中小型觀光擺渡車底盤的無人駕駛改造系統(tǒng)
2019年06月05日 09:14         所屬學(xué)院: []          點(diǎn)擊:


大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目申請(qǐng)書

 

 

項(xiàng)目編號(hào)      s201910536011         

項(xiàng)目名稱 

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項(xiàng)目負(fù)責(zé)人 何云           聯(lián)系電話17373158944            

所在學(xué)院 汽車與機(jī)械工程學(xué)院                                   

學(xué)    號(hào) 201652030232  專業(yè)班級(jí) 測(cè)控1602           

指導(dǎo)教師         羅憲華                                

E-mail      2538470052@qq.com                             

申請(qǐng)日期        2019.5.1                            

起止年月        2019.5-2020.5                            

長(zhǎng)沙理工大學(xué)

 


     

 

1、本申請(qǐng)書所列各項(xiàng)內(nèi)容均須實(shí)事求是,認(rèn)真填寫,表達(dá)明確嚴(yán)謹(jǐn),簡(jiǎn)明扼要

2、申請(qǐng)人可以是個(gè)人,也可為創(chuàng)新團(tuán)隊(duì),首頁只填負(fù)責(zé)人?!绊?xiàng)目編號(hào)”一欄不填。

3、本申請(qǐng)書為大16開本(A4),左側(cè)裝訂成冊(cè)。可網(wǎng)上下載、自行復(fù)印或加頁,但格式、內(nèi)容、大小均須與原件一致。

4、負(fù)責(zé)人所在學(xué)院認(rèn)真審核, 經(jīng)初評(píng)和答辯,簽署意見后,將申請(qǐng)書(一式兩份)報(bào)送××××大學(xué)項(xiàng)目管理辦公室。

 

一、 
基本情況

項(xiàng)目

名稱

中小型觀光擺渡車底盤的無人駕駛改造系統(tǒng)                                   

所屬

學(xué)科

學(xué)科一級(jí)門:

工學(xué)

學(xué)科二級(jí)類:

機(jī)械類

申請(qǐng)

金額

  20000  元

起止年月

 2019  5 月至  2020    5 

負(fù)責(zé)人

姓名

何云

性別

民族

出生年月

  1997 12

學(xué)號(hào)

201652030232

聯(lián)系

電話

宅:長(zhǎng)沙理工大學(xué)行健軒五棟  手機(jī):17373158944

指導(dǎo)

教師

羅憲華

聯(lián)系

電話

宅:長(zhǎng)沙理工大學(xué)            手機(jī):13007437268

負(fù)責(zé)人曾經(jīng)參與科研的情況

 

參與汽機(jī)學(xué)院各種電動(dòng)車和智能車的底盤制作以及傳感器和自動(dòng)控制的軟硬件技術(shù)的平臺(tái)建設(shè)工作。

其他科研和獲獎(jiǎng)情況包括:“第十三屆全國大學(xué)生恩智浦杯智能車競(jìng)賽電磁組”華南區(qū)二等獎(jiǎng)。

 

指導(dǎo)教師承擔(dān)科研課題情況

(1)1. 榮獲第十三屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽三等獎(jiǎng)(指導(dǎo)老師羅憲華)

     2.專利:

一種適合四輪電驅(qū)動(dòng)汽車的車架

適合四輪獨(dú)立輪式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車的整車電機(jī)控制器

四輪驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車

2)《車路協(xié)同系統(tǒng)交通協(xié)調(diào)控制關(guān)鍵技術(shù)》(2011年現(xiàn)代交通技術(shù)領(lǐng)域863主題項(xiàng)目《智能車路協(xié)同關(guān)鍵技術(shù)研究》五個(gè)課題之一),課題經(jīng)費(fèi):280萬元,結(jié)題,參與。

3)《多車協(xié)作駕駛縱向控制動(dòng)力學(xué)建模與仿真》,來源:國家基金面上項(xiàng)目,項(xiàng)目經(jīng)費(fèi):87萬元,在研,參與。

 

 

指導(dǎo)教師對(duì)本項(xiàng)目的支持情況

    從項(xiàng)目建設(shè)開始我便對(duì)本項(xiàng)目和同學(xué)們從選購零件,底盤組裝指導(dǎo),再到各模塊的可行性探究、設(shè)計(jì)、技術(shù)討論都給予全面的支持與指導(dǎo)。

