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大学生立异试验款式恳求书 爱唯侦察论坛bt工厂
爱唯侦察论坛bt工厂
款式编号 S201910536047
款式称号
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款式负责东谈主 杨玉婷 接洽电话 15948796147
处所学院 工训中心
学 号 201757050101 专科班级 电子1701
指导教师 常晗
E-mail 3316085505@qq.com
恳求日历 2019-05-01
起止年月 2019-05-01 至 2020-05-01
长沙理工大学
填 写 说 明
1、本恳求书所列各项实质均须不务空名,谨慎填写,抒发明确严谨,三言二语
2、恳求东谈主不错是个东谈主,也可为立异团队,首页只填负责东谈主。“款式编号”一栏不填。
3、本恳求书为大16开本(A4),左侧装订成册。可网高下载、自行复印或加页,但方法、实质、大小均须与原件一致。
4、负责东谈主处所学院谨慎审核, 经初评和答辩,签署观念后,将恳求书(一式两份)报送××××大学款式料理办公室。
一、 基本情况
款式
称号
草书机器东谈主
所属
学科
学科一级门:
工学
学科二级类:
电子信息类
恳求
金额
2万元
起止年月
2019年 5 月至 2020 年 5 月
负责东谈主
姓名
杨玉婷
性别
女
民族
汉
降生年月
1999年07月
学号
201757050101
接洽
电话
宅:15948796147 手机: 15948796147
指导
教师
常晗
接洽
电话
宅:13507452631 手机: 13507452631
负责东谈主也曾参与科研的情况
2018年干涉长沙理工大学第十三届物电杯好处“循迹小车”开幕式展览
2018年干涉长沙理工大学设想艺术学院迷惑其他高校举办的“染文化之风味.绘十九大故事”并得到专科组二等奖
指导教师承担科研课题情况
1.《湖南第一师范学报》,2008.1,《论高校学生党支部责任的灵验料理》
2.《长沙理工大学学报(社会科学版)》,2010.2,《训诲对湖南经济增长作用的实证分析》
3.《科技促进发展》,2010.4,《训诲办事与训诲处职业的界定问题盘考》
4.《长沙理工大学学报(社会科学版)》,2014.9,《探讨职业生计运筹帷幄指导 激动高校学风拔擢》
2014年11月被评为长沙理工大学“十佳诱导员”,同庚12月被评为2014年度“湖南省高校学生念念想训诲盘考与施行先进个东谈主”。
2018年,担任长沙理工大学“互联网+”大学生立异创业大赛省赛、国赛领队西宾
指导教师对本款式的援助情况
1.组织聘请款式成员、指导款式成员按照洽商完成各项任务
2.提供必要物资基础条款给学生,学生碰到问题,积极寻求匡助
项
目
组
主
要
成
员
姓 名
学号
专科班级
处所学院
款式中的单干
陈嘉豪
探花内射201757050230
电子1702
电气学院
软件设想
康梦摇
201757050201
电子1702
电气学院
整机调试及文档
二、 立项依据(可加页)
(一) 款式简介
中国汉字书道经历了几千年的千里淀和演变,酿成了其特有的艺术方法,其中草书的艺术立场尤为逼真。本设想使用Delta机器东谈主来完成书写草书体汉字的任务,八成书写出好意思不雅、有笔锋的草书体汉字。给与坐标计较的截止本领,来源在字库中取舍书写实质,通过算法生成畅通轨迹坐标,在平面内的轨迹坐标进行计较,按照事前设定的轨迹、顺序和速率进行动作,完成书写。该技能可延展应用到东谈主们生活的方方面面,对东谈主类端淑发展具有紧要而长远的兴味。
