科技查新报告模板.docx

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科技查新报告模板

报告编号：

科技查新报告

项目名称：

基于单片机的多功能模块化智能机器人

委托人：

委托日期：

查新机构（盖章）：

查新完成日期：

中华人民共和国科学技术部

二○○○年制

查新项目名称

中文：

基于单片机的多功能模块化智能机器人

英文：

MultifunctionalModularIntelligentRobotBasedonsinglechipmicrocomputer

查新机构

名称

北京理工大学

通信地址

邮政编码

负责人

电话

传真

联系人

电话

电子信箱

一、查新目的

█立项查新（申报计划、开题）：

大创围：

国国外█国外

成果查新（成果鉴定、申报奖励）：

围：

国国外国外

其它（请注明）：

围：

国国外国外

二、查新项目的科学技术要点

1.研究目的与意义：

随着控制技术、计算机技术、信息处理技术和传感器技术的发展，智能机器人无论是在工业领域还是消费电子领域都已经扮演了非常重要的角色，已成为人工智能研究和发展的热点之一。

机器人的多功能也越来越被人们日常生活所需要。

2.研究容：

面向室生活的个人机器人，它利用单片机并结合多种现代传感器、通信和扩展总线等技术，并借助了交互,语言模块化结构和开放式接口。

主要实现的功能为充当生活助手，完成生活常见基本功能，例如扫地，关窗，倒垃圾等。

主要由机车部分，机械臂部分和核心单片机构成，其中包括加装摄像头分析具体情况的功能。

3.拟解决的关键问题：

高度集合家庭中多种家用电器的功能，实现生活的全面自动化。

4.项目的特色与创新之处：

集合了多种模块，多种传感器，加上机械臂，即可完成多种生活功能。

5.国外的研究情况：

5.1国外研究背景及现状

多功能模块化智能机器人由多个模块结构组成，可以自主改变自身结构，同时每个模块又具备不同的功能特性，既可以适应围环境，又可以执行复杂环境下的特定工作任务[2]。

该种机器人的高度环境适应性和高性能的任务执行力。

使其非常适合应用于搜救工作或者是空间探测等高度不可预知的复杂环境中。

近年来，多功能模块化智能机器人的研发也得到了国外的重视。

在国外，有很多科研机构开展了对该新型机器人的研究，如日本的名古屋大学，东京工业大学，美国的南加州大学，卡基梅隆大学，以及日本产业技术综合研究所（AIST）等等。

最为典型的多功能模块化智能机器人当属日本产业技术综合研究所研发的模块变形者“M-TRAN”，目前已经开发出多代衍生产品。

M-TRAN由不同功能的模块组成，而每个模块同时又具备自己的执行机构，即电机作动器，这使得每个模块都具备自主运动的能力。

M-TRAN可以自己变形，并建立了模块之间的通信，可以像蛇一样通过狭小空间，而且能够跨越障碍。

同时，该机器人具备自主结构变形和自修理功能，大大提高了工作的容错性。

即使其中有模块出现故障，其他部分也可以完成更换受损模块或者重新变形重组，来解决问题并保持自身功能，从而保障了工作的正常进行。

5.2国研究背景及现状

多功能模块化智能机器人由多个模块结构组成，可以自主改变自身结构，同时每个模块又具备不同的功能特性，既可以适应围环境，又可以执行复杂环境下的特定工作任务。

该种机器人的高度环境适应性和高性能的任务执行力,其非常适合应用于搜救工作或者是空间探测等高度不可预知的复杂环境中。

近年来，多功能模块化智能机器人的研发也得到了国的重视。

三、查新点与查新要求

查新点：

1、基于移动平台的机械臂控制技术。

2、有限集语音指令。

3、远程遥控操控机器人技术。

4、摄像头图像分析技术。

查新要求：

通过查新，证明上述新颖点国外有无相同或类似的文章记载。

四、中英文检索词

中文检索词英文检索词

单片机SCM

机器人robot

模块化modularization

多功能multi-function

智能intelligent

生活lifestyle

原理theory

运动sport

Arduinoarduino

五、文献检索围及检索策略

中文数据库

1、中国学术期刊网络出版总库（知网）2015——2018.9

2、数字化期刊全文数据库（万）2015——2018.9

3、中国优秀硕士学位论文全文数据库（知网）2015——2018.9

4、中国博士学位论文全文数据库（知网）2015——2018.9

5、中国学位论文全文数据库（万）2015——2018.9

6、中国学位论文文摘数据库（万）2015——2018.9

7、中国学术会议论文全文数据库（万）2015——2018.9

8、中国学术会议论文文摘数据库（万）2015——2018.9

9、中国重要会议论文全文数据库（知网）2015——2018.9

10、中国科技成果数据库（万）2015——2018.9

11、中国科技论文在线2015——2018.9

12、中国学术会议在线2015——2018.9

外文数据库

AcademicSearchElite2015——2018.9

AcademicSearchPremier2015——2018.9

BusinessSourceElite2015——2018.9

NewspaperSource2015——2018.9

MasterFILEPremier2015——2018.9

NewspaperSource2015——2018.9

检索策略

检索式1:

