智能导游机器人支撑软件的设计与实现

为了保证大学生大学生创新创业项目高质高效地进行，根据学校有关规定，教务部与获得资助的项目承担人订立合同如下：

1.项目名称

基于大数据的武汉市政府财政预算决策支持系统的设计与实现

项目编号

ST201949

项目创新

特色概述

本项目希望能够利用大数据的优点，在传统手工统计或现有的信息管理系统的基础上，通过集成海量、多源的武汉市政府公开数据，利用智能化分析技术充分挖掘数据价值，并以可视化软件的形式呈现出来，帮助市级领导及相关部门负责人作出决策，从而让武汉市政府的财政支出和资源分配更为合理、高效。

2.项目负责人及其团队成员信息

姓  名

学  号

院（系）、专业

联系电话

项目分工

张宝荣

17401143

信息工程学院计算机科学与技术

18771124120

负责人

龚硕

17401146

信息工程学院计算机科学与技术

18171084697

查阅资料、程序代码的实现

张宗哲

17401145

信息工程学院计算机科学与技术

17683913149

演讲，写论文

蔡俊杰

17401012

信息工程学院计算机科学与技术

15572907580

算法研究及实现

卢林峰

17401144

信息工程学院计算机科学与技术

16671054232

查阅资料、程序代码的实现

3.

指导老师信息

姓  名

院（系）

职  称

联系电话

研究专长

张婷

信息工程学院

讲师

13995601127

大数据处理，软件工程

4.经费总额：1000

起止时间

2019年 3月至 2020年 7月

5.预期成果及其提供形式

2019年3月1日到2019年6月30日，小组讨论并与导师沟通确立项目研究方向和项目主题，查阅相关的学术资料，并与国内开发的相关数据分析的软件进行比较，学习其中的优点，并发现其中的缺点，予以补足和完善。

2019年7月1日到2020年1月31日，了解武汉市政府对于市政府财政预算的需求和相关的建议。根据前期的分析情况建立设计模型。建立数学模型，根据模型进一步的设计关键算法；

2020年2月1日到2020年5月30日，在开发平台上实现基本的武汉市政府财政信息查询功能以及数据分析功能、可视化显示功能，做好各大功能模块的衔接，使其成为一个完整的整体。

2020年6月1到2020年7月30日，进行软件的实用性的检验以及相关功能的补充与健全，准备验收结题成果，并且对报告的不足进行修改，完成项目报告及论文的撰写。

6.详细预算

1调研费500元

2参考资料购置费300元

3资料打印费200元

总计      1000元

7.中期报 告

本项目在  2019  年 9 月 1 日至 10 日内向教务部运行科办公室提交项目研究中期报告，填写科技创新项目中期报告表。

8.提交成果

本项目在  2020  年 7 月 10 日至 20 日内向教务部运行科办公室提交项目研究成果，填写大学生创新创业项目结题报告书。

9.奖惩办法及有关规定

A.凡按合同认真开展课题研究，按时完成科研任务，取得较好成果者，学校按合同发放经费，并推荐参加各级学生科研评奖活动；

B.凡未在规定的期限内向学校填报项目中期报告、项目完成情况报告及提供成果者，学校将停发后期经费，并追缴前期经费；

C.如提供假成果（抄袭、剽窃他人成果），或成果与原合同课题不符，或逾期不能完成科研任务，或使用经费中弄虚作假，甚至严重违反本经费使用规定则除追缴经费外，按校纪校规严肃处理；

D.凡预期不能结题和提交成果者，需在项目截止日前1个月向教务部运行科办公室申请延期、更换项目成员或退还报销经费、终止项目；

E.合同范围内研究成果的知识产权主要归学校所有，学生和指导教师可参照职务发明的有关规定享有部分知识产权。

10.对以上内容完全同意和接受，在此签章，合同成立。

甲方：                           乙方：

122cc太阳集成教务部  　　　   项目负责人：

年   　月    日      　   　　  　 年   　月    日

丙方：                           丁方：

指导老师：                       所在学院（公章）

年   　月    日                    年   　月    日

项目名称

智能导游机器人支撑软件的设计与实现

项目类型

（√）创新训练项目  （）创业训练项目  （）创业实践项目

项目实施时间

起始时间：2018  年  5月          完成时间：  2019  年  5 月

申请人或申请团队

姓名

年级

学校

所在院系

/专业

联系电话

E-mail

主持人

李哲文

2015级

122cc太阳集成

计算机科学与技术

13972386202

2416437307@qq.com

成  员

王静

2015级

122cc太阳集成

计算机科学与技术

18162580849

850531056@qq.com

田颖

2015级

122cc太阳集成

计算机科学与技术

15927515605

1132536326@qq.com

向浩

2015级

122cc太阳集成

计算机科学与技术

15172933457

726698464@qq.com

指导教师

姓名

张婷

研究方向

软件工程

年龄

36

行政职务/专业技术职务

讲师

主要成果

122cc太阳集成信息工程学院专职教师，硕士，讲师，主要从事软件工程方面的教学与研究工作。自2012年以来，主持校级科研项目1项，主持校级教研项目1项，参与国家自然科学基金项目3项，参与省教育厅“十二五”规划教学改革研究项目1项，参与校级科研和教研项目各1项，在核心等期刊上发表论文10余篇。主持校级核心课程《软件工程》课程的建设，主持校级创业融合课《智能软件开发与创业》课程的建设。指导校级大学生创新科技项目1项。