(二) 盘考主见
制作一款能收场机器东谈主书写方面所应用的本领和技能,基本上不错知足东谈主们对智能机器东谈主“手”盼愿所具有的多样操作要求。在本设想中要点盘考机器东谈主书写草书的治理决策以及算法设想。
(三) 盘考实质
跟着科学技能的迅速发展,“东谈主工智能”一期间成为了社会各界东谈主士褒贬的焦点,而机器东谈主技能在一定程度上代表了“东谈主工智能”的水平。自上世纪首个机器东谈主建树以来,机器东谈主大多应用在工业出产限制,这类机器东谈主也就是东谈主们常说的工业机器东谈主。关联词,大大皆东谈主并不认为它是果真兴味上的“机器东谈主”,仅认为它是一堆冷飕飕的自动化机械安装汉典。事实上,工业机器东谈主技能是智能机器东谈主技能的伏击基础。为了让机器东谈主愈加靠拢东谈主们平时生活,越来越多的行家、学者开动盘考机器东谈主在文化限制的应用,书道机器东谈主由此应时而生。
汉字书写是一种很复杂很详尽的责任,它对机器东谈主“手”在复杂环境下的活泼性、褂讪性以及协作性等截止要求十分严格。书写手脚东谈主类一项特有的手段,不仅需要东谈主类的手能活泼地捏取所要使用的器具,而且需要通过感官不雅察和感受,以此协作手的各部分动作和所书写的实质,以实时休养书写的动作和力度,还能将我方的神思抒发出来。因此,机器东谈主书写不错让智能机器东谈主应用手眼协作技能来参与到东谈主类社会的意识和施行中来。而况,收场机器东谈主书写方面所应用的本领和技能,不错知足东谈主们对智能机器东谈主“手”盼愿所具有的多样操作要求,不仅八成收场智能机器东谈主划时期的冲破,所使用的硬件结构设想、截止算法、参数模子等技能表面,也可应用于东谈主类社会出产生活中的各个限制,其记号性的兴味长远且紧要。
通过查阅府上发现,绝大部分书道机器东谈主的构造,皆是给与终局握管的机械臂,通过禁受PC端的截止教导来完成书写的动作[6-9]。书道机器东谈主书写经过如图1.1所示。
图 1.1书道机器东谈主书写经过
本次设想将使用Delta机器东谈主来完成书写草书体汉字的任务,盼愿指标是八成书写出好意思不雅、有笔锋的草书体汉字。笔者拟给与坐标计较的截止本领,来源在字库中取舍书写实质,通过算法生成畅通轨迹坐标,机器东谈主在平面内的轨迹坐标进行计较,按照事前设定的轨迹、顺序和速率重叠进行动作,完成书写。
本次设想最大的难点在于草书字库的建立,建立汉字数据库自己就是一项十分繁琐、复杂的责任,像通例的楷书、隶书还不错拆分为部首和笔画进行字符信息索取,但草书字体不具备这么的条款,是以需要再行构想出一个可行的治理决策。草书是书道中最难写的书体,其显赫脾气是跨越错落、极尽变化,这就要求机器东谈主在书写过程中笔画宽度八成活泼变换,这亦然本设想的难点之一。书写笔画宽度取决于羊毫的按笔深度(Z坐标)和停留期间,笔者拟给与建立数学模子的本领,盘考出它们之间的函数关系。
本次设想最关键的在于书写算法的设想,它径直决定了机器东谈主最终的书写效果,笔者将会结合草书的书写要旨来设想书写算法。由于本设想给与的是坐标计较的截止本领,草书机器东谈主在书写过程中可能会出现一些轨迹偏差,为了摈斥这一偏差,笔者拟将笔尖终局位置的改良手脚本设想的盘考要点之一。
(四) 国、表里盘考近况和发展动态
跟着“中国文化热”的海潮,海外盘考机器东谈主的行家、学者开动涉足书道机器东谈主这一限制,近几年也取得了紧要科研恶果,笔者将不才文先容几款相比有代表性的海外书道机器东谈主。
1.机器东谈主发展
