开题报告 赵锋

毕业设计(论文)开题报告 题    目：            魔方机器人            学    院：            电气信息学院          专    业：            电子信息工程           学生姓名：  赵锋    学 号： 201001030201 指导老师：              胡 东             2010年  03  月  05  日 开题报告填写要求 1．开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效。 2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按此电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。 3．“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于10篇（不包括辞典、手册），其中至少应包括1篇外文资料；对于重要的参考文献应附原件复印件，作为附件装订在开题报告的最后。 4．统一用A4纸，并装订单独成册，随《毕业设计（论文）说明书》等资料装入文件袋中。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 1．文献综述：结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写250 0字 个人自传范文3000字为中华之崛起而读书的故事100字新时代好少年事迹1500字绑架的故事5000字个人自传范文2000字 以上的文献综述，文后应列出所查阅的文献资料。 文献综述 智能机器人是第三代机器人[1]，这种机器人带有多种传感器,能够将多种传感器得到的信息进行融合，能够有效的适应变化的环境，具有很强的自适应能力、学习能力和自治功能。 智能机器人技术的发展，它应该说是一个科学技术发展共同的一个综合性的结果，也同时，为社会经济发展产生了一个重大影响的一门科学技术，它的发展归功于在第二次世界大战中，各国加强了经济的投入，就加强了本国的经济的发展。 智能机器人涉及到许多关键技术，这些技术关系到智能机器人的智能性的高低。这些关键技术主要有以下几个方面：多传感信息耦合技术，多传感器信息融合就是指综合来自多个传感器的感知数据,以产生更可靠、更准确或更全面的信息，经过融合的多传感器系统能够更加完善、精确地反映检测对象的特性,消除信息的不确定性,提高信息的可靠性；导航和定位技术，在自主移动机器人导航中，无论是局部实时避障还是全局规划，都需要精确知道机器人或障碍物的当前状态及位置，以完成导航、避障及路径规划等任务；路径规划技术，最优路径规划就是依据某个或某些优化准则，在机器人工作空间中找到一条从起始状态到目标状态、可以避开障碍物的最优路径；机器人视觉技术，机器人视觉系统的工作包括图像的获取、图像的处理和分析、输出和显示,核心任务是特征提取、图像分割和图像辨识；智能控制技术，智能控制方法提高了机器人的速度及精度；人机接口技术，人机接口技术是研究如何使人方便自然地与计算机交流[3]。 从近几年世界机器人推出的产品来看，机器人技术正在向智能化、模块化和系统化的方向发展，其发展趋势主要为：结构的模块化和可重构化；控制技术的开放化、PC化和网络化；伺服驱动技术的数字化和分散化；多传感器融合技术的实用化；工作环境设计的优化和作业的柔性化以及系统的网络化和智能化等方面。 机器人是先进制造技术和自动化装备的典型代表，是人造机器的“终极”形式。它涉及到机械、电子、自动控制、计算机、人工智能、传感器、通讯与网络等多个学科和领域，是多种高新技术发展成果的综合集成，因此它的发展与众多学科发展密切相关。 现代智能机器人基本能按人的指令完成各种比较复杂的工作，如深海探测、作战、侦察、搜集情报、抢险、服务等工作，模拟完成人类不能或不愿完成的任务，不仅能自主完成工作,而且能与人共同协作完成任务或在人的指导下完成任务，在不同领域有着广泛的应用[4]。 在各国的智能机器人发展中，美国的智能机器人技术在国际上一直处于领先地位，其技术全面、先进，适应性也很强，性能可靠、功能全面、精确度高，其视觉、触觉等人工智能技术已在航天、汽车工业中广泛应用。日本由于一系列扶植政策，各类机器人包括智能机器人的发展迅速。欧洲各国在智能机器人的研究和应用方面在世界上处于公认的领先地位[5]。中国起步较晚，而后进入了大力发展的时期，以期以机器人为媒介物推动整个制造业的改变，推动整个高技术产业的壮大[6]。 我国机器人技术主题发展的战略目标是：根据2l世纪初我国国民经济对先进制造及自动化技术的需求,瞄准国际前沿高技术发展方向创新性地研究和开发工业机器人技术领域的基础技术、产品技术和系统技术。