【基于單片機的智能座椅避障系統(tǒng)設計開題報告文獻綜述4500字】

基于單片機的智能座椅避障系統(tǒng)設計開題報告1.結合畢業(yè)設計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，每人撰寫2000字左右的文獻綜述（綜述末列寫出參考文獻目錄）：文獻綜述課題研究的背景隨著社會經(jīng)濟發(fā)展水平不斷提高，人類經(jīng)濟水平極大提高，人類已經(jīng)進入汽車時代。同時，伴隨著各種各樣交通事故等原因造成的損害，為已成為整個社會重點關注的問題之一。隨著計算機技術的不斷完善、人工智能技術的持續(xù)發(fā)展，輔助駕駛的智能座椅的研究已經(jīng)成為焦點，吸引了全球的關注。將智能機器人技術應用于普通電動智能座椅，智能座椅融合了多種領域的研究方法和成果，包括機器視覺、機器人導航和定位、模式識別、多傳感器融合及用戶接口等，涉及機械、控制、傳感器、人工智能等多項技術，也被稱為智能座椅式移動機器人。二、課題研究的意義這個項目采用了一個語音識別模塊，可以識別用戶的語音命令，從而驅(qū)動座椅，解放了座椅用戶的雙手。對于車主來說，該智能座椅可以通過語音來控制，可以做到獨立行動，使得用戶對汽車駕駛充滿希望以及對未來的展望。對于只是下肢殘疾的人來說，該智能座椅也支持按鍵控制方式，按鍵控制方式相比起語音控制方式來說會更加靈敏快速。由于座椅的用戶多是行動不便的人，該智能座椅還具有控制汽車緩加速與換減速的功能，大大的提升了該智能座椅的安全性與穩(wěn)定性。1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.1國外發(fā)展研究現(xiàn)狀越來越多的國家已經(jīng)投入了大量的精力和財力進行智能座椅項目的研究，自從1986年，英國研發(fā)出了第一輛智能座椅以來，比如美國麻省理工學院研發(fā)的Wheelesley項目、德國烏爾姆大學進行研究的的Maid項目、法國研究出的VAHM項目和西班牙取得的的SIAMO項目成果等等。由于各個實驗室想要實現(xiàn)的目標和所用的研究方法都不一樣，所以每種座椅能夠解決的問題、實現(xiàn)的功能以及到達目的地的能力也各有特點。賦予座椅的功能一般都是簡單、低級的控制，這是智能座椅早期的研究的特點，如實現(xiàn)座椅簡單的運動、控制電機的速度以及進行障礙物的躲避等等。隨著機器人控制技術的發(fā)展及各項傳感器技術的成熟，應用于傳統(tǒng)座椅的技術更多的是像智能機器人這種高新技術，如今智能座椅已經(jīng)實現(xiàn)在更現(xiàn)實和經(jīng)濟實惠的基礎上，朝著美好方向——具有更好交互性、適應性、自主性，快速發(fā)展。以下為具體幾個國家在智能座椅方面取得的成果：（1）智能座椅MEYRA，是希臘的FoundationforResearch&和TechnologyHellas兩位研究人員已經(jīng)開發(fā)出的成果，這個座椅已經(jīng)實現(xiàn)了商業(yè)化生產(chǎn)，這輛座椅的控制由一臺筆記本電腦實現(xiàn)，座椅上聲吶傳感器，安裝達到了6個之多，大大加強了障礙物探測的準確性，還安裝有里程計和全景視覺傳感器，還為座椅增加了計算功能，還有為了實現(xiàn)導航而增加的電子器件還有用戶界面（包含觸摸屏、語音命令接收器）等模塊。用戶對座椅的控制，可以直接使用操縱桿實現(xiàn)，也可以通過串接在座椅上的筆記本電腦，間接地對座椅進行控制，安裝在座椅上的神經(jīng)全景攝像頭，擁有360度的寬廣視野范圍，全方位無死角地觀察座椅周圍的情況。