1. 项目实施的目的、意义

（一）项目实施的目的

当今科技不断发展，自动化技术和计算机技术在日常生活中的应用领域越来越广泛，机器人技术的发展也进入了一个新纪元。随着科技水平的不断提升，机器人在科学勘探公众服务、工业制造、家庭娱乐等方面都开始崭露头角，它也将成为未来人类最有利的帮手和最亲密的伙伴，在最近几年机器人学的研究中，已有许多的研究试着将机器人学的技术应用在非工业的环境中，尤其是在公共场所的使用，研究人员试着让机器人成为人们的有力助手，帮助人们处理特定的工作。

在许多行业领域，非创造性的工作都可以考虑用智能机器设备带替代，比如，旅游行业中，导游负责的路线指引、景点解说等。目前，国内外有许多专家学者都在从事这种服务型机器人的研究，帮助人们从这种非创造性工作中解脱出来，将关注力放在更有创造力的工作中去。

在这种背景下，我们团队希望以智能导游为切入点，在教育机器人设备的基础上进行二次开发，研发一种能够在公共空间区域，提供导游服务的智能机器人器的支撑软件，能够为游客提供路线指引、导游解说、可视化数据展示等服务。这种智能导游设备更能吸引游客前往要到达的景区，在定位基础上添加最优路线规划，让出行路线更加精确，更加快捷方便。

2. 项目研究内容和拟解决的关键问题

（一）项目研究内容

1.最优路径：游客到达新景点需要对该景点进行一定的了解，使用最优路径方案可以节省游客的时间，在考虑景点的远近程度、避免高峰期人群拥堵、可以通过机器人扫描出最优路径的选择方案之后，游客可以根据机器人提供的信息，进行筛选，选择适合游客自己的路径，然后在机器人的带领下，完成路线的指引。

2.前端技术实现数据可视化：游客在机器人的带领下，到达目的地，所使用的大概时间，用时多少，机器人就会根据的所用时间进行刷新，在不断的更新前提下，使得在路径规划上更加精确。

3.语音播报功能：在游客所选择的路径中，机器人需要通过游客所选择的目的地，进行语音播报功能，给我们讲解该景点的历史由来、文化简介。等等

（二）拟解决的关键问题

1.如何实现最优路径算法的设计，在选择位置规划问题上如何在位置和方向的选择中进行检测、当发现路径规划行不通时，如何重新定位、选择新的路径方法。

2.在实现数据可视化技术上如何对路径距离算法的实现，在路径算法上怎样实现距离和时间的精确性。

3.怎样实现到达目的景点就会产生语音播报功能？

3. 项目研究与实施的基础条件

（一）市场的分析

随着信息化，第三科技的发展，团队针对于学习人工智能具有一定的了解，其中伴随机器语言，神经网络学习，深度学习，团队对于市场中关于智能化机器人的研究有一定的学习基础，人工智能不限于语言的方法，只限于想法，思维的拓展，团队经过对应分析（spss，minitab）软件分析，人工智能智能化机器人在市场已具有雨后春笋的趋势，例如模拟人工危险探测，建筑开发，模拟无人驾驶等，值得我们去研究和实现。

（二）基础学习理论方法

团队成员参与过数学建模算法的学习，其中包括人工智能的分析，神经网络算法，遗传算法，模拟退火算法的学习，最短路径优先算法，对于我们开发智能化机器人的支撑软件具有一定的基础实力，在数据可视化软件和程序的数据处理能力具有一定的分析能力。

（三）自身的优势

团队队员均来自于计算机专业，本次研究主题在于支撑软件的实现，着重在于算法学习，团队学习了一定的计算机技术，具有丰富的软件程序设计开发和测试的能力，并且参与过科技创新大赛，获得过二等奖（关于人口流动的模型分析），以及蓝桥杯程序设计大赛湖北赛区二等奖等。团队成员不仅申报过国家实用新型专利，还发表过有关电脑技术，题目为：”计算机网络的网络工程分线盒”的论文，所以具有一定书写功底。团队前期相关工作还参加了正在进行的校级大学生科技创新项目“智能导游机器人支撑软件的设计与实现”，以及正在积极备战中国第四届互联网+项目的研发，为我们的本次项目做好了铺垫，让我们更加清楚的知道流程和具体的研发工作。