机器东谈主最早建树于好意思国[1],而那时的好意思国相比怜爱基础盘考,是以机器东谈主技能那时并莫得等闲应用于出产、生活中。直到上世纪80 年代末期,好意思国政府开动怜爱机器东谈主的研发,并提倡了饱读动政策,经过几十年的积存发展,好意思国的机器东谈主技能现已居世界来源地位。1967年日本从好意思国引进了机器东谈主技能,并将机器东谈主技能与本国的经济发展和社会需求相结合,通过经济带动,日本的机器东谈主技能上得到了飞快发展。到上世纪80年代中期,日本已发展成为名副其实的“机器东谈主王国”,领有全世界近六成的高等工业机器东谈主,截止现在为止,它仍然保持工业机器东谈主的产量、安装数目居世界第一。德国的机器东谈主技能起步略晚,但凭借其遒劲的科研技能及工艺水平,再加上政府强有劲的政策推动,德国很快便在机器东谈主限制占据
产量、安装数目居世界第一。德国的机器东谈主技能起步略晚,但凭借其遒劲的科研技能及工艺水平,再加上政府强有劲的政策推动,德国很快便在机器东谈主限制占据了伏击地位。2013年,德国政府郑重推出“工业4.0” 计谋,所谓的工业4.0是指运用物联信息系统(Cyber—Physical System简称CPS)将出产中的供应,制造,销售信息数据化、智谋化,终末达到快速、灵验、个东谈主化的家具供应。“工业4.0”的推出例必会掀翻一股工业转型的怒潮,机器东谈主的应用将会愈加等闲,机器东谈主技能也会由此高涨一个台阶。
跟着中国国际地位的提高,中国文化也逐渐在海外流行起来,越来越多的番邦东谈主学习汉语、中国功夫和中国书道。跟着这股“中国文化热”的海潮,海外盘考机器东谈主的行家、学者开动涉足书道机器东谈主这一限制,近几年也取得了紧要科研恶果,笔者将不才文先容几款相比有代表性的海外书道机器东谈主。
2.海外方面:
2. 1 KUKA书道机器东谈主
图1.2
如图1.2所示,2012年,IEEE/RSJ智能机器东谈主与系统国际会议在葡萄牙的维拉摩拉召开,Nico Huebel在会议上先容了一种书道机器东谈主,它是由KUKA轻型机器东谈主、Prosilica GC 655C相机和羊毫组成[2]。它建立了一个对于若何绘制笔画以及若何将它们组合为字符的数据库,绘制节点获取这些形色并将它们改换为轨迹,然后由机器东谈主践诺。在绘制完字符后,机器东谈主将相机定位在纸张上方,通过将组成机器东谈主轨迹的位置投影到纸平面上,计较参考字符和绘制字符之间的破绽,然后把柄破绽自更动书写轨迹。
2.2 Hoap-2东谈主形机器东谈主
图1.3
如图1.3所示,2013年,Sugiyama S等在纽约斯普林格发表了最新的盘考恶果,他们开发出了一个写日文的东谈主形机器东谈主Hoap-2[3],它包含了一个使用杜撰触觉接口的教导系统,书写轨迹即是由该教导系统给出。Hoap-2东谈主形机器东谈主的亮点在于它是一款专用于写字的机器东谈主,而不仅限于机械臂上,是以该机器东谈主不错通过全体畅通写出比它体型大的字符,拓展了传统写字机器东谈主的应用领域。
3.1国内发展概况
我国机器东谈主限制起步较晚,在机器东谈主技能方面也远远逾期于国际先进水平。我国从上世纪八十年代才开动伸开对机器东谈主的盘考,那时的掩盖面较小,仅有部分高校和科研单元参与盘考,发展速率相比冷静。1985年后,国度将机器东谈主技能列入国度发展洽商,特地是在国度第七、八、九个“五年洽商”和“863”高新技能发展洽商的要点援助下,我国的机器东谈主在近30年取得了不少优秀的科研恶果。通过查阅府上发现,辞世界工业机器东谈主产业全球前十五位伏击专利恳求东谈主中,有11位来自日本企业,而我国的专利恳求则无一上榜,这标明我国的机器东谈主技能实力较国际顶尖水平还存在很大的差距,同期也讲解了我国在机器东谈主技能限制还有很大的发展出路和盘考价值。