座椅的計算機控制系統(tǒng)的組成是：一臺筆記本電腦，還有5個微處理器，微處理器之間的通信通過CAN總線的方式實現(xiàn)，處理視覺信息并且通過合適的軟件接口和用戶進行交互溝通是筆記本電腦主要的工作，5個微處理器相互配合著完成工作，其中一個微處理器用來實現(xiàn)座椅的控制單元和筆記本電腦之間的通信，另外的三個微處理器用來接收和處理聲吶傳感器傳回的數(shù)據(jù)，最后一個微處理器用來接收處理里程計的數(shù)據(jù)。（2）KAIST，也是一種智能電動座椅，是由韓國的一個高級科技研究所研制出的。PC機，操作桿和動力模塊這三個部分組成了它的控制器。PC機安裝在座椅靠背上，可以實現(xiàn)對傳感器傳回的數(shù)據(jù)進行高速、非?？焖傧喈斢趯崟r的處理，實時數(shù)據(jù)處理由Linux系統(tǒng)以及RTAL(RealTimeApplicationInterface)來實現(xiàn)。用戶的指令通過操作桿接收到，并把這些控制意圖轉(zhuǎn)換成設定好的相對應的控制命令，PC機向動力模塊發(fā)出這些命令，動力模塊執(zhí)行命令，轉(zhuǎn)換成動力信號來驅(qū)動電機，并且系統(tǒng)能夠?qū)崟r地監(jiān)控座椅的狀態(tài)。為了實現(xiàn)座椅的自主運動，該座椅還安裝了激光傳感器和增量編碼器?？紤]到有些用戶操作桿不方便使用，所以在座椅的右扶手前方還安裝了一塊觸摸屏，用戶對座椅的運動控制也可以通過這臺顯示屏來。（3）智能座椅Rolland，是德國的布萊梅大學開發(fā)出來的,這輛座椅可以不斷擴展自身內(nèi)部的地圖，通過用戶語言中提供的信息來實現(xiàn)，通過對操縱桿，可以實現(xiàn)將用戶的語音（英語和德語）轉(zhuǎn)換成XML形式，進行細致分析處理。語音識別的問題是這個智能座椅系統(tǒng)面臨的最大挑戰(zhàn)，即如何讓機器人聽懂用戶提出的語音指令，并且要求這些命令的信息必須是連續(xù)的、明確的、精確的，含糊不清，有歧義的命令是不能進行識別的，目前工作人員正在進行嘗試探索，通過增加其他模塊試試能不能完善座椅語音識別以及其他功能。于此同時，F(xiàn)RIEND座椅，也是這所高校的自動化研究所開發(fā)的,這輛座椅的控制就是通過語音識別來完成的。（4）SENA智能座椅，是西班牙的Malaga大學開發(fā)的，一個180度掃描范圍的徑向掃描儀安裝在該座椅前方，用來檢測障礙物的情況，進行環(huán)境地圖的構建，以及進行定位。紅外傳感器，安裝在座椅的四周，數(shù)量達到了13個，用來完成對近距離的障礙物精確地探測感知，那些不易被紅外傳感器捕捉的透明的、狹窄的障礙物，就通過座椅前方安裝的2個聲納傳感器解決，且傳感器是旋轉(zhuǎn)的。座椅甚至擁有模擬人眼的功能，通過背部上方安裝的CCD攝像頭來完成。座椅還可以通過語音識別軟件和用戶進行語言交流，這是因為安裝了小的揚聲器和藍牙耳機，功能強大且豐富。（5）澳大利亞的Mosash大學，他們智能機器人中心的RayJarvis教授研制出了一種智能座椅，該座椅的驅(qū)動是四輪驅(qū)動的，該智能座椅系統(tǒng)在實現(xiàn)最大化的自由度的同時，能夠?qū)崿F(xiàn)保護用戶，輪胎經(jīng)過了人性化的設計，甚至能夠勝任海灘和森林的駕駛。國立澳大利亞大學的AlexZelinsky教授，在這個座椅系統(tǒng)的基礎上，加上了一個眼睛跟蹤儀，實現(xiàn)了通過檢測用戶面部角度和瞳孔方向來控制座椅，該座椅區(qū)別于其他智能座椅的最大特點也就是這個了，座椅可以沿著使用者眼睛看的方向走，座椅減速，當用戶眼睛向下看的時候，眼睛抬起時，座椅加速前進。