中文检索式：

单片机+机器人

外文检索式：

SCM+robot

检索式1:

中文检索式：

模块化+机器人

外文检索式：

modularization+robot

检索式1:

中文检索式：

多功能+机器人

外文检索式：

multi-function+robot

检索式1:

中文检索式：

多功能+模块化

外文检索式：

multi-function+modularization

检索式1:

中文检索式：

Arduino+机器人

外文检索式：

Arduino+robot

检索式1:

中文检索式：

生活+机器人

外文检索式：

life+robot

六、检索结果及查新结论

一、依据上述文献检索围和检索式，公检索出相关文献20篇，其中密切相关文献10篇：

1、【篇名】基于SPCE061A单片机的家居智能机器人设计

【作者】翟娜

【出处】工业大学

【摘要】机器人技术是20世纪最伟大的发明之一，微软之父比尔•盖茨曾表示机器人产业目前所处的形势就好比30年前的电脑，伴随着机器人技术的高速发展，将来它会像计算机一样改变人们的生活。

家居服务型机器人是第三代智能机器人发展的典型代表。

本课题在对国外服务型机器人的现状及发展趋势研究之后，设计提出了一款低成本、多功能、易维护、集家居服务和娱乐功能于一身的智能家居机器人，并完成了其控制系统的软硬件研究与开发工作。

2、【篇名】基于单片机的多功能智能机器人设计

【作者】亚东锁良

【作者单位】工业大学电气与自动化工程学院

【出处】通信技术

【摘要】主要介绍了一种具有娱乐功能和安防功能的智能机器人的设计案,该案以英飞凌16位单片机XE162FN为核心,并且通过蓝牙以及全球移动通信系统（GSM,GlobalSystemforMobileCommunications）式实现无线通讯,包含娱乐和安防两大主要功能.娱乐面可以实现机器人多式遥控、智能跟随、移动中避障、彩灯随拍手频率闪烁、音乐播放等功能；安防面可以实现检测家中煤气泄露或者火灾发生时的烟雾,并发出本地声光报警以及通过GSM网络发送报警短信给指定手机的功能.

3、【篇名】基于M68HC11单片机的智能机器人

【作者】玉霞丽宏穆

【作者单位】理工大学,应用核技术与自动化学院

【出处】师大学学报（自然科学版）

【摘要】结合应用实例,介绍了以M68HC11单片机作为控制核心的智能机器人的基本组成原理和电路设计,并给出了系统硬件设计电路图、基本程序结构和智能行为控制的程序实例.该智能机器人在实际使用中取得了良好的运行效果,在教学领域具有广泛的应用前景.

4、【篇名】基于单片机的智能机器人设计与实现

【作者】聂茹国豪

【作者单位】理工大学,应用核技术与自动化学院

【出处】华南理工大学学院电子信息工程学院

【摘要】设计采用STC89C52单片机为控制核心，红外避障模块、声控模块、光电寻迹、电机驱动及语音播报模块等功能模块设计智能机器人。

采用模块化设计案，实现智能小车的自动循迹和避障功能。

小车可以自动循迹在设计好的线路上行走，在遇到障碍物时可以自行停止并可以实现反向运行，可以利用声音控制小车的启停。

整个系统小巧紧凑，控制准确，性价比高。

5、【篇名】针对多功能模块化智能机器人的科学研究

【作者】贺文

【作者单位】天立学校,

【摘要】机器人作为典型的自动化智能产品,在近几年备受关注.针对不同的应用环境,不同种类的机器人得到研发并被投入到复杂或危险的工作任务中去.为打破通用性和成本等因素的制约,进一步提高环境适应性和任务执行力,一种新型的多功能模块化智能机器人得到了国外很多研发团队的青睐.本文将立足于该现状,针对多功能模块化智能机器人展开科学研究.

6、【篇名】TWI总线模块化设计在智能机器人中的应用

【作者】顾星辰仁杰马智勇

【作者单位】东南大学电气工程学院

【出处】单片机与嵌入式系统应用

【摘要】利用AVR单片机的TWI（Two-WireSerialInterface）总线构建了智能机器人系统的模块化构架.利用TWI总线实现了主控模块与扩展模块之间的双向多字节通信,介绍了软件编程法,可以将机器人各传感器模块采集到的数据实时发送至主控制器进行处理.有效提高了程序的运行效率,使得智能机器人整体架构灵活、调试便、扩展性强.