 

 

 

項(xiàng)

姓   名

學(xué)號(hào)

專業(yè)班級(jí)

所在學(xué)院

項(xiàng)目中的分工

陳科月

201752030110

測(cè)控技術(shù)與儀器1701

汽車與機(jī)械工程學(xué)院

技術(shù)人員

胡盛恩

201852030110

測(cè)控技術(shù)與儀器1801

汽車與機(jī)械工程學(xué)院

文案編輯

李暢

201752030104

測(cè)控技術(shù)與儀器1701

汽車與機(jī)械工程學(xué)院

技術(shù)人員

張璐

201752030114

測(cè)控技術(shù)與儀器1701

汽車與機(jī)械工程學(xué)院

技術(shù)人員

二、 立項(xiàng)依據(jù)(可加頁)

(一) 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

項(xiàng)目將開源輪式機(jī)器人的底盤相關(guān)控制和傳感器技術(shù)與現(xiàn)有的中小型觀光擺渡車的底盤機(jī)械結(jié)構(gòu)和電控系統(tǒng)相結(jié)合,采用模塊化思想為中小型無人駕駛觀光擺渡車開發(fā)提供機(jī)械改造設(shè)計(jì)、軟件硬件模塊可自由配置的底盤整體改造方案、原型實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),和低成本入門學(xué)習(xí)套件。

 

 

(二) 研究目的

項(xiàng)目通過實(shí)現(xiàn)、研究和優(yōu)化輪式機(jī)器人的底盤技術(shù)用于無人駕駛的觀光車,為機(jī)器人開發(fā)人員提供低成本、穩(wěn)定、高性價(jià)比的大中型輪式機(jī)器人的底盤和卡丁車巡游車底盤自動(dòng)化改造方案、整車軟件硬件參考設(shè)計(jì)方案、和原型實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、低成本入門學(xué)習(xí)套件,從而大幅度降低中小型觀光擺渡車設(shè)計(jì)開發(fā)人員的重復(fù)勞動(dòng),從而進(jìn)一步降低中小型觀光擺渡車的開發(fā)、運(yùn)行和維護(hù)成本。

 

 

 

(三) 研究?jī)?nèi)容

項(xiàng)目依托長(zhǎng)沙理工大學(xué)汽車與機(jī)械學(xué)院的深厚的車輛設(shè)計(jì)、機(jī)械制造和機(jī)電一體化改造、精密測(cè)控實(shí)力,自主設(shè)計(jì)和制造大中型輪式機(jī)器人的自動(dòng)化控制底盤和實(shí)現(xiàn)多模式導(dǎo)航的無人駕駛輪式機(jī)器人。

項(xiàng)目參考市場(chǎng)上開源輪式機(jī)器人的底盤制作規(guī)則和技術(shù),基于模塊化思想,為機(jī)器人開發(fā)人員提供機(jī)械結(jié)構(gòu)、軟件硬件模塊可配置化的輪式機(jī)器人的底盤和卡丁車巡游車底盤自動(dòng)化改造方案、整車軟件硬件參考設(shè)計(jì)方案和原型實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),低成本入門學(xué)習(xí)套件。

現(xiàn)階段工作室的大中型開輪式機(jī)器人的底盤產(chǎn)品包括:差速轉(zhuǎn)向的四輪機(jī)器人底盤、卡丁車類型拉桿式的四輪機(jī)器人底盤。本工作室還開發(fā)多種功能模塊,包括轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)和改造模塊、剎車機(jī)械設(shè)計(jì)和改造模塊、油門機(jī)械設(shè)計(jì)和改造模塊、基于大中型直流電機(jī)的車輛速度控制模塊、基于大中型步進(jìn)(舵機(jī))電機(jī)的車輛轉(zhuǎn)向控制模塊、基于大中型推桿電機(jī)的車輛剎車油門控制模塊,基于電磁和攝像頭的輪式機(jī)器人循跡模塊,基于高精度定位系統(tǒng)的輪式機(jī)器人導(dǎo)航模塊。項(xiàng)目還提供了基于開源機(jī)器人操作系統(tǒng)ROS和樹莓派的輪式機(jī)器人整體解決方案、以及基于51單片機(jī)和STM32嵌入式系統(tǒng)的輪式機(jī)器人入門軟件硬件學(xué)習(xí)套件、機(jī)械手工制作底盤材料套件。

