电子实验大楼智能化系统设计2—智能引导与迎宾系统开题报告

1、课题研究的背景

在大数据化、物联网技术飞速发展的今天，我们会经常发现众多高档场所、校园大楼、大型商厦门口都站有一排或两排迎宾小姐，这种迎宾方式不但耗费了大量的人力资源，而且由于现在的人力成本的不断的增加，资金投入也增加大大，此外还会由于服务人员长时间的从事单调重复的工作，造成对工作的热情锐减，从而影响服务质量。为此，各地专业人员已研发设计出一套完整的智能引导与迎宾系统，这种系统设计不但成本低廉、经济实用，而且工作性能稳定，服务质量，智能化程度高，便于统一管理，还能减少人力资源使用，还对环境改善、提高迎宾效果，无时无刻为宾客提供最真诚的服务。

由此延伸到电子学院的实验大楼的实际概况，电子学院的实验大楼已于2013年暑假启用，但大楼的安全管理、实验室管理和内部环境秩序管理等尚缺少配套系统与技术管理手段。本课题拟针对电子实验大楼的实际现状，提出大楼智能化系统的整体解决方案，主要功能系统包括门禁与一卡通系统、视频监控系统、机器人迎宾与引导系统、智能会议系统、智能照明系统、安全防范与报警系统、信息发布与信息融合平台等。该课题的主要研究方向是楼内智能引导与机器人迎宾系统设计。

2、课题研究的目的、意义

大数据及机器人的时代已经来临，随着现代社会的发展,科学技术的进步,机器人技术的发展速度越来越快,机器人产业也将逐步进入我们生活的每一个角落。可以说，我们已经跨入了机器人时代！

迎宾机器人系统是集机械工程、电子技术、计算机技术、传感技术、智能控制技术等技术的综合系统,在使用机器人,要求其服务技术含量高,对用户具有使用价值。在分析现有服务机器人的基础上,提出利用新型数据处理芯片对迎宾机器人控制系统进行改进,能进行一定的人员与语音识别,实现人机交互,提高控制精度和响应速度。

大厅LED显示屏能够显示基本的会议信息，以及到访来宾的个人资料，让宾客深切感受到备受尊重、热情欢迎的氛围。

人机交互触摸屏收录电子学院实验大楼各楼层办公点信息，来宾能自行查询个人所需要的办公信息，从而使得办公效率大大提高。

本课题研究内容：

苏州科技学院电子楼由A、B、C三栋楼组成，主要为实验室、会议室（含报告厅）、网络教室和教师办公室。根据学校的实际需要，本次工程建设的系统为七个：多媒体会议系统，大厅引导系统，视频监控系统，门禁一卡通系统，无线网络系统，报警系统，智能建筑管理系统（IBMS）。

本课题拟针对电子实验大楼的实际现状，提出智能化系统的整体解决方案。主要研究内容包括：电子与信息工程学院大楼正门智能迎宾机器人在宾客来时的问候（包括挥手、欢迎、点头等基本动作）、电子显示屏显示来宾个人信息及主要事迹、人机交互触摸机（用于来宾自行查询办事对象及办公信息等）、会议签到及座位引导等。

预期目标：

通过电子大楼一楼电子显示屏应用，实现会议信息公告及显示功能，如显示会议时间、地点、内容、主讲人等，达到使来宾及时了解会议相关内容的目的；

通过配备人机交互机器，使宾客获得自行查询楼层办公信息的能力，从而实现及时高效的智能引导效果；

通过智能迎宾机器人，主要实现的功能具体如下：

1、宾客来临时，进行语音欢迎问候，如：您好，欢迎来到电子与信息工程学院

2、具备宾客引导功能，指引宾客前往目的地

3、能够完成一些基本的机械动作，如挥手、点头摇头、转向、步行、等动作

4、签到和引导系统

对学校邀请的嘉宾，为每位嘉宾发放一张电子参会证（内置RFID芯片，写入参会嘉宾数据），嘉宾持此证进入大楼入口大厅，吊顶上方的RFID远距离读卡器识别到此RFID信号后会自动为该嘉宾签到，嘉宾将电子参会证在LED导航屏下方刷卡区刷卡后，导航屏上会自动进行会议室方向引导。

针对学校的学生和老师参加会议的情况，则使用校园一卡通的卡在会议室门口的22寸一体机上刷卡进行签到。

通过以上基本功能的实现，来完成接待来宾、引导来宾、欢送来宾的一站式服务，让宾客体验到体贴、周到的服务，从而实现智能引导迎宾的效果，进而基本完成本次课题设计。

首先讨论电子与信息工程学院一楼LED电子显示屏。LED之所以受到广泛重视而得到迅速发展，是与它本身所具有的优点分不开的。这些优点概括起来是：亮度高、工作电压低、功耗小、大型化、寿命长、耐冲击和性能稳定。LED的发展前景极为广阔，正朝着更高亮度、更高耐气候性、更高的发光密度、更高的发光均匀性，可靠性、全色化方向发展。LED显示屏广泛应用在体育场馆、商业应用、银行、证劵、邮政、码头、商场、车站、邮政、电讯、机关、监控、学校、餐厅、酒店、娱乐、等不同户外场所的广告宣传，2013年俄罗斯大运会UNILUMIN采用Umesh25楼宇屏实时转播画面流畅细腻。