7、【篇名】智能机器人的模块化设计

【作者】俊梅莉海梅源佳佳

【作者单位】师学院数学与统计学院

【出处】科技展望

【摘要】随着科学技术的发展,信息化时代的到来,智能机器人在人们的生活中扮演着越来越重要的角色.近年来,迅速发展的机器人技术和产品,以及在学生中流行的机器人竞技比赛,又使人们与机器人的距离更近了一步.人们对于机器人面的探索展现出了前所未有的激情,功能多样的机器人在人们生产和生活中越来越具有不可或缺的作用.其中模块化机器人更直接明了的展现了其功能多样的特点.

8、【篇名】模块化智能机器人平台研究

【作者】郭巍

【作者单位】东南大学

【摘要】智能机器人是机器人技术领域中的一个重要分支，跨计算机、自动控制、机械、电子等多个学科。

智能机器人作为信息技术发展的前沿领域，是一门具有高度综合性、前瞻未来性、创新实践性的学科，蕴含着极其丰富的教育资源。

论文研究的模块化智能机器人平台就是一种可应用于教育领域的智能机器人。

论文的主要工作是完成了模块化智能机器人平台的研究与设计。

论文从智能机器人的模块化和扩展性等面考虑，提出了基于FPGA逻辑扩展和总线相结合的接口扩展案。

一面，使用FPGA进行逻辑接口扩展提高了增强系统的可扩展性，并可进行初步的数据处理；另一面，采用I2C和SPI总线作为扩展总线，提高了总线通信的效率和速度，可对新增模块进行快速扩展。

本文采用模块化的设计法，完成了智能车系统的硬件设计。

通过系统分析，将整个系统分为5大模块，包括核心控制模块、电源模块、电机控制模块、传感器测量模块、无线传感器网络模块。

本文使用ARM9S3C2410和FPGA相结合做为主控制系统模块，详细分析了主控制模块、超声波测距模块和无线传感器网络模块的设计法。

并完成了FPGA模块和电机控制模块相应Linux驱动程序。

针对移动机器人的无线通信，以MSP430F169微控制器和CC2420射频无线通信芯片为基础进行了无线传感器网络节点的硬件开发。

完成了IEEE802．15．4协议相应的物理层和MAC层数据定义和软件实现，并进行了数据传输和组网验证。

设计了基于航向角和里程计的节点定位法和基于RSSI测距的三角定位法。

针对智能机器人的测距和壁障，本文设计了超声波测距模块，并对多超声波信息融合技术进行了研究。

最后，对所取得的结论和成果进行了概括和总结，提出了本课题在未来的发展趋势和下一步研究向。

9、【篇名】基于单片机智能机器人的设计

【作者】天钊

【作者单位】省人民防空办公室

【出处】科技信息

【摘要】本文设计了一种简易智能机器人,该智能机器人是以小车为平台,以STC89C52单片机为核心控制器,用L298N作为直流减速电机的驱动,控制小车的运行.本款智能机器人具有寻迹前进、智能避障、金属振测等功能.

10、【篇名】基于单片机控制的智能机器人系统设计

【作者】程玉凯陆倩

【作者单位】中国矿业大学信电学院,

【出处】职业技术学院学报

【摘要】研究了如将单片机控制技术应用于智能机器人的显示模块、听觉模块等重要部件上，旨在提高机器人工作的可靠性和智能性

11、【篇名】基于AVR单片机智能机器人的设计

【作者】年祥任启宏锦苹

【作者单位】国防科技职业学院,,

【出处】师学院学报（自然科学版）

【摘要】本设计以AVR高速嵌入式单片机作为智能机器人的检测和控制核心,实现了声控、霓虹灯、自走、寻迹、避障、显示路程等智能功能,具有速度调节性能优良、运算控制精确、自由度大、可靠性高、电路简单、成本低、功能易于扩展、显示直观、智能化程度高、体积小等特点.

12、【篇名】单片机在智能机器人中的应用

【作者】维谦耀彬

【作者单位】大学电气系

【出处】电脑

【摘要】本文简要介绍单片机在智能机器人中的应用,着重讨论现场信号检测、单片机输入输出接口以及系统执行机构的控制,并进一步展望了智能机器人的未来发展.

13、【篇名】基于单片机的控制系统在智能机器人中的应用

【作者】程玉凯陆倩

【作者单位】中国矿业大学信电学院,,

【出处】学院学报

【摘要】机器人工程是一门综合性科学,它涵盖了电子技术、自动控制、机械理论等学科.自从世界上第一台“机器人”的诞生以来,我们对于机器人工作的可靠性,人性化,智能化要求越来越高.单片机技术作为自动控制技术的核心技术之一,其被广泛应用于工业控制、智能仪器等领域.阐述了如将单片机应用到智能机器人的控制系统中,旨在提高机器人工作的可靠性和智能性.

