1、精選優質文檔-傾情為你奉上申請編號： 入選編號： 上海市研究生創新創業能力培養計劃項目申請書項目名稱： 智能跟隨機器人 所在高校： 申請部門負責人： 申請部門負責人職務、職稱： 上海市大學生科技創業基金會制表填表日期：年月日填 表 說 明一、填寫本申請書前，應仔細閱讀上海市研究生創新創業能力培養計劃管理辦法、關于開展2017年上海市研究生創新創業能力培養計劃申報工作的通知等有關文件，務必實事求是地填寫。二、本申請書作為上海市研究生創新創業能力培養計劃評審入選與培養創業項目存檔備查之用，用A4紙打印，使用騎馬釘左側裝訂，封面之上不得另加其他封面。申請單位須在規定時間內將本申請書一式2份及表格電子

2、版光盤報送上海市大學生科技創業基金會。三、研究生申請書須經研究生教育管理單位（部門）審核，本科生申請書須經創業基金會分會審核，簽署明確意見并加蓋公章后方可上報。四、部分欄目填寫說明：1.封面上“申請編號”、 “入選編號”由創業基金會填寫。2.學科門類名稱、學科名稱及其代碼按照國務院學位委員會頒布的學位授予和人才培養學科目錄（2011年）填寫。3.本表中涉及的人員均指人事關系隸屬本單位的在編人員，兼職人員不計在內。除學術帶頭人簡況外，表中涉及的成果（論文、專著、專利、科研獎項、教學成果等）指本學科人員署名本單位獲得的成果，凡署名其他單位所獲得的成果不填寫、不統計。4.封面“申請部門負責人”一般應

3、為高校研究生教育管理部門或者分會負責人；申請內容中的“項目申請人”應為申請培訓的研究生或本科生，項目團隊成員不超過5人。5.本表填寫內容不涉及國家秘密并可公開。6.本申請書所有信息必須全部填寫，空白處請一律填“無”。一、項目申請人信息申請人聯系手機政治面貌群眾電子郵箱博士/碩士/本科年級博士三年級所在院系計算機就讀專業計算機應用技術所屬一級學科計算機科學與技術擬創業項目所屬領域*新材料 *新能源*通信技術*先進制造業*互聯網與移動技術*軟件和信息技術*生物醫藥*農業技術及產業*文化創意*其它二、擬創業項目情況擬創業項目成熟度*處在項目立項研發階段*已通過小試鑒定*已通過中試鑒定技術水平*國際先

4、進國內先進一般水平推廣范圍*國際推廣*國內推廣*區域推廣*特定地區推廣知識產權狀態*授權國外有效發明專利*授權國內有效發明專利*國內有效實用新型專利*其它知識產權擬創業項目獲獎情況獎項名稱獲獎時間獲獎等第各類基金資助情況名稱資助時間資助金額是否已成立創業企業是 否創業企業成立時間年 月創業企業全稱三、申請人導師信息導師姓名所在院系計算機工程與科學學院職務職稱教授手機號碼四、項目團隊成員信息序號姓名所在高校博士/碩士/本科專業電子郵箱聯系電話導師姓名1上海大學博士計算機應用技術2黃宗文上海大學碩士計算機科學與技術3上海大學碩士軟件工程45五、申請人科研工作情況本課題組是上海大學計算機學院，智能信

5、息處理實驗室。導師徐凌宇教授是上海大學計算機學院博士生導師，國家海洋局重點實驗室客座研究員。主持國家自然科學基金，國家“十二五”規劃支撐項目，參與上海市重點學科建設項目，上海“智慧城市”建設085項目等等。本人參與了兩項國家科技部重點攻關項目，一項上海市自然科學基金，一項“八六三”計劃。申請發明專利一項（已受理），已發表科研論文2篇。目前實驗室發表了20余篇信息融合科研論文，其中SCI檢索5篇，EI檢索7篇，ISTP檢索5篇，中文核心期刊多篇，國家發明專利（已授權）1項，軟件著作權2項。實驗室目前正在與中國科學院上海高等研究院機器人實驗室建立合作聯系，與上海三臨圖像技術有限公司就建立聯合研究實