 

 

(四) 國、內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展動(dòng)態(tài)

現(xiàn)有的機(jī)器人自動(dòng)化底盤改造技術(shù)和很高的改造成本導(dǎo)致大中型無人輪式機(jī)器人無法得到快速發(fā)展和普及。據(jù)了解,市面上大中型機(jī)器人底盤的價(jià)格通常在2-10萬之間,對(duì)于功能要求越高的機(jī)器人,底盤的價(jià)格也相對(duì)越高,高昂的成本讓不少企業(yè)和消費(fèi)者難以負(fù)擔(dān)。同時(shí),現(xiàn)在企業(yè)對(duì)底盤的制作要求各不相同,根據(jù)場(chǎng)景的差異,對(duì)形狀大小的要求也不盡相同,通用化的底盤無法滿足不同用戶的不同需求。

項(xiàng)目參考市場(chǎng)上開源輪式機(jī)器人的底盤制作規(guī)則和技術(shù),基于模塊化思想,為機(jī)器人開發(fā)人員機(jī)械結(jié)構(gòu)、軟件硬件模塊可配置化的輪式機(jī)器人的底盤、軟件硬件參考設(shè)計(jì)方案和原型實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),從而大幅度降輪式機(jī)器人設(shè)計(jì)開發(fā)人員的重復(fù)勞動(dòng),有效降低購買成本,極大降低智能車的維護(hù)人工成本和時(shí)間成本,而且進(jìn)一步提高了系統(tǒng)環(huán)境適應(yīng)性、兼容性、功能可升級(jí)性和降低升級(jí)成本,以及底盤的多功能多用途使用。

 

 

(五) 創(chuàng)新點(diǎn)與項(xiàng)目特色

本項(xiàng)目技術(shù)創(chuàng)新包括:

A. 全部采用機(jī)械設(shè)計(jì)、軟件、硬件可分離式模塊化設(shè)計(jì)和接口通用化設(shè)計(jì),提高底盤機(jī)械零配件、電機(jī)和驅(qū)動(dòng)配件的更換、升級(jí)、維護(hù)簡(jiǎn)易性、降低開發(fā)和維護(hù)成本。

B. 項(xiàng)目不但提供模塊化的機(jī)械設(shè)計(jì),提供模塊化的對(duì)現(xiàn)有卡丁車或者社區(qū)巡游車的底盤自動(dòng)化改造方案,進(jìn)一步降低了購買成本,提高底盤的配件更換、維護(hù)簡(jiǎn)易性

C. 提供機(jī)械手工制作底盤材料套件、以及入門難度低、低價(jià)格的51單片機(jī)和STM32嵌入式系統(tǒng)的輪式機(jī)器人入門學(xué)習(xí)套件,進(jìn)一步降低入門的資金和技術(shù)門檻。

D. 參考基于ROS機(jī)器人的開源輪式機(jī)器人的底層機(jī)械、硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)輪式機(jī)器人的底盤,提高機(jī)器人的可升級(jí)性、互聯(lián)性、二次開發(fā)性、快速原型展示需求。

 

 

(六) 技術(shù)路線、擬解決的問題及預(yù)期成果

1. 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)和改造模塊。需解決電機(jī)與前輪的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu),預(yù)期完成聯(lián)軸傳動(dòng)控制。

2. 剎車機(jī)械設(shè)計(jì)和改造模塊。需改造有腳踏式換成推桿傳動(dòng)式,預(yù)期將推桿電機(jī)裝置剎車模塊中并能傳動(dòng)控制。

3.基于大中型直流電機(jī)的車輛速度控制模塊。需通過軟件編譯完成適時(shí)速度的控制,預(yù)期由軟件模擬PWM波形輸出完成速度控制。

4.基于大中型步進(jìn)(舵機(jī))電機(jī)的車輛轉(zhuǎn)向控制模塊。需解決根據(jù)控制信號(hào)發(fā)出使步進(jìn)電機(jī)實(shí)時(shí)做出相應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)。預(yù)期通過PID控制完成步進(jìn)電機(jī)的自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制。

