基本信息
- 项目名称：
- 智能电子交通警察
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 1.项目简介 本项目是一种新型服务类机器人，综合运用了机械、计算机、传感器等技术，可以模仿交通警察的肢体动作指挥交通，代替交警站岗；根据道路运行情况做出智能判断、人性化的控制通行时间；对违规车辆进行自动抓拍，并将图片传送至电脑储存。 2.创新点 实现交通要道的全天候监控，将交警从恶劣复杂的环境当中解脱出来；根据复杂的交通状况灵活控制通行时间，缓解交通压力，改善交通秩序；违章抓拍系统与现用系统相比成本大幅降低。 3.展望 服务类机器人是未来机器人的发展方向，我们将在现在的基础上开发出可以行走、可以实现人机对话、可以联网的机器人，为机器人技术开辟出更加广阔的发展空间。
- 详细介绍：
- 本项目是一种服务类仿人型机器人，涉及到了计算机语言，单片机技术，传感器技术，电工电子技术，机械设计等多学科知识。其功能可以实现模仿交通警察的肢体动作指挥交通，代替交警站岗，缓解交通压力；根据道路运行情况做出智能判断、人性化的控制通行时间，改善交通秩序，实现人性化管理；对违规车辆进行自动抓拍，并将图片传送至电脑储存。首次将机器人、交通警察、信号灯控制系统、违章车辆抓拍系统有机结合在一体，来完成一个具有多个特定功能的新型交通警察机器人。 该项目的技术关键一是让机器人有足够多的自由度，避免舵机之间相互运作时的干涉影响，使机器人灵活准确的模仿交警指挥动作；二是采用了基于VFW体系的视频捕获系统来解决图像采集问题；三是针对控制信号灯通行时间的车流量信息采集问题。 目前全国汽车保有量已达数千万辆，交通路口密集，交警人力有限，鉴于该项目具有模仿人体动作生动形象、协调性好，对道路车辆信息判断及时、准确，自动拍摄系统反应灵敏、图像清晰，可以扩大监控时段和范围、改善交通秩序，运行可靠、成本低廉等特点，因而有很强的实用性和推广前景。 服务类机器人是未来机器人的发展方向，仿人型机器人也是当代科技的研究热点之一，是一个国家高科技综合水平的重要标志。今后我们将在现在的基础上开发出可以行走、可以实现人机对话、可以联网的机器人，为机器人技术开辟出更加广阔的发展空间。
作品图片
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
- 目的：代替交警上岗指挥交通，缓解交通压力；对违章车辆进行拍照；实时监控道路状况，根据路况控制信号灯。 基本思路：设计可以模仿交警指挥交通、根据车流量作出判断进而控制放行时间、对违章车辆抓拍等功能的机器人。 创新点：实现交通要道全天候监控，将交警解脱出来；根据交通状况控制通行时间，改善交通秩序；拍摄系统与现用系统相比成本大幅降低。 技术关键及主要技术指标： 1. 模仿交警指挥动作的关键是让机器人有足够的自由度，为此使用13个电机，活动关节全部由微型伺服电机组成。微型伺服电机的工作电压为4—6V，最大展角为180°，转动角度为-90°—90°，动作偏差小于5°。为使机器人动作协调并兼顾抓拍和调配通行时间，采用功能较强的16位单片机控制。 2. 对违章车辆进行抓拍的关键问题是图像的采集和保存，我们采用了基于VFW体系的视频捕获系统来解决图像采集问题。VFW以消息驱动方式对视频设备进行存取，视频采集卡以动态130万像素的传输速率将图像实时传递给电脑，传感器触发0.2s以上时，由capSetCallback OnFrame（hWndCap, FrameCallbackProc)完成单帧视频采集。调用capCaptureSequence（hWnd）将图片保存到指定文件夹里。 3. 控制信号灯通行时间的前提是车流量信息采集。为保证采集的准确性，共用12传感器。采集较长与超长车队信息的两个传感器安装距十字路口50m和100m处，采集无车辆信息的传感器安装在十字路口处。
科学性、先进性