6、驗室基本達成一致，近期將成立。實驗室已經進行了10余年的海量圖像數據處理研究，在多源傳感器信息融合領域有了新的研究成果，將柔性關系加入到融合模型中。目前實驗室擁有海量圖像處理數據，并初步探討形成了一系列研究方法，正努力向成果轉化。六、擬創業項目簡介一、 項目背景：當前，中國正處在經濟高速增長向中高速增長轉換的新常態下，“十三五”要解決制約經濟新增長的軟硬件環節。中央政府推出“中國制造2025”、“互聯網+”等國家重大戰略展開投資。隨著我國勞動力成本日益增大，制造業面臨巨大的危機，轉型者能制造成為未來發展的大趨勢,在此背景下，“機器換人”成為制造業的必然選擇。日本早就提出機器人新戰略，2014年

7、產值4470億日元，出貨量12.7萬臺,美國制定國家機器人安全新標準，提出機器人技術路線圖，2015年數量超26萬臺,歐洲啟動“地平線2020”戰略。韓國提出機器人未來戰略2022。2013年底，工信部出臺關于推進工業機器人產業發展的指導意見,到2020年，形成較為完善的工業機器人產業體系,培育3-5家有國際競爭力的龍頭企業和8-10個配套產業集群。在中國制造2025規劃中明確我國未來十年機器人產業的發展重點為兩個方向：一是開發工業機器人本體和關鍵零部件系列化產品，二是突破智能機器人關鍵技術，開發一批智能機器人, "十三五"期間，機器人發展必將迎來投資良機。上海地方政府出臺

8、關于上海加快發展和應用機器人促進產業轉型提質增效的實施意見,機器人產業政策紅包密集，市場潛力巨大,工業機器人高速增長，服務機器人成為新藍海。機器人是現代傳感器技術、人工智能技術和自動化技術發展的典型體現，機器人技術的發展水平也代表一個國家制造技術的先進性發展水平。其中，移動機器人的發展最為迅速，已經大規模實現商業化應用，基于工作中實際應用領域的不同，各種類型機器人采用的技術也各不相同。本項目旨在開發一種基于引導節點位置的自主跟隨機器人，使得機器人跟隨引導對象自主規劃路徑避障前行，該機器人在高爾夫球場、病人看護、物流基地、超市購物、領路導航和軍事運輸等方面有著重要應用。二、本項目開發過程中遇到的

9、難點： 1、即時定位與地圖構建（SLAM）即時定位與地圖構建（SimultaneousLocalization AndMapping）指的是在自身位置不確定的條件下,在完全未知環境中創建地圖,同時利用地圖進行自主定位和導航。SLAM問題可以描述為:機器人在未知環境中從一個未知位置開始移動,在移動過程中根據位置估計和傳感器數據進行自身定位,同時建造增量式地圖。（1）定位(localization)：機器人必須知道自己在環境中位置。（2）建圖(mapping)：機器人必須記錄環境中特征的位置（如果知道自己的位置）（3）SLAM：機器人在定位的同時建立環境地圖。其基本原理是運過概率統計的方法，通過多

10、特征匹配來達到定位和減少定位誤差的。圖1 SLAM的基本過程移動機器人自定位與環境建模問題是緊密相關的。環境模型的準確性依賴于定位精度，而定位的實現又離不開環境模型。在未知環境中，機器人沒有什么參照物，只能依靠自己并不十分準確的傳感器來獲取外界信息，如同一個盲人在一個陌生環境中摸索的情況。這種情況下，定位是比較困難的。有地圖的定位和有定位的地圖創建都是容易解決的，但無地圖的定位和未解決定位的地圖創建如同"雞-蛋"問題，無從下手。已有的研究中對這類問題的解決方法可分為兩類：一類利用自身攜帶的多種內部傳感器(包括里程儀、羅盤、加速度計等)，通過多種傳感信息的融合減少定

11、位的誤差，使用的融合多為基于卡爾曼濾波的方法。這類方法由于沒有參考外部信息，在長時間的漫游后誤差的積累會比較大。另一類方法在依靠內部傳感器估計自身運動的同時，使用外部傳感器(如激光測距儀、視覺等)感知環境，對獲得的信息進行分析提取環境特征并保存，在下一步通過對環境特征的比較對自身位置進行校正。2、熱點跟隨技術機器人跟隨技術包含兩個步驟，知道目標在哪里，能自動跟隨目標運動。最常見也是應用最廣的就是GPS跟隨，攜帶有GPS模塊的手機或者手環等設備，與任務設備進行互相通信，不斷告知彼此的位置，任務設備按照獲得的GPS信息調整自己的姿態與速度跟隨。在GPS跟隨模式被激活后，機器人將通過自帶的GPS模塊