14、【篇名】基于单片机的简易智能机器人设计

【作者】蔡丽原野

【作者单位】大学东湖分校工学院

【出处】新财经（理论版）

【摘要】随着微电子技术的不断发展,微处理器的集成程度越来越高,单片机将计算机技术与控制技术融合起来,可研制出一些具有特殊功能的简易智能机器人.本设计提出一种简易机器人的设计,采用51单片机为控制核心,控制电机运行的速度和向,从而实现寻迹和避障功能,电路结构简单,可靠性能高.

15、【篇名】基于Mega128单片机简易智能机器人的设计

【作者】郭庆伟尚绩玉娟

【作者单位】市瑞兴电气有限公司,,

【出处】企业科技与发展

【摘要】智能机器人的发展速度很快,但价格高、成本贵,这不但影响机器人爱好者实践,而且使得它的应用受到了限制,影响了我国未来机器人知识的普及.为了解决这一问题,文章提出了一种基于Mega128单片机简易智能机器人的设计.

16、【篇名】ThedevelopmentandevaluationofRobotLightSkin:

Anovelrobotsignallingsystemtoimprovecommunicationinindustrialhuman–robotcollaboration

【作者】GilbertTang;PhilWebb;JohnThrower;CranfieldUniversityCranfield

【出处】Elsevierjournal

【摘要】Abstract（#br）Inahuman–robotcollaborativeproductionsystem,therobotcouldmakerequestforinteractionornotifythehumanoperatorifanuncertaintyarises.Conventionalindustrialtowerlightsweredesignedforgenericmachinesignallingpurposeswhichmaynotbetheultimatesolutionforrobotsignallinginacollaborativesetting.Inthistypeofsystem,humanoperatorscouldbemonitoringmultiplerobotswhilecarryingoutamanualtasksoitisimportanttominimisethediversionoftheirattention.Thispaperpresentsanovelrobotsignallingsolution,theRobotLightSkin（RLS）,whichisanintegratedsignallingsystemthatcouldbeusedonmostarticulatedrobots.Ourexperimentwasconductedtovalidatethisconceptintermsofitseffectonimprovingoperator’sreactiontime,hit-rate,awarenessandtaskperformance.TheresultsshowedthatparticipantsreactedfastertotheRLSaswellasachievedhigherhit-rate.AneyetrackerwasusedintheexperimentwhichshowsareductionindiversionawayfromthemanualtaskwhenusingtheRLS.FuturestudyshouldexploretheeffectoftheRLSconceptonlarge-scalesystemsandmulti-robotsystems.

17、【篇名】Chatterstabilityinroboticmilling

【作者】MarcelCordes;WolfgangHintze;YusufAltintas;

【出处】Elsevierjournal

【摘要】Abstract（#br）Industrialrobotsaredesiredtobeusedinmillinglightbutlargeaerospacepartsduetoeasierset-upandportabilitythanlargemachinetools.However,robotsaresignificantlylessstiffthanthemachinetools,hencetheycannotbeusedinallmachiningapplications.Thispaperpresentsdynamicsofroboticmilling.Thestructuraldynamicsofanarticulatedmanipulatorwithaspindleandatoolaremodeled.Thedynamicmillingforcesareappliedontherobotstructurewhichhasstrongcrosscouplingterms.Thestabilityoftheresultingsystemisanalyzedusingsemi-discretetimeandfrequencydomainmethods.ThepredictedstabilitychartsareexperimentallyvalidatedinmillingofAluminumandTitaniumparts.Itisshownthatthepose-dependentmodesoftherobotstructureareallatlowfrequencies,andtheyaredampedoutbythemachiningprocessathighspindlespeeds.Onlytheposeindependentspindlemodescausechatterinhigh-speedmilling,hencehighmaterialremovalratescanbeachievedbyselectinganalyticallypredictedstabledepthofcutsandspindlespeedsinroboticmillingofAluminumparts.InlowspeedmillingofTitaniumpartshowever,theposedependentlowfrequencyrobotmodeschatter.

18、【篇名】Adistributedapproachtorobustcontrolofmulti-robotsystems

【作者】YuanZhou;HesuanHu;YangLiu;Shang-WeiLin;ZuohuaDing;

【出处】Elsevierjournal

【摘要】Abstract（#br）Motionplanningofmulti-robotsystemshasbeenextensivelyinvestigated.Manyproposedapproachesassumethatallrobotsarereliable.However,robotswithprioriknownlevelsofreliabilitymaybeusedinapplicationstoaccountfor:

（1）thecostintermsofunitpriceperrobottype,and

（2）thecostintermsofrobotwearinlongtermdeployment.Intheformercase,higherreliabilitycome