基本信息
- 项目名称：
- 新概念网络型室内体感服务系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本作品设计了一个具有远程替身和室内服务管家两方面功能的室内服务系统。以中央机器人为核心，以外围的体感控制器和ZigBee网络为支持。可以满足人们对室内服务智能化、人性化的需求。作品在保留传统控制方法的基础上增加了体感及语音控制设备，使得室内服务和远程替身功能更加便于操作和使用。同时，远程替身可让远程人员使用互联网登录中央机器人，通过机器人与室内人员互动，增强了远程社交的互动性和真实性。
- 详细介绍：
- 随着人们生活水平的提高，对室内服务系统功能的需求不断变化。过去只强调方便快捷的室内服务系统无法满足人性化控制，远程社交,以及休闲娱乐的需求。而该作品能够使身在异地的人以更为真切的方式与服务系统端的人进行沟通，人性化的控制及娱乐功能也能使人们的身心得以放松。 本系统以一个中央机器人为核心，以外围分布式ZigBee网络与体感手套等设备为辅助。实现了室内服务管家和远程替身两大功能，是一套将基础智能室内服务，体感（手部动作、语音等）控制，娱乐服务以及远程替身等功能相融合的室内服务系统。本系统的室内服务管家针对室内人员设计，在传统室内服务基础上增加了体感控制、娱乐服务等功能。室内人员通过与机器人的交互，操作外围设备对室内电器进行控制。而本系统的最大特点在于实现了远程替身社交方式，通过体感手套以及网络，身在异地的使用者能够通过让室内机器人模拟自己的动作,与室内人员进行更为真切地社交活动。 现今我国老龄化问题日趋严重。而子女忙于工作，无法照顾老年人。而本系统可以提供一种解决方案。首先利用系统的服务管家功能，老人可以享受舒适的室内环境，并且可以减少部分家务劳动。而子女可通过远程替身功能主动的与老人交流，看护他们。随着生活节奏加快，人们去外地出差成为家常便饭。如果此时办公室又有紧急事务需要处理，身在异地的人便可通过互联网登录办公室的服务系统，操作那里的替身机器人及时的处理问题或与同时交流。当然通过互联网登录家里的服务系统，与家人交流也将变得更加方便、自由。 将惯性测量系统运用于机器人手臂模拟方面的研究尚处于起步阶段，更多的是将其运用到无人机，模型飞机以及汽车驾驶安全方面，此类传感器在手提设备上也有所使用，但是主要是利用了加速计来进行简单的惯性测量，无法做到多自由度高准确度的姿态测量。将惯性测量系统应用于室内设备的控制方面更是鲜见，因此对这种应用方式的尝试具有一定研究价值。在物联网研究方面，将机器人与其相关联的外围设备同时作为整套物联网系统的核心，运用机器人强大的软硬件去处理与传输数据，同时以一个机器人管家的形象去为操作者服务，在提高数据可读性和操作者可控性的同时，更加增强了亲和力，大大提升了人性化的程度。
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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
- ★作品发明目的 随着人们生活水平的提高，对室内服务系统功能的需求不断变化。过去只强调方便快捷的室内服务系统无法满足人性化控制，远程社交,以及休闲娱乐的需求。而该作品能够使身在两地的人以更为真切的方式进行沟通，人性化的控制及娱乐功能也能使人们的身心得以放松。 ★基本思路 本系统以中央机器人为核心，实现远程替身以及服务管家两大功能。 远程替身 1.通过互联网，机器人成为操作人员在本地室内的替身，操作人员可以通过机器人进行工作和交流；2.体感手套可以让机器人手臂模拟操作人员的手部动作，做出更为真切的表现；3.对室内的远程测控及手机端控制。 服务管家 1.通过网络获取室内环境数据。同时提供安全保障服务；2.室内人员可通体感手套，语音识别或环境数据自动决策来控制设备。 ★创新点 1.远程替身为相隔两地的使用者提供了一种互动性更强的社交方式，这种方式在国内尚无前例；2.利用姿态测量传感器和弯曲传感器等设备构成的体感手套，可作为人体手臂姿态的输出终端，并提供了一种全新的服务控制方案；3.互联网与ZigBee网有机结合，利用ZigBee实现室内测控，可以方便的安装配置节点，同时具有室内定位功能，利用互联网实现远程计算机实时收集本地传感器信息。 ★技术关键 1.基于惯性测量系统的算法实现2.基于.NET框架程序设计以及数据采集处理算法3.基于信号强度检验的无线测距算法实现。 ★主要技术指标 1.机器人系统电池平均续航时间120分钟2.惯性测量系统输出航向角的平均误差为5°
科学性、先进性