天然我国机器东谈主技能的概括水平远逾期于国际来源水平,但是在书道机器东谈主这一限制的应用如故有绝裁夺的亮点,这可能是收货于咱们几千年的文化积淀。笔者取舍了两款国内自主研发的、具有记号兴味的书道机器东谈主不才文进行图文先容。
3.2机器东谈主书道行家
图1.4
2000年,北京航空航天大学的景兴碧西宾等开发了我国第一台有益用于中国软笔书道的机器东谈主——“机器东谈主书道行家”。[4]该软笔书道机器东谈主系统是为中国科学技能馆二期工程而研制的展品之一,可自动完成换笔、上纸、润笔、书写、盖印及切纸等动作。软笔书道机器东谈主系统启动后,不错在电脑屏幕上取舍机器东谈主书写的实质(该实质必须是机器东谈主书写字库中的笔墨)。值得一提的是,字库中的每一个笔墨皆不错取舍不同的字体,该书道机器东谈主援助楷书、隶书、草书、魏碑等字体。该机器东谈主可把柄所取舍的书写字数的若干,自动慑服字体的大小和版式(横排或竖排) ,以保文凭写稿品好意思满、好意思不雅。还有一大亮点即是,在连结书写一段期间后,机器东谈主八成自动完成润笔等动作。在书写完成后,机器东谈主会将羊毫放回羊毫架上,然后捏取图章,为所书作品盖印。通盘这个词经过弥散自动化,无需东谈主介入辅助,完成了东谈主类书写过程中的绝大部分细节。
3.3 Callibot书道机器东谈主
图1.5
2013年12月, 在中国深圳召开的IEEE机器东谈主与仿生学国际会议上,孙远东、徐扬生西宾在会议上先容了他们最近的盘考恶果——Callibot书道机器东谈主,它是由一个6目田度机器东谈主臂、一条直线轨谈和一个送纸器组成[5]。Callibot机器东谈主相较以往书道机器东谈主,大大扩大了手臂的责任空间,很大程度是提高了书写轨迹精度。它给与的是一种演示回放样貌,机器东谈主的动作如同东谈主写字一般畅通洒脱。这不仅能增强其不雅赏效果,还能增添更多的审好意思真义。机器东谈主与东谈主类最大的别离在于机器东谈主八成准确地纪录演示动作。因此,天然Callibot莫得任何的学习过程,但是它八成写书写出有艺术感的书道字。如图1.5所示 ,Callibot书道机器东谈主八成写出一幅深广的具有艺术感书道作品。
4.追思
书道机器东谈主肃肃于对机器东谈主手臂的截止,这么更接近东谈主们对于智能机器东谈主“手”的截止盼愿。伴跟着智能机器东谈主的发展,东谈主们愈加盼愿机器东谈主八成通过连接学习来完成复杂的写字责任,其要点在于学习,八成让机器东谈主通过学习来完成复杂书写动作的截止也成为了连年来的盘考热门。书道是一项手眼协作的责任,而机器东谈主手眼协作的发展一直伴跟着智能机器东谈主的发展,在尝试对书道机器东谈主写羊毫字改进和提高的过程中,也例必会促进智能机器东谈主的发展和盘考。
2.参考文献
[1] 余德泉.国表里工业机器东谈主发展近况与趋势[J].寰球用电,2017,32(09):20-21.
[2] Nico Huebel, Elias Mueggler, Markus Waibel, and Raffaello D’Andrea. Towards Robotic Calligraphy[C]//Proceedings of IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems. Vilamoura, Algarve, Portugal , 2012.
