清洁吸尘，而且智能识别垃圾大小，对于较大垃圾，采用2自由度和6自由度机械臂配合将其捡起，放在自身的回收箱中，细小杂物直接吸进体内。更能自动躲避在行进过程中遇到的障碍物。在环境监测模式，“小管家”能实时精确监测周围环境的温度、湿度等参数，并实时显示，如发生煤气泄漏、火灾烟雾等危险情况，能立即进行声光报警，提醒主人注意安全。然后通过自身的无线发射装置，向无线接收智能联动装置发射报警信号，自动切断相关电源，避免灾难的进一步发生。
获奖情况及鉴定结果
- 2010年12月获得洛阳理工学院第三届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛一等奖 2011年6月获得第九届“挑战杯”河南省大学生课外学术科技作品竞赛一等奖
作品所处阶段
- 研制成功
技术转让方式
- 技术入股
作品可展示的形式
- 实物、产品 、现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- “小管家”分为两种模式：一种是监测模式；一种是清扫模式。当打开机器人电源时，自动进入环境监测模式，实时监测温湿度等环境变量，并呈现出来，对有安全隐患的情况作出反映，避免危险的进一步发生。 如果需要清理地面卫生，然后进入清扫模式，然后开始自动清理环境中的垃圾、杂物。智能区分障碍物、较大垃圾、颗粒碎屑等不同物体，并且采用采取不同的处理方式， 近年来，随着智能机器人技术的迅速发展，机器人的应用领域正在不断地扩大。并且随着人们生活质量的日益提高，智能机器人已经开始进入各种服务行业。由智能机器人代替人来完成清洁卫生、环境检测、排除安全隐患等人们关心的各项任务，不仅是一项极具应用前景的高新技术行业，而且也是智能机器人目前研究的一个重要热点。相比于大型的清洁工具如吸尘器，要受电源线长度的困扰，扫帚也需要浪费人的体力及时间。“小管家”全自动、高效、智能的工作方式，可以迅速完成这些困扰人们的体力劳动，服务于家庭、公共场所等，应用前景十分广泛。
同类课题研究水平概述
- 随着人类的发展,科技的进步,人们在生活中的对各种产品的需求,现今的新型产品层出不穷,让人目不暇接,有的却是昙花一现,而机器人这向个字眼现在对我们来说并不陌生,之前接受只是在科幻片里,不再只是出现军事,航空这些高危险的环境中为人类完成任务,现在却是随处可见, 并且机器人的定义也变得越来越广泛了,不再只是类似人类形状的机器物就叫机器人。 清洁机器人又称智能吸尘机器人或自动吸尘器，它是目前家用电器领域最具挑战性的热门研发课题，但是难度极大。比如日本日立自上世纪八十年代后期便开始研发，至今尚未有成熟的产品面世；其它日本松下、韩国三星、LG、Hanool Robotics、瑞典伊莱克斯、荷兰飞利浦、德国Karcher、英国Dyson、澳大利亚Floorbotics、美国Eureka及iRobot、Evolution Robotic、台湾联腾电子等公司均在或曾积极开发并提供了一些样品或小批量产品。有的如玩具般在房间内随机移动，有的能在单个房间内较简单地以一定的路线移动（不能100％走遍）并能自动充电（如伊莱克斯的Trilobite），有的还能在垃圾回收站清理掉内部垃圾（如karcher），有的计划在近几年上市（如日立、三星、LG等），有的热了一阵但最近没有了消息（如松下、Eureka等），有的已经放弃（如Dyson）。其它还有一些公司或团队也正热衷于开发这个产品，不一一列举，美国甚至有这方面的比赛，至于国内，哈工大曾经与海尔合作从事这个项目的开发，但由于种种因素的限制，项目失败了；目前，苏州泰怡凯与浙江大学仍在合作研制，但进展缓慢；珠海德豪润达也开始涉及这个领域，但困难重重。 移动机构是清洁机器人的主体，决定了清洁机器人的运动空间，一般采用轮式结构。传感器系统一般采用超声波传感器、红外光电传感器等构成多传感器系统。随着近年来控制技术、传感技术以及移动机器人技术等技术的迅速发展,智能清洁机器人控制系统的研究和开发已具备了坚实的基础和良好的发展前景。现在的智能清洁机器人通过软硬件的合理设计，使其能够自动避开障碍物，实现一般家居环境下的自主清洁工作。 如果要体现的更智能化，更人性化，那么其它必要且贴心的功能就更应该具备，比如检测室内环境状况，危险应急处置措施等，让服务于家庭或公共场合的机器人更能体现自身的价值。 相信功能强大的“小管家”将会有有十分广阔的应用及市场前景。