- ★科学性 本项目结合实际需求，将多种技术相结合。主要体现在以下几部分： 1.远程替身机器人在原有的视频聊天的基础上发展而来，可以将网络上虚拟的社交活动具体化；2.通过体感手套完成对操作人员手臂动作的模拟，增强替身机器人的互动性，并且提供了人性化的控制及娱乐方式；3.通信协议融合了无线网络低功耗组网方便和互联网速率高传输远的优点，有效适应数据采集传输处理环节的不同特点，提高了资源的利用效率；4.多媒体数据获取及机器人控制信息转发，需要等待且随机启动。采用服务程序实现以上功能，利用其自动启动。后台运行的优势，很好的解决上述问题；5.可通过手机控制系统，增强实用性。 ★先进性 1.体感手套使用了惯性测量系统，在保持其原有特性的基础上，提高了通用性，使其融入到人们的日常生活中，扩展了其应用；2.传感器网络融合了传感器技术，通信技术以及分布控制的特点。能够协作处理信息，降低了布网、建网的复杂程度；3.科技查新结果说明，国内外尚未研究出拥有替身机器人，体感控制，体感交互手套的室内服务系统。
获奖情况及鉴定结果
- 1.该作品在校级大学生课外学术科技作品竞赛中获得“特等奖”（证书见附加材料) 2.该作品在第八届高新区“挑战杯”陕西省大学生课外学术科技作品竞赛中获得“特等奖”（证书见附加材料) 3.在教育部G10查新工作站通过国内外科技查新（证明见附加材料） 4.该作品中涉及“体感控制”方面的技术于2011年5月26日同陕西裕源实业有限公司签订技术转让协议。（转让合同见附加材料） 5.该作品于2011年3月在电信科学技术第十研究所科技开发公司进行试用，效果良好。（证明见附加材料）
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 该作品中涉及“体感控制”方面的技术已转让
作品可展示的形式
- 实物、产品，现场演示，图片，视频
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
- ★技术特点和优势 1.新颖而全面的室内服务系统2.新颖的远程交流方式3.多用途交互体感手套4.多系统多传感协同工作。 本系统适用于各类室内环境，满足人们不同层次的要求。各项功能可以进行组合，以适应不同室内环境的需求。适合家庭，学校及办公场所等场合使用。 ★推广前景,市场分析以及效益预测 高质量的生活，舒适安全的室内环境，丰富精彩的娱乐社交活动，是每个人都渴望拥有的。整套系统关注了多方面的需求，由多个相对独立的子系统组成，可根据用户的不同需求进行定制，以提高市场竞争力。其中远程替身机器人可为多种人群所广泛接受，例如在异地出差的人可通过该系统看管家中儿童，与家人交流；患有重病的学生可通过该机器人与正常的儿童一样去学校接受教育。该系统功能覆盖面广，适用性强，其表现形式独具特点。可适应不同的室内环境及消费人群，针对当前不断提升的市场需求，具有较大的市场潜力。整套系统的成本1万元左右，预售价3万元左右，它在国内外都将拥有良好的经济效益和社会效益。
同类课题研究水平概述
- 随着智能室内服务系统概念的普及，这种体系的服务系统已经成为近几年全球信息服务业发展的一个热点。本系统在设计之初就具有兼容性和可裁剪性，便于功能定制。在实现智能家居传统功能以外，更加关注社交，娱乐方面的应用与融合。涉及层面更加立体，将体感设备赋予更多应用，较为符合人性化主题。 1.远程替身机器人方面国内暂无在研远程替身体感服务机器人的项目。在国外，来自ANYBOTS的替身机器人QB采用先进的硬件设备，能够在你无法赶到办公室参加下一场会议时代表你出席,或者代替一家公司“虚拟地”出席一个在偏远位置举办的活动。但是其本质上是一个有轮子的远程会议系统，替身服务功能的临场感具有一定的局限，无法让它模拟人类手臂的动作以增强其功能。因此，QB使用范围就被缩小了，同时由于其成本价高达15000美金也使它的性价比及可推广性都受到了限制。在日本大阪大学开发的“双子机械人”则是一种专属替身机器人，机器人模拟特定使用者表情，其成本较高。同时制作这种完全类人的机器人，容易掉入机器人技术专家所称的“诡异之谷”中，因此这种设计方式在当前社会的推广受到了一定的局限。 2.体感手套和手臂动作模拟方面，在国内外均有较为成熟的技术，例如通过数据手套进行手势识别的研究，这类研究多使用弯曲传感器，因此可以进行手势识别。密歇根大学曾提出将双轴加速度计应用于鼠标的概念；香港中文大学的MIDS系统；东南大学的“遥操作机器人系统及多指灵巧手的设计与算法研究”等，但将体感手套和手臂动作模拟结合应用在替身机器人及室内控制方面是尚未出现。 3.室内服务管家方面目前研究机构与公司的设计多为室内设备的监测控制系统，未见关于解决用户的生活娱乐以及社交问题的设计或产品。中国联通正在研制名为“WO宝贝”的家庭智能服务机器人，将其作为一个家庭服务中心。它在安全保障，室内环境监测等方面较完善。但娱乐和社交方面有所局限。智能家居领军品牌海尔U-home，其物联网节点以家电为单位，其优点是各节点与家电性能参数结合，家电集成度高，但也有一定的局限性：与旧家电兼容性较低，与其它品牌兼容性较低；室内环境监测功能受到家电摆放位置的影响，无法灵活配置；通信接口较少，用户无法集中处理数据。体感智能家居控制方面，微软公司计划将游戏控制器Kinect用于室内控制。这种体感控制器设计先进，不需人员佩戴任何设备。但它对光线要求较高且识别范围较小。