（6）日本開發(fā)了一款智能座椅，該座椅是針對汽車駕駛員設計的，在座椅的上方安裝了多個視覺傳感器，與其他同類型產(chǎn)品的也就區(qū)分開來了，可以實現(xiàn)360度障礙物探測。當傳感器檢測到障礙物時座椅就會停下，通過集成Wi-Fi技術，座椅甚至可以把合起來的圖像傳到手機上顯示。座椅調(diào)節(jié)也可以通過判斷用戶的手勢來實現(xiàn)。除此之外，日本還研究了一個樣機，還是輛智能座椅，它是通過改裝普通商業(yè)座椅實現(xiàn)的，構成是一臺PC機和視覺跟蹤系統(tǒng)，這臺座椅用戶的操作量很少，因為可以通過檢測使用者的非語言行為來判斷用戶意圖。試驗系統(tǒng)能夠觀測人臉，分析面部的方向來控制座椅的運動，因為用戶的意圖大多都表現(xiàn)在臉上。1.2國內(nèi)發(fā)展研究現(xiàn)狀我國實現(xiàn)的智能座椅系統(tǒng)在復雜性和靈活性方面和國外相比有一些差距，因為智能座椅研究起步有一些晚，但是也根據(jù)自身的特色，研制出了一些智能座椅，這些座椅的指標是接近國際先進水平的。中科院自動化所、上海交通大學和香港中文大學等等的單位都有進行研究并取得一定的成果。RoboChair智能座椅，是中科院自動化研究所和英國Essex大學合作開發(fā)的,視覺系統(tǒng)和3G通信系統(tǒng)座椅都進行了安裝,可以實現(xiàn)對使用者進行遠程的觀察和交流。香港中文大學高級機器人實驗室也在智能座椅方面取得了良好成績,實現(xiàn)智能座椅的人機友好的交互界面，是他們項目的目標,這樣就可以實現(xiàn)很多的高級控制。同時座椅為了提高傳統(tǒng)座椅的可用性和功能，特意采用了人的行為模型。參考文獻：[1]徐英博.智能座椅的設計[J].中國寬帶,2020(7):1.[2]宮兵,凌六一,宮維華,等.一種單片機控制的智能座椅:,CN111227566A[P].2020.[3]王世明,王壯壯,胡祥宇,等.基于單片機的避障智能車研究[J].交通科技與管理,2020(2):2.[4]張丹.基于PIC單片機的汽車座椅加熱系統(tǒng)[D].吉林大學,2009.[5]王秀芳,于隨然.用于汽車座椅智能控制的單片機系統(tǒng)的設計[J].儀表技術,2008,000(012):61-62.[6]段福鑫.一種基于單片機的智能座椅控制系統(tǒng):,CN107581820A[P].2018.[7]李冰濤.基于單片機與步進電機控制的電動座椅的電氣設計[J].電子制作,2016(1):3.[8]王秀芳,于隨然.用于汽車座椅智能控制的單片機系統(tǒng)的設計[J].儀表技術,2008.[9]朱江蘭,包穎瑩,梁森.飛機座椅安全帶狀態(tài)報警電路設計[J].自動化儀表,2015,36(6):4.[10]丁偉華,范賜偉,康仲杰,等.智能調(diào)溫座椅的設計與制作[J].科技創(chuàng)新與應用,2016,000(005):31-31,32.[11]宋受俊.基于單片機的電機運動控制系統(tǒng)設計[D].西北工業(yè)大學.[12]張瑞鋒,曹立波,郜亢,等.智能集成式兒童安全座椅控制系統(tǒng)設計[J].計算機與現(xiàn)代化,2015(1):8.[13]王秀芳,于隨然.用于汽車座椅智能控制的單片機系統(tǒng)的設計[J].儀表技術,2008(12):2.[14]GiripunjeS,TembhurneER.DesignandDevelopmentofaSmartSeatforReliefingFromPressureUlcers[J].2021.[15]AlmohsenMK,AlonziRK,AlanaziTH,etal.SmartCarSeatBelt:AccidentDetectionandEmergencyServicesinSmartCityEnvironment[C]//20211stInternationalConferenceonArtificialIntelligenceandDataAnalytics(CAIDA).2021.