[3] Sugiyama S, Oshita I, Yoshikawa T. Japanese calligraphy using whole body motion of a humanoid robot[M]//Intelligent Technologies and Engineering Systems. Springer New York,2013:345-355
[4] 景兴碧,万仁明,张以皆,李秀琴.软笔书道机器东谈主[J].机器东谈主技能与应用,2000(06):21-23.
[5] Yuandong Sun and Yangsheng Xu: A Calligraphy Robot- Callibot: Design, Analysis and ApplicationsInternational [C]/ /Proceedings of the IEEE Conference on Robotics and Biomimetics (ROBIO) Shenzhen, China, December 2013
[6] 宫晓博,王建平.IRB140型工业机器东谈主连结轨迹截止的汉字绘制[J].当代制造工程,2010(02):135-137.
[7]曾兴吉.机器东谈主技能在羊毫书道中的应用盘考[J].科技立异与应用,2018(31):152-153.
[8] 杜同春. 写字机器东谈主感知与推理本领盘考[D].哈尔滨工程大学,2017.
[9] 俞凯. 计较机书道若干关键技能盘考[D].浙江大学,2010.
[10] 曾华琳,黄雨轩,晁飞,周昌乐.书写机器东谈主盘考综述[J].智能系统学报,2016,11(01):15-26.
[11] 张学文,陈小安,梁锡昌.写字机器东谈主畅通学分析及仿真[J].当代制造工程,2009(10):142-145.
[12] 黄雨轩. 智能机器东谈主自主书写本领的盘考[D].厦门大学,2017.
[13] 宁俤修,王中天,许晓飞.软笔书写机器东谈主的盘考与设想[J].电子技能,2017,46(07):72-74.
[14] 王光建,梁锡昌.写字机器东谈主的笔墨矢量化及应用[J].当代制造工程,2004(07):40-42.
[15] 曲波.一种具有环境自稳妥才气的羊毫机器东谈主[J].微型电脑应用,2004(10):42-44+2-3.
[16] 于建均,门玉森,阮晓钢,徐骢驰.在书写任务中的基于轨迹匹配的效法学习[J].北京工业大学学报,2016,42(08):1144-1152.
[17] 赖啸.智能制造机器东谈主机构空间轨迹运筹帷幄和畅通仿真设想[J].南边农机,2018,49(17):31+42.
[18] 闫林林,徐方,贾凯,邹风山.Delta机器东谈主畅通截止及图形轨迹的动态仿真[J].计较机工程与设想,2015,36(08):2196-2200.
(五) 立异点与款式特色
1.机器自主学习
通过笔画自主生成算法,收场机器东谈主的自编缉画学习并书写汉字,在“看到”新的汉字(字库中莫得的)汉字之后,像东谈主类同样通过仍是学会的笔画将这个汉字书写出来,并能有我方的立场。
2.效法学习
汉字的书写过程中触及了许多重叠性的笔画畅通,因此不错运用在先前疏浚笔画畅通轨迹中收罗得到的数据来优化背面的笔画。
3.智能截止
加入语音识别系统,不错通过东谈主的声息来截止书道机器东谈主的书写实质和字身形度。
4.书道作品的布局与呼应
在果真的书道作品中,书道字的排布是纵横交错的,同期前后书道字之间通常有一些呼应关系,若何抒发这些呼应关系从而得到更好意思不雅的书道字布局将是一项相当有兴味的盘考。
(六) 技能道路、拟治理的问题及预期恶果
主要问题:
1.书写效果单一