5.基于大中型推桿電機(jī)的車輛剎車油門控制模塊。需解決對(duì)推桿電機(jī)的軟件編譯以完成剎車動(dòng)作。預(yù)期實(shí)現(xiàn)推桿電機(jī)的剎車控制。

 

 

(七) 項(xiàng)目研究進(jìn)度安排

1.2019年6月份完成空車機(jī)械結(jié)構(gòu)的改裝,模塊化測(cè)試。

2.7至9月份對(duì)整車實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制,能在一定速度下完成自動(dòng)轉(zhuǎn)向和行駛。

3.12月份實(shí)現(xiàn)可攝像頭控制、UWB高精度定位,電磁尋線等多種方式的自動(dòng)駕駛。

4.2020年完善各模塊功能,增加超聲波避障停車,轉(zhuǎn)向角度傳感器等細(xì)節(jié)處理

(八) 已有基礎(chǔ)

1. 與本項(xiàng)目有關(guān)的研究積累和已取得的成績(jī)

本團(tuán)隊(duì)成員參加過恩智浦杯智能智能車比賽,獲得區(qū)獎(jiǎng)及省獎(jiǎng)數(shù)次,掌握一定的智能汽車控制技術(shù),指導(dǎo)老師有著多年積累的機(jī)械改造技術(shù),曾參與指導(dǎo)一種《適時(shí)四輪輪式驅(qū)動(dòng)聯(lián)網(wǎng)電動(dòng)汽車》并獲得“挑戰(zhàn)杯”全國三等獎(jiǎng)。

2. 已具備的條件,尚缺少的條件及解決方法

目前具備的條件:擁有較為完整的整車自動(dòng)控制系統(tǒng),掌握多種方式的定位控制技術(shù)。

尚缺少的條件:難以完全精準(zhǔn)采集路面信息狀況,實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制

解決方法:換用效果更加強(qiáng)大的傳感器。

 

 

三、 經(jīng)費(fèi)預(yù)算

開支科目                    

預(yù)算經(jīng)費(fèi)

(元)

主要用途       

階段下達(dá)經(jīng)費(fèi)計(jì)劃(元)

前半階段

后半階段

預(yù)算經(jīng)費(fèi)總額

20000

團(tuán)隊(duì)總開銷

12600

7400

1. 業(yè)務(wù)費(fèi)

4000

 

 

 

1)計(jì)算、分析、測(cè)試費(fèi)

1000

項(xiàng)目調(diào)試

600

400

2)能源動(dòng)力費(fèi)

1000

能源動(dòng)力消耗

500

500

3)會(huì)議、差旅費(fèi)

2000

項(xiàng)目討論,出行

1000

1000

4)文獻(xiàn)檢索費(fèi)

0

 

 

 

5)論文出版費(fèi)

0

 

 

 

2. 儀器設(shè)備購置費(fèi)

6000

整車構(gòu)架及相關(guān)機(jī)構(gòu)

4500

1500

3. 實(shí)驗(yàn)裝置試制費(fèi)

6000

項(xiàng)目測(cè)試消耗,芯片,電路板

4000

2000

4. 材料費(fèi)

4000

項(xiàng)目零配件

2000

2000

學(xué)校批準(zhǔn)經(jīng)費(fèi)

20000

 

20000

 

四、 指導(dǎo)教師意見

項(xiàng)目依托長(zhǎng)沙理工大學(xué)汽車與機(jī)械工程學(xué)院的深厚車輛設(shè)計(jì)、機(jī)械制造和機(jī)電一體化改造及精密測(cè)控實(shí)力,在項(xiàng)目建立起我邊全方面指導(dǎo)學(xué)生們?cè)O(shè)計(jì)制造,給予很大的肯定。

同意指導(dǎo)                         

 

 

 

 

五、 院系大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃專家組意見 

推薦校級(jí)項(xiàng)目

 

 

                                     

專家組組長(zhǎng)(簽章):

年  月   日

六、 學(xué)校大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃專家組意見

推薦省級(jí)項(xiàng)目

 

                                    

 

 

負(fù)責(zé)人(簽章):

年  月   日

七、 大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃領(lǐng)導(dǎo)小組審批意見

 

 

 

                                    

 

負(fù)責(zé)人(簽章):

年  月   日

 

 

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