[16]LiC,KobeloD.Designof"SmartCarSeat"toPreventHeatRelatedDeathsofChildrenLeftAloneinsideCars[C]//The18thLACCEIInternationalMulti-ConferenceforEngineering,Education,andTechnology:Engineering,Integration,AndAlliancesforASustainableDevelopment”“HemisphericCooperationforCompetitivenessandProsperityonAKnowledge-BasedEconomy”.2020.2.本課題要研究或解決的問題、預期目標和擬采用的研究手段（途徑）：2.1主要研究內(nèi)容第一章為緒論,主要介紹了智能座椅的發(fā)展和研究現(xiàn)狀,簡述了國內(nèi)外在智能座椅領域所取得的成果,引出論文主題。第二章介紹了系統(tǒng)整體總體的設計方案，對系統(tǒng)任務要求和控制系統(tǒng)需要實現(xiàn)的功能進行分析，然后對各模塊電路設計方案的進行分析，再綜合考慮設計需求進行設計方案的確定，最后敲定系統(tǒng)設計的最終方案。第三章介紹了智能座椅避障系統(tǒng)的硬件設計，包括主控模塊、電源模塊、電機驅(qū)動模塊、傳感器模塊的電路如何實現(xiàn)，同時分析各個模塊的工作原理。第四章介紹智能座椅的程序設計，基于對硬件模塊的學習分析，在單片機中寫入程序，使各個模塊運行工作起來，通過各個模塊的分工合作，達到實現(xiàn)座椅避障的功能。第五章是完成軟硬件的設計之后，進行系統(tǒng)的實驗驗證。通過硬件部分和軟件部分的分布測試，一步步完成對各個模塊的調(diào)試完善，最后將各個模塊整合成完整的系統(tǒng)，協(xié)調(diào)各個模塊，完成避障系統(tǒng)的設計。第六章結論，根據(jù)前面軟硬件分析研究，對自己課題研究工作進行總結，同時對本課題將來研究做出展望。2.2預期目標1.對于單片機的原理進行整體的把握；2.對于單片機運用于智能座椅方面的研究進行深入的分析；3.了解單片機在汽車座椅上的具體的功能與應用；4.對于單片機運用于汽車智能座椅進行調(diào)試。2.4擬采用研究手段本文采用的研究方法有：1.文獻研究法文獻研究法是指收集和分析各種已有的相關文獻資料，選取其中有用的信息，最終達到調(diào)查研究目的的一種方法。本文通過對相關文獻的研讀了解到國內(nèi)外基于單片機的智能座椅的研究成果，借鑒前人的觀點在歸納總結的基礎之上實現(xiàn)本篇論文的書寫。2.案例研究法案例研究法就是對案例進行分析，為之后的實踐提供經(jīng)驗。本文通過借鑒優(yōu)秀的智能座椅案例，對其進行分析與討論，體會單片機在智能座椅上的應用效果。2.5研究工作條件和基礎1.去學校的圖書館、電子閱覽室查詢并收集相關文獻和資料，并妥善保存。2.及時通過電話、短信、在線聊天、郵件、面談等方式請教指導老師相關問題，并與同學共同討論研究。3.利用網(wǎng)絡查詢所需的資料，從中國知網(wǎng)、維普網(wǎng)、百度文庫等相關網(wǎng)站下載相關論文作為參考資料。4.自己認真仔細研究，通過不懈的探索對資料進行整理、歸納和總結，直到最后完成論文的寫作。3.研究進度安排：2021.11.20-2021.11.25整理老師意見，搜集相關文獻，形成文獻筆記；2021.11.26-