12、確定自身位置，并通過使用者的移動設備（例如手機）上的GPS模塊確定使用者所處的位置。因此GPS跟隨與視覺跟隨相比，適用的場景更加廣泛。幾個典型的場景：1.機器人與使用者之間暫時出現遮擋物圖 2 視線遮擋遮擋物或突然出現的曜光會使跟隨目標暫時丟失。而GPS跟隨則基本不受影響。2.特殊環境下跟隨目標難以被視覺識別圖 3 光線較暗光線昏暗的夜晚、反光強烈的雪地等場景都會導致此種情況，GPS跟隨則均可適用于這些場景。3、識別躲避障礙技術熱點跟隨技術雖有諸多好處，但是無法判斷障礙物，還需要輔助其他技術，這里就要提到識別躲避障礙技術。當機器人的傳感器，或者是攝像頭發現前方有障礙物的時候，機器人此時要停下來

13、，首先對障礙物進行掃描，以便做出準確的判斷，檢測的主要參數應該包括：障礙物的高度、寬度等主要信息，并將這些檢測到的信息上報給機器人的“大腦”，由機器人的“大腦”先做出一個判斷：該障礙能否通過？如果能夠通過，則繼續前進；如果不能通過，機器人的“大腦”應該發送這樣的指令：轉身，將機器人的身體轉過一個合適的角度，比方說：30°角。等機器人轉過身來后，要對其前方重新進行掃描，判斷其前方是否還有障礙物，且是否已繞過該障礙物，如果已繞過該障礙物，且前方無障礙物的情況下，那么，機器人就可以繼續前進了，任務完成；如果前方還有障礙物，且不能不能繞過該障礙物的情況下，就需要由機器人的“大腦”再次發送指令

14、：命令機器人的身體再旋轉30°角，此時，重新進行判斷：是否可以繞過該障礙物，且前方無其他障礙物，如果這次OK了，那么，機器人就可以順利繞過該障礙物，任務完成。識別躲避障礙技術，有兩種解決方案，一種是在小車四周安裝傳感器，當檢測到行進路線上有障礙物是，根據提前設計好的參數調整反向避過障礙。由于使用的傳感器比較簡單，并不能判斷障礙物輪廓，甚至識別障礙物。但是造價便宜，反應快速。還有一種方法是使用攝像頭，在行進中不斷拍攝照片，通過圖像識別技術，識別障礙物。當把兩種信息進行信息融合能夠有更好的效果。4、智能導航技術導航技術是移動機器人的一項核心技術之一，"它是指移動機器人通過傳感器

15、感知環境信息和自身狀態,實現在有障礙的環境中面向目標的自主運動"目前,移動機器人主要的導航方式包括:磁導航,慣性導航,視覺導航等"其中,視覺導航通過攝像頭對障礙物和路標信息拍攝,獲取圖像信息,然后對圖像信息進行探測和識別實現導航"它具有信號探測范圍廣,獲取信息完整等優點,是移動機器人導航的一個主要發展方向,而基于非結構化環境視覺導航是移動機器人導航的研究重點。機器人視覺被認為是機器人重要的感覺能力，機器人視覺系統正如人的眼睛一樣,是機器人感知局部環境的重要“器官”,同時依此感知的環境信息實現對機器人的導航。機器人視覺信息主要指二維彩色CCD攝像機信息,在有些系統中

16、還包括三維激光雷達采集的信息。視覺信息能否正確、實時地處理直接關系到機器人行駛速度、路徑跟蹤以及對障礙物的避碰,對系統的實時性和魯棒性具有決定性的作用。基于計算機視覺的自主機器人導航一種方法是基于地圖的機器人導航。基于地圖的導航就是提供給自主機器人其導航環境的模型"在一些早期的視覺系統中,自主機器人導航環境的知識都是以網格表征,把三維空間中物體按體積垂直投影到二維水平面上,這種方式通常被引用為/占用地圖0"后來,占用地圖的思想被/虛擬力場0改進"虛擬力場也是一幅/占用地圖0,不同的是在地圖中每一個被占用的區域都對機器人施加斥力,而目的地圖則對機器人施加引力,所有的