未来工业机器人技术发展的重点有:第一,危险、恶劣环境作业机器人:主要有防暴、高压带电清扫、星球检测、油汽管道等机器人;第二,医用机器人:主要有脑外科手术辅助机器人,遥控操作辅助正骨等;第三,仿生机器人:主要有移动机器人,网络遥控操作机器人等。其发展趋势是智能化、低成本、高可靠性和易于集成。 在制作魔方机器人的过程中，还需要用到Matlab建模，来设计魔方还原算法 MATLAB是matrix&laboratory两个词的组合，意为矩阵工厂（矩阵实验室）。是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。 MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点，使MATLAB成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C++，JAVA的支持。可以直接调用，用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用，此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序，用户可以直接进行下载就可以用。 由于是把现实中的魔方复原，所以需要把现实中的魔方数据输入程序中，在这我使用OpenCV来驱动摄像头，来识别魔方各个颜色。 OpenCV的全称是：Open Source Computer Vision Library。OpenCV是一个基于（开源）发行的跨平台计算机视觉库，可以运行在Linux、Windows和Mac OS操作系统上。它轻量级而且高效——由一系列 C 函数和少量 C++ 类构成，同时提供了Python、Ruby、MATLAB等语言的接口，实现了图像处理和计算机视觉方面的很多通用算法。 为了使上位机能得知下位机魔方旋转情况，我采用OpenGL来制作3D动画来模拟下位机旋转魔方。 OpenGL? 是行业领域中最为广泛接纳的 2D/3D 图形 API, 其自诞生至今已催生了各种计算机平台及设备上的数千优秀应用程序。OpenGL? 是独立于视窗操作系统或其它操作系统的，亦是网络透明的。在包含CAD[2]、内容创作、能源、娱乐、游戏开发、制造业、制药业及虚拟现实等行业领域中，OpenGL? 帮助程序员实现在 PC、工作站、超级计算机等硬件设备上的高性能、极具冲击力的高视觉表现力图形处理软件的开发。 OpenGL是个与硬件无关的软件接口，可以在不同的平台如Windows 95、Windows NT、Unix、Linux、MacOS、OS/2之间进行移植。因此，支持OpenGL的软件具有很好的移植性，可以获得非常广泛的应用。由于OpenGL是图形的底层图形库，没有提供几何实体图元，不能直接用以描述场景。但是，通过一些转换程序，可以很方便地将AutoCAD[2]、3DS/3DSMAX[3]等3D图形设计软件制作的DXF和3DS模型文件转换成OpenGL的顶点数组。 参考文献 [1]. 董砚秋.智能机器人概述[J].网络与信息.2007.07.68-69 [2]. 机器人发展简史[J].世界科学.2007.03.10 [3]. 贾玉赞.浅议智能机器人发展及应用[J].太原科技.2003.03.20 [4]. 朱玉章.未来智能机器人[J].军事世界.2003.10.32 [5]. Akhtaruzzaman, M. Khirul Hasan, S.K.; Shafie, A.A. Design and development of an intelligent autonomous mobile robot for a soccer game competition[J], Proceedings of the 2009 International Conference on Mechanical and Electronics Engineering, 2010, 167-71 [6]MATLAB基础及应用 刘勍温志贤东南大学出版社 [7] 刘瑞祯等.OPENCV教程.北京航空航天大学出版社，2007.6 [8]崔洪斌，扈俊源著.利用OpenGL实现三维图形设计.组合机床与自动化加工技术.2004.09. [9]林锐，石教英著. 基于OpenGL的场景管理、三维交互与用户界面设计. 计算机应用研究.2000年03期 [10]郑莉著.C++语言程序设计(第三版).清华大学出版社.       毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 ２．