（四）团队分工

按照组内讨论，组内组长书写出进度分工条，按照三个阶段完成，具体的分工如下所示表3-1所示：

表3-1

4. 项目实施方案

1、项目内容

本项目的研究内容主要包括三个方面：

（1）最优路径的选择：机器人扫描到所有路径信息，以最优路径作为目标函数，在目标函数的基础上遵循避免障碍的约束，所测试到的信息通过算法的优先级来判定，选择最优的路径。

（2）前端技术实现数据可视化：利用数据可视化算法把所有的路径转换成图像信息，可以查看选择原因。

（3）语音播报，利用的是机器学习，事先把相关内容学习到后台，当有需要时，自动调取后台信息库进行解说。

2、相关开发平台及技术

为了实现预期设想功能，预计购买能力风暴机器人，在其提供的氪平台上进行二次开发，使用scratch编程语言设计算法进行导入，编译连接、运行，最终通过测试功能实现最优路线的计算并最终测试实现路线指引功能。另外对于语音播报功能，需要编写相应的接口进行集成，实现语音播报功能。最后，利用前端编程框架，在移动设备端实现导游数据可视化功能。

3、研究技术路线

本课题研究的技术路线如下图4-1所示：

图4-1研究技术路线

4、创新点

（1）实现机器人最优路径规划功能，在有多条路径选择的情况下，机器人根据算法计算出最优的路径。

（2）利用数据可视化技术显示选定路径的相关信息包括距离、经度、时间等。

（3）实现机器人语音播报功能，担任导游解说，使得参观游客在游览过程中获得游览信息。

5、项目进度安排

（1）项目前期（2018年5月1日-2018年6月15日）要完成的任务：

1）小组讨论并与导师沟通确定研究方向和项目主题，并进行相应分工；

2）查阅相关的学术资料，与国内外研制的导游机器人支撑软件作对比，比较它们之间的差异，发现其存在的问题；

3）编写调查问卷，了解我们生活中对教育机器人和智能导游设备的实际使用感受，以及会出现的问题；

4）教育机器人产品的采购和组装，以及开发平台的搭建。

（2）项目中期（2018年6月16日-2018年12月30日）要完成的任务：

1）根据前期的分析情况建立设计模型；

2）建立数学模型，根据模型进一步设计关键算法；

3）在开发平台上实现最优路线选择功能，可视化显示功能，语音播报功能及其模块测试；

4）撰写中期工作报告。

（3）项目后期（2018年12月1日-2019年4月31日）要完成的任务：

1）实现所有模块的功能及其模块测试；

2）进行整体调试，包括硬件组装调试以及软件功能测试；

3）准备验收结题材料，包括导游机器人的原型和支撑系统，以及技术报；

4）对项目成果设计的产品进行合理和逻辑性的检测，确保产品成果的正确和健壮性，同时对报告进行最后的补充和修改，完成项目报告的撰写，并完成项目的验收、结题工作。

4. 学校可以提供的条件

（一）项目训练开展基础条件

1、专业教授、教师的大力鼓励和指导；

2、学院有大学生创新创业指导办公室，学校就业处和学工办搜集资料提供给我校自主创新创业的团队；并对大学生在创新创业上遇到的问题给予引导和解决。

3、学校图书馆提供大量的相关文献书籍资料可供查询；以及书生之家、北大方正等数字图书馆50万册，中国期刊网8000多种期刊，博硕论文数据库等丰富的社科资料和先进的调查研究等技术条件，可供调研使用。

4、学校新建大学生创新创业基地，为创新创业团队提供场地、设备和政策支持。

（二）配套经费

立项的项目将有学校的经费资助，给予研究项目以资金支持。

4. 预期成果

主要研究阶段 （起止时间）	阶段预期成果	成果形式
2018.5~2018.9	前期调研，查询有关机器学习、深度学习以及人工智能方面的文献，并且加以学习，并且完成机器人的组装。	组装好的机器模型
2018.10~2019.1	完成各个功能模块，以122cc太阳集成作为试验场地，进行测试，直至逐步完善各个功能部件。	测试报告
2019.2~2019.5	记录各个功能模块实现的效果，然后和预期想法进行比较，以书面报告的形式表述出来，最后发表论文。	关于导游机器人的论文

4. 经费预算

八、导师推荐意见

签名：

年  月  日

九、院系推荐意见

院系负责人签名：          学院盖章

年   月    日

十、学校推荐意见：

学校负责人签名：        学校盖章

年   月    日

十一、主管部门评审意见：

单位盖章

年   月    日