- 科学性：综合运用了机械与智能控制的技术，其中涉及到了计算机语言，单片机技术，传感器技术，电工电子技术，机械设计等多学科知识，针对特定的场景来定义机器人的功能，注重理论联系实际。 先进性：首次将机器人、交通警察、信号灯控制系统、违章车辆抓拍系统有机结合在一体，来完成一个具有多个特定功能的服务型交通警察机器人。
获奖情况及鉴定结果
- 2009年5月 在河南省第七届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛科中荣获一等奖。
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 转让技术所有权或进行技术合作
作品可展示的形式
- 模型、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
- 使用说明：电子交警的外观设计成类人形，着警装，设置在十字路口，身体随底盘可以转动180°，双臂模仿交警做出标准的指挥动作，头部随双臂的动作转动；用传感器探测道路车流量，让机器人综合判断后控制信号灯时间；在路口设置抓拍传感器，其上电时间和信号灯的红灯时间一致，对违章车进行抓拍和存储。 技术特点：机器人模仿人体动作生动形象、协调性好；对道路车辆信息作出及时、准确判断，根据路况改变信号灯时间；自动拍摄系统反应灵敏、图像清晰。 优势：该项目外观类人形，且能够模拟交警指挥动作，威慑力强；能根据路况改变通行时间，实现人性化管理；能够对违规车辆抓拍和存储；运行可靠，成本低廉。 适应范围:道路十字路口 推广前景：该项目可以扩大监控时段和范围，改善交通秩序；运行可靠，成本低廉，有很强的实用性和推广前景。 市场分析及经济效益预测：全国汽车保有量已达数千万辆，路口管理十分必要。交通路口密集，交警人力有限。鉴于该项目功能特点能够解决或部分解决上述问题，市场前景广阔。
同类课题研究水平概述
- 从最初的工业机器人发展到现在，不论在技术方面，还是在材料方面，都已经逐步成熟和完善。从社会需求的角度来讲，随着人们生活水平不断的提高，工作节奏的加快，信息化的高速发展，社会保障和服务的需求也更加紧迫，服务的要求相应也越来越高，相对应的人力成本却越来越高，这就迫切需要把机器人技术发展到服务领域。未来十年之内，全球服务类机器人的需求将会有明显的增长，在技术上会不断创新，在使用领域方面也将不断扩展，以下是当前涉及不同领域的服务型机器人简介： 导盲机器人：针对盲人的安全性进行考虑，形状类似于一个小狗，能够对道路上运动的车辆和行人等一些障碍进行判断和避让，引导盲人安全行走，大幅提高盲人行走时的安全性。 导游礼仪机器人：很多大公司为产品宣传而制作出一些各种卡通形状的机器人，可以跟人进行简单的对话，介绍产品，有的还可以在宾馆接待一些客人等等。 家务机器人：定期的对地毯和地板进行清扫和吸尘，应用传感器，能够把家具和人能识别出来，自动的按照一种规律把地面全部得清扫干净。 医疗机器人：在德国一些大学里面，面对如腰间盘突出这种病被识别以后，能够自动地用机器人来辅助进行定位，进行操作和手术，北航也开发出了对人脑进行定位和钻孔工作的机器人，美国已经有一千多例机器人对人眼球进行手术。这方面还包括通过遥控操作的办法，实现对人的胃肠进行手术医疗机器人。 综述：当前国内外的服务型机器主要涉及军事，农牧、金融、家庭服务、娱乐、助老助残等方面，针对我们所做的的交通管理服务型机器人方面还比较薄弱。 目前，世界上至少有48个国家在研究和发展机器人，其中25个国家已涉足服务型机器人的开发。在日本、北美和欧洲，迄今已有7种类型计40余款服务型机器人进入实验和半商业化应用。从国际上来看，最近五年里，服务机器人的产品发展非常迅速，它的销售量每年都在成倍地增长。按照我国‘十一五’的规划，服务型机器人作为先进制造业自动化领域的一个重大项目和专题，国家立志要着重发展。我们制作的智能电子交通警察作为其中特色的一员，也会逐步发展，为人类站岗服务于第一线。