开题报告：一、课题的目的与意义；二、课题发展现状和前景展望；三、课题主要内容和要求；四、研究方法、步骤和措施 开 题 报 告 1、课题目的与意义 我选择了《魔方机器人》这个课题作为毕业设计其主要目的是通过此次设计进一步学习和巩固单片机原理及其相关知识，并学会利用所学的知识能，在设计过程中能综合运用所学知识内容，进一步熟悉和掌握matlab的使用方法;对电路设计及其实现有较深的了解;为即将进入社会参加工作打下坚实的基础;掌握收集资料、消化资料和综合资料的能力等等。 二、课题发展现状和前景展望 我国自“八五”期间开始进入这一研究领域，并在国家863计划中予以重点支持。较为全面对路径规划、视觉导航、信息融合、自动驾驶等一些基本的智能机器人技术做了探索，所形成的一些关键技术成果也在其他领域得到应用。我国在机器人技术与自动化 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 装备等方面已经取得了突破性进展，缩短了同发达国家的差距，但是在机器人的核心及关键技术的原创性研究、高性能关键工艺装备的自主设计和制造能力、高可靠性基础功能部件的批量生产应用方面，同发达国家相比，我国仍存在较大差距。 机器人是先进制造技术和自动化装备的典型代表，是人造机器的“终极”形式。它涉及到机械、电子、自动控制、计算机、人工智能、传感器、通讯与网络等多个学科和领域，是多种高新技术发展成果的综合集成，因此它的发展与众多学科发展密切相关。 机器人的问世对于工农阶级来说绝对是伟大的福音。随着机器人智能的日益提高，它们将能够完成很多的社会工作，例如工厂生产流水线上那些单调、枯燥、机械的工作，扫马路、清垃圾、洗厕所、掏粪池等工作，搞建筑、修路、搬运、挖矿等那些繁重的工作，生产化肥、农药、氯碱、染料、医药、橡胶、涂料、溶剂等那些有毒的工作，高温、高寒、高空、高压和井下等恶劣环境下作业的危险性工作。 不久后的未来工农阶级便可以从那些很苦、很脏、很累和危险的工作中解脱出来——这绝不是在痴人说梦！ 目前科学家已经研制出了几百种各式各样的生产和服务机器人，它们遍及汽车、摩托车、电子、电器、烟草、化工、食品、印刷、医药、农林业和服务业等众多行业。机器人的广泛应用产生了巨大的经济和社会效益：诸如提高生产效率、改善生产环境、减少生产事故、提高产品质量等等。以机器人具备的这些巨大的优势来看，未来它们必将以风驰电掣般的速度在各行各业普及开来，工农阶级从事的各种辛苦的体力工作将逐渐被它们所接管。届时，也许就在21世纪中期之前，农业、工业和服务业都将实现高度的智能化。 3、课题主要内容 1、matlab建模 2、OpenCV对摄像头的驱动 3、OpenGL对3D动画的模拟 4、电机驱动电路的设计 5、单片机最小系统的设计 四、研究方法、步骤和措施 4.1 方法 首先设计魔方复原算法，我采用matlab建模来设计魔方复原算法；再利用VS2010设计上位机来控制下位机的运行；上位机采用OpenCV来驱动摄像头，并识别图像中魔方数据；再用OpenGL来模拟下位机运行情况。 此次设计的要求是下位机能够按照上位机的指令能够准确无误的执行，确保下位机能复原魔方。 4.2 步骤 1、使用matlab建模：用matlab建立3D魔方 2、用matlab语言设计魔方复原算法并优化其算法 3、在VS2010平台，使用OpenCV驱动摄像头，实现摄像头对现实魔方的识别 4、在VS2010平台，使用OpenGL设计3D动画来模拟下位机魔方旋转情况 5、在VS2010平台，使用串口控件与下位机进行通信 6、把OpenCV、OpenGL和串口控件整合到一个开发环境 7、上位机调试 8、下位机的机械设计 9、下位机的电路设计 10、下位机程序设计 11、下位机调试 12、整体调试 13、测试 5、 4.3 措施 6、 为了设计魔方复原算法，我在网上找了很多关于魔方的教程，学了几种还原魔方的方法，有：CFOP、桥式解法、Petrus还原法、ZB还原法、VH还原法、Ryan Heise还原法、CFEC/CFCE还原法、盲拧法等。 7、 刚开始采用盲拧法来设计魔方复原算法，但由于盲拧法不计步骤，而只是方便记忆，所以其魔方复原步骤太多，但由于下位机执行速度较慢，即盲拧法不适合。后来考虑到魔方复原算法是由电脑来计算，不需要考虑计算所花费时间与空间，所以采用CFOP方法来设计魔方复原算法，其方法特点是：公式很多，公式把每种情况都考虑到。   毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 指导教师意见： 1．对“文献综述”的评语： 2．对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测： 指导教师： 年 月 日 所在专业审查意见： 负责人： 年 月 日   继续阅读