静态扫描技术采用静态锁存扫描方式,大功率驱动,充分保证发光亮度.自动亮度调节具有自动亮度调节功能,可在不同亮度环境下获得最佳播放效果。全面采用进口大规模集成电路,可靠性大大提高,便于调试维护。

常见的驱动方式一般有恒压驱动和恒流驱动，恒压驱动就是以恒定的电压输入进行驱动、点亮屏幕。恒流驱动就是用恒定的电流提供驱动、点亮大屏。常见的是1/8，1/4，1/16扫描方式。这些所谓的扫描方式是指相近的几个同色的灯用一个驱动芯片来进行驱动控制。一般1/8是不错的选择。

运用单片机矩阵更改相关参量，通过控制板将信息从电脑发送到显示屏上，及时更新显示会议信息。此外，当有重要来宾到来时，电子显示屏滚动播放来宾的基本信息、个人事迹，以及来访视察的照片放映等。

其次讨论人机交互触摸屏。触摸屏是一种新型的电脑输入设备，它的应用彻底改变了计算机的应用界面，简化了技术输入模式，使用这不必具备太多的相关知识或事先接受训练，只需手指触摸屏幕向计算机发布命令，就可以获得你想要的数据或资料，消除了使用者与计算机之间的障碍，并且方便、快捷。

触摸屏的基本原理是，用手指或其他物体触摸安装在显示器前端的触摸屏时，所触摸的位置(以坐标形式)由触摸屏控制器检测，并通过接口(如RS-232串行口)送到CPU，从而确定输入的信息。触摸屏系统一般包括触摸屏控制器(卡)和触摸检测装置两个部分。其中，触摸屏控制器(卡)的主要作用是从触摸点检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给CPU，它同时能接收CPU发来的命令并加以执行：触摸检测装置一般安装在显示器的前端，主要作用是检测用户的触摸位置，并传送给触摸屏控制卡。

通过触摸屏方便来宾自行查询办公楼层信息，结合自己来访目的，及时有效得为来宾提供最为便捷的办公路径。

接下来讨论迎宾机器人。迎宾机器人由机械结构和控制系统两大部分组成。机器人语音识别系统是迎宾机器人头部的重要组成部分，迎宾机器人在应用上讲属于服务机器人，在技术进步角度上讲，属于智能机器人的一种。

在控制系统方面，拟采用软件控制法由单片机控制在语音芯片中进行分段录音（这其中涉及到语音芯片的地址精确确定和芯片存储空间分配问题）；当系统启动后，红外传感器将会时刻进行检测，一旦有人到来，检测到的信号经过两级带通滤波和放大，再通过集成电压比较器后输出低电平，当8051的接受到检测电路的低电平后产生中断，8051驱动语音芯片向来人致欢迎词或发出提示。

在其机械系统结构方面,我们对迎宾机器人从控制到驱动执行机构进行了研究,并设计了迎宾机器人的机械结构。同时还对机器人驱动系统进行了分析与设计,主要包括执行电机的选择以及选择相配的驱动器。采用性价比高,控制简单的步进电机驱动,通过混合式步进电机驱动器,以采用外部控制模式,控制了步进电机的脉冲与方向,从而带动机械本体完成行走运动。最后设计出迎宾机器人眼部传感器设置,制作了热释电红外传感器装置,并进行了机器人胸前LED液晶显示器字幕显示,并对结果进行了对比分析。实验表明,所设计的机器人的机械系统和手部执行机构能够较好地满足迎宾机器人的运动控制要求。

一个智能机器人应该具备三大要素：感知、决策、行动。感知就是机器人具有能够感觉内部、外部的状态和变化，理解这些变化的某种内在含义的能力。决策要求机器人具有能够依据某种条件、状态、约束的限制自主目标，规划实现目标的具体方案、步骤的能力。行动需要机器人具备完成一些基本工作、基本动作的能力。在这三大要素的基础上，智能机器人通过感知辅助产生决策，并将决策付诸行动，在复杂的环境下自主的完成任务，形成各种智能行动。

在实际应用中，迎宾机器人可放置在大门内或外、左或右等不同的位置，因采用了单片机软硬控制结合的方法，机器人的硬件不需做变动，只要对软件程序进行简修改。机器人即可适应不同的环境，使用方便。另外，当迎宾机器人更换放置地方后，需要通过调节热释电红外探测电路的灵敏度电位器达到最佳接收效果。采用伺服电机作为动力源．并以脉宽调制信号(PWM)控制电机的动作，可使控制更为平稳。经过实践检验，设计的迎宾机器人结构简单、成本较低，可靠性和稳定性较好，具有一定的实际应用价值。

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Analysis[引用日期2013-07-20]