17、這些力通過向量的加減運算的共同作用牽引機器人避開障礙物,向目的地運動。該產品的創新點 ： 本機器人擁有紅外傳感器，攝像頭，揚聲器，通過信息融合技術，快速有效識別障礙，并且可以通過揚聲器把識別出的物品告訴使用者，形成良好的交互。三、 技術路線：我們通過TensorFlow框架利用GPU運行深度學習算法，來實現圖像識別并構建智能跟隨機器人，圖4是我們的技術路線：圖 4 物體識別機器人的體系結構。 首先是核心芯片系統的選擇。我們選擇Raspberry Pi，它有WiFi，四核CPU和一個千兆字節的RAM，另外還有一個microSD卡可以加載Raspberian。 有關所有組件如何協同工作的概述，請參

18、見圖4，有關Pi的照片，請參見圖5。圖5 Raspberry Pi。圖6機器人底盤。其次是外圍設備的選擇，和組裝。由于直流電動機的運行電流高于Raspberry Pi可提供的電流，因此需要單獨的控制器，所以我們選擇Adafruit電機帽（見圖7）。 圖7帶電機帽和相機的Raspberry Pi為了獲取圖片，我們把相機連接到Raspberry Pi，并提供可用于識別對象的實時視頻。在眾多攝像機中選擇提供夜視的紅外攝像機，以適應夜間攝影的需求。我們添加了一個USB揚聲器，以便后面可以發出聲音，提醒并與用戶進行交互。圖8 4WD機器人（右）和2WD機器人。 配置Nginx將攝像機圖像的請求直接傳遞到

19、文件位置，并將其他所有內容傳遞給網絡服務器。然后，建立了一個簡單的Python網絡服務器，根據遙控車輛提供的鍵盤命令來旋轉機器人的輪子。 最后，安裝TensorFlow。從相機的圖像上推導tensorflow/contrib/pi_examples/label_image /gen/bin/label_image將輸出排名靠前的五個猜測。圖9 連接在電腦上的機器人四、 市場依據： 2014年全球服務機器人市場規模為60億美元左右，而2015年達到85億美元左右。預計，2016-2020年全球服務機器人市場將以13%增長率成長，到2020年全球服務型機器人市場規模將近160億美元左右。2015年

20、中國服務機器人市場規模為85億元人民幣，按照我國機器人產業發展規劃（2016-2020年），預計到2020年，服務機器人年銷售收入有望超過300億人民幣。跟隨機器人屬于服務機器人的一種，有廣闊的發展前景。目前國際上正在研發和測試跟隨型機器人，而國內并沒有看到跟隨機器人產品。圖10 市場分析同類機器人比較：圖 11 沃爾瑪研究的機器人Budgee機器人：Five Elements Robotics推出的Budgee機器人最高速度為每小時3.9公里左右，其重量只有9公斤左右，如果主人的行進速度太快，它就會用消息推送的方式提醒主人慢一些。同時用戶還可以對它大小不一的兩個眼睛的顏色進行設定。功能方面，

21、Budgee能夠輕松折疊起來，但是卻能搭負約23公斤的東西。同時，Budgee充電一次能夠持續使用10個小時。此外，Budgee采用了防水設計，其所內置的傳感器能夠有效防止其掉下樓梯和在遇到障礙時摔倒。Budgee的跟隨功能通過嵌入在“耳朵”中的聲納傳感器來實現，而在正常工作時，主人需要將一個小巧的模塊安置在自己的腰帶上，然后在對應的移動應用中設置Budgee的跟隨距離。 圖 12 Gita機器人 Gita私人貨物運輸機器人：圖中這個淡藍色的機器人，名為Gita，發音為“jee-ta”，意大利語意為“短途旅行”的意思，目前它處于概念機階段。 Gita運載的主體不是人，而是物品，它不僅可以跟隨用

22、戶進行購物，并且還可以幫助用戶將所購商品搬運回家。Gita的制造商是Piaggio（比亞喬），比亞喬是歐洲規模最大的摩托車制造企業，是全球第一輛踏板車VESPA的制造商。Gita在2月2日發布，但是公司并沒有透露Gita機器人的售價，也沒有提及該款Gita機器人與公眾見面的具體日期。本項目優勢：1、 更實惠目前Budgee機器人售價1399美元。而Piaggio并未公布Gita的具體售價。由于最初發布的版本并非面向消費市場，因此價格不會太低。相對于前面提到的跟隨機器人的高昂價格，我們所設計的機器人，由于采用通用元器件，在硬件方面所花費的金錢較少。所以我們所設計的機器人價格可以更低，目前預訂價2