就现在的书道机器东谈主而言,基本上皆八成自主书写出具有好意思感的书道字,书写轨迹精度相较初代书道机器东谈主有了极大的擢升。但是,现存的种种书道机器东谈主皆存在一定的局限性。给与对现存字库进行编程的书道机器东谈主,则只可书写字库中的汉字,且书写效果单一。
2.书写较多时出现问题
当它书写字数较多的作品时,便会出现两个问题:
(1)PC端处理速率太慢,需要很长的期间运筹帷幄书写轨迹,甚而部分字出错。
(2)作品莫得全体艺术感。
3.书道水平及延展应用方面受限
奴婢书写机器东谈主需要依靠东谈主的介入辅助,并不成很好地体现机器东谈主自主书写的才气,其书写效果很大程度上取决于书写者的书道水平,笔画难以通过自主学习来进行自我优化。这种效顺序、非弥散自主的书道机器东谈主不适用于较重的或大型的机械臂,是以在延展应用方面也更为局限。
(七) 款式盘考进程安排
(一)准备阶段
1.2019年3月,老到OpenCV软件、课题任务及要求。
2.2019年4月,查阅60篇以上接洽delta机器东谈主、书写机器东谈主的中英文文献府上。
3.2019年6月至2019年10月,基于所查阅的联系文献府上,完成文献综述,并让西宾指导审阅。
(二)设想阶段
4.2019年10月,老到草书的书写本领和要旨。
5.2019年10月至2020年1月,完成草书字库的设想。
6.2020年1月,建立数学模子,盘考书写笔画宽度与按笔深度、笔尖停留期间之间的函数关系。
7.2020年2月,完成草书机器东谈主算法的设想以及书写功能的收场。
8.2020年3月,对草书机器东谈主进行测试并完成专利和论文的初稿。
(三)答辩阶段
9.2020年4月,完成专利和论文定稿。
10.2020年5月,制作PPT并准备答辩、结题。
(八) 已有基础
1. 与本款式接洽的盘考积存和已取得的成绩
1.干涉“塞伯睿创业团队”,具备机器东谈主操作经历训戒;
2.干涉校级实验室组织的寰宇大学生电子设想竞赛试验,具备软硬件设想才气。
2. 已具备的条款,尚清寒的条款及治理本领
已具备的条款:DELTA机器东谈主偏执编程接口
尚清寒的条款:草书书写法例及轨迹算法
治理本领:调研、再行建模分析,归纳追思,索取成为字库,然后按照法例进行字库重建,以期达到指标。
三、 经费预算
开支科目
预算经费
(元)
主要用途
阶段下达经费洽商(元)
前半阶段
后半阶段
预算经费总数
20000元
13000
7000
1. 业务费
5000元
计较、分析测试、差旅、文献检索和论文第一版
3000
2000
(1)计较、分析、测试费
1000元
计较畅通轨迹与草书字体关系
1000
0
(2)能源能源费
0
0
0
(3)会议、差旅费
1000元
赶赴走访地区的路费和住宿
1000
0
(4)文献检索费
2000元
伏击外文府上的检索、专利文献检索
1000
1000
(5)论文出书费
1000元
审核和版面用度
0
1000
2. 仪器开辟购置费
3000元
采购袖珍万用表、电感表、阻抗绝缘测试、千分尺等仪器开辟
2000
1000
3. 实验安装试制费
3000元
加工制作机械臂、截止器所需要的实验测试安装
2000
1000
4. 材料费
9000元
采购和制作机械臂、截止器及外不雅设想所需要的零件
8000
1000
学校批准经费
20000元
四、 指导教师观念
本款式盘考草书机器东谈主,款式负责东谈主杨玉婷带领其团队成员陈嘉豪、康梦摇进行款式盘考,盘考过程中劳作起劲,克服了许多技能难关,最终使款式具备可行性,喜悦指导。
导师(签章):
年 月 日
五、 院系大学生立异创业试验洽商行家组观念
推选校级款式
行家组组长(签章):
年 月 日
六、 学校大学生立异创业试验洽商行家组观念
负责东谈主(签章):
年 月 日
七、 大学生立异创业试验洽商率领小组审批观念
负责东谈主(签章):
年 月 日