获奖等级：三等奖
设计者：殳韬，钱迪鑫，汪姜超
指导教师：吴清，郭慧
本项目基于近几年兴起的多轴飞行器技术、融合摄像系统、搭载夹物机械机构、嵌入式系统等，以实现从一个全新的角度来解决种种居家问题为目标，研发了一款可以面向市场的基于无人机的管家助手机器人（图41）。
我们的无人机可以实现的主要功能有：
（1）帮助家中腿脚不便的人（老人或病人）寻找一件物品（如重要的药品等），并通过机械臂结构自动平稳地放到指定地点。
（2）帮助出门在外的人及时了解家内情况，如：门窗是否关好，煤气是否关好，家中有无异常情况等。
（3）使临时有事需要外出的家长及时得到年幼小孩在家中的情况。无人机可以自主安全飞行寻找目标，这样便可以代替父母起到监护小孩的作用。(www.xing528.com)
（4）用户可以通过手机APP发送简单指令，让小型飞行器完成在家庭环境中自主避障飞行、做灯光表演、跟拍等娱乐任务，以及将物品平稳地送到指定地点的任务。
本项目创新点在于：
（1）对无人机安全飞行的控制。我们通过嵌入式开发，对热释电红外、超声波、声音等传感器进行环境信息融合，再加上后期保护机壳的设计，极大保障了无人机飞行的安全性。
（2）无人机飞行上引入优化的避障算法，通过其自主对飞行路径的优化完成能耗更低的飞行。
（3）控制无人机的手机APP的设计。结合我们的嵌入式开发，将不同功能通过对应按钮发送指定命令的形式进行，极大降低了对使用者本身操作水平的要求。
（4）由于飞行器对载荷大小的限制，我们进行了机械结构的最优化设计。例如，机械臂结构、摄像系统云台的设计、各传感器等模块的选择及其安装位置等。
该管家助手机器人有机械系统和控制系统两个部分。经团队合作成功设计了机械系统，同时重点展开了对控制系统的研究。团队经过三个月的设计制造，生产了第一台物理样机，并对其进行了试验，验证了系统的可靠性和实用性。
图41 基于无人机的管家助手机器人
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