23、000-3000元，相對比來說更加實惠，擁有更大的受眾人群。2、 更智能采用信息融合技術，在盡可能降低設備造價的基礎上，提供盡可能快速智能的反饋。采用傳感器進行檢測躲避障礙的同時，識別出障礙，并通過揚聲器告訴使用者，這樣在導航或者跟隨的時候人機交互更友好，更智能。3、 更便捷同樣是采用GPS跟隨機制，目前研發的機器人都需要在人身上穿戴設備，而且設備比較笨重，不美觀。而我們設計的機器人，以手機代替穿戴設備。只需要在手機中安裝對應程序，機器人就可以進行跟隨了。在幾乎人人都有手機的社會中，這樣的做法，不但節約了設備造價，而且更加美觀便捷。五、 經濟和社會效益：本項目產品推廣后，節約了用戶的時間，方便

24、了用戶的出行。使廣大人民共享科技發展紅利，提升人民幸福感，有利于社會的可持續發展和長治久安。另外改變生活方式，激發人民創造性，推動社會的進步。在經濟上，我們擬售價2000-3000元每臺機器人，推廣階段預計每月銷售30臺，創造收入6萬元。帶動就業和相關領域行業的發展。六、 擬采用商業模式：產品的推廣采用以線下推廣為主，網上推廣為輔，相結合的推廣方法。網絡宣傳和推廣，首先是最大的宣傳平臺，因此把自己的網站做好，并做好產品關鍵字和增加產品關鍵字權重；其次在網絡上：、騰訊、CCTV、等投放；同樣的可以發布產品供求信息，選、慧聰網、環球資源等；還可以在嘜網發布，專注新產品宣傳的網站；另外在百度知道跟蹤

25、問答關鍵字。以上這些都是比較有效的網絡宣傳推廣手段。線下宣傳和推廣包括印發傳單、媒體宣傳、搞宣傳活動、口碑推廣、印名片、印塑料帶 、和當地相關產品銷售點合作、企事業單位或政府合作推廣、大客戶直接定制整套解決方案、下游代理商加盟等等。之后是穩定的發展，穩定的發展說得直白一點就是在基本推廣方法基礎上不時的結合公司新產品搞促銷活動，不定期的發送優惠卷，參與行業內的排行評比等活動，以期獲得新聞價值，媒體的曝光。 相對于推廣的多樣化，要將相關產品長期穩定的發展，有效的向市場上推廣的話，那么就要合理的安排線下跟網上推廣方法相結合，進行長期的相關推廣。最后推廣效果，對產品推廣的效果進行跟蹤，定期從使用人群中

26、分析，改進或者取消效果不佳的推廣手段，在效果明顯的推廣策略方面加大投入比重。這樣才有利于產品長期穩定的發展。七、 項目團隊：成員介紹：博士1人，碩士2人，人員配置較好目前本項目已有3名成員，各個階層人員比例較好，由一名教授帶頭，1名博士與2名碩士參加，從理論到技術實現了完美的搭檔。徐凌宇教授負責整個項目的全局管理，XXX負責整個智能跟隨型機器人的核心技術設計，XXX、XXX碩士負責用兩個月去相關機器人行業進行調研，大部分時間用于業務開展，以滿足用戶需求。本人對創業的看法：本人認為創業帶動就業，1、一個好的團隊。事情的成敗的決定因素在人，所謂謀事在人，只有人才能把事情做出來，所以一個好的創業團隊

27、是創業成功的關鍵，這個團隊的成員也許不都是最優秀的，但一定要是能互補的，不論從性格上還是能力上，中國講究的是中庸之道，其意就是這個世界本沒有好壞之分，只有合不合適，何不合理，合適的，合理的就是最好的。2、一個好的項目。一個好的項目，可以收到出其不意，先發制人的效果，讓人以最快的方式賺到人生的第一桶金，并為以后的事業打下堅實的基礎。3、好的執行力。這個很重要，有了執行力，你才能說你是在真正的創業，否則就是趙括將兵，紙上談兵了。就算你手上有一個好的項目，也只是幫別人鋪路而已，佳人年年忙紅裝，為她人做嫁衣裳。4、及時有效的溝通。有道理是話不說不清，理不辨不明，在這個信息化爆炸輻射的時代，及時有效的溝通變得尤為重要，只有溝通才能增強團隊的