完成《机械压力机用凸轮控制器》国家行业标准制定，2014年颁布实施；

指导《一种压力机用新型凸轮控制器电控系统设计与实现》毕业设计，获2014年江苏省优秀毕业设计“一等奖”；

发表《Cortex-M3主控的船舶数据采集与监控系统研究》等研究论文8篇（第一作者），其中核心论文3篇；

申获《机械压力机检测装置》等发明、实用新型专利4项，并转让；

2017年指导《大蒜处理机》项目获第十二届全国高等职业院校“发明杯”大学生创新创业大赛三等奖

2018年指导《友谊之翼》（参赛学生：张赵桅、郁嘉诚、周正义、周鹏飞）项目在无锡市大中专院校“传承工商精神 推进创新创业”活动中荣获“创新创业项目”校园营销大赛二等奖。

2018年获校首届创新创业文化节校园营销大赛“优秀指导老师”称号。

1、项目研究背景（国内外的研究现状及研究意义、项目已有的基础，与本项目有关的研究积累和已取得的成绩，已具备的条件，尚缺少的条件及方法等）

a.国内外的研究现状及研究意义

近几年人机语音交互发展迅速，围绕它的一系列产品更是数不胜数，如手机语音助手，还有当下非常热门的AI音响。

国外：Siri：“Hey Siri”功能使用户能够调用免提模式的通信。 Siri在iOS7中的工作比早期版本更好。它的反应更快、理解更多、说话更自然。如果你看一个网页或应用程序，你可以说，“提醒我这个，”Siri就会知道你在看什么，并添加提醒。你甚至可以添加时间或地点，不再需要复制/粘贴某个东西或者准确描述你想要的东西。

微软 Cortana：Cortana是微软为多款产品创建的虚拟助手。这是一个免费的数字助理，可以发送提醒、保留笔记和列表、处理任务，并帮助你管理日历。这个应用程序可以提供基于位置的通知、安排会议、附加照片提醒等等。当使用Office 365或Outlook时，Cortana可以提醒你电子邮件中列出的待办事项。与其他智能手机助理类似，Cortana会为你搜索查询，找到一个快速答案，甚至可以帮助你找到你喜欢的餐厅，并提供其他合适的建议。

三星：bixby，在三星盖世 S8等手机中开始应用的智能语音助手叫bixby。它结合了深度学习、智能识别与UI设计三者，Bixby发展迅速，一发布就光受用户和测评者的青睐。起初将只支持 10 个三星预装应用除了三星自家产品，而在不远的未来，三星公司表示，将把bixby向第三方开发者开放，为它集成新的功能特性。未来也很可能在其他公司的设备，包括iphone中亮相。

谷歌HomeMini：快速获取新闻和音乐，能与任何Chromecast产品连接。亚马逊推出搭载语音平台Alexa的智能音箱Echo，首创智能音箱先河。因为Echo的开创性与在人机交互技术的早发优势，Echo最大的亮点是将智能语音交互技术植入到传统音箱中，从而赋予了音箱人工智能的属性。用户能直接通过语音操控它，而且还可以通过它来控制家居。“Alexa”作为语音助手，可以像朋友一样与用户交流，同时还能播放音乐、新闻、网购下单、叫车、定外卖等等。

国内：小米的小爱同学相比于AI技术大佬美国，国内的语音识别技术显然是起步得比较晚的。在业界，很多国产手机搭载的语音智能识别助手，都使用了科大讯飞的技术支持。去年，小米首次也搭上了AI交互、语音识别的车，推出了"小爱同学"。这个"小爱同学"可不是一个没有技术的女同学，通过这个技术，实现了在安卓手机的操作系统上，拥有一个及其类似iPhone里siri的智能语音助手。在此基础之上，还根据中国人的特点优化了交互界面与UI，可以说是很有自己的创新了。

阿里巴巴：天猫精灵。阿里巴巴硬件设备“天猫精灵”在前不久的双11吸睛无数，299元的低价更是让很多人为之“剁手”。只要你呼喊它的名字，它就能帮你做任何事情，比如“给老妈冲100元话费”“给老爸转800元生活费”。而语音购物、充话费、叫外卖、放音乐、讲故事、玩游戏，更不在话下。它还拥有声纹识别技术，能够分清家里的每一个人，识别使用者的身份。值得注意的是，这款机器人的背后是一个开放系统，它能购物、查快递、点外卖，是因为整合了支付宝、淘宝、菜鸟物流。

        智能音箱市场历经几年的激烈发展，市面上500多家智能音箱品牌研发的创新产品也越来越多。亚马逊、苹果、谷歌、BAT等互联网巨头都推出了自己的智能音箱产品。而从海尔、美的等传统家电厂商，再到喜马拉雅、酷狗这样的内容平台都来分一杯羹。而专攻智能音箱的创业公司则更多。从语音控制家居、AI学习了解用户喜好，再到语音购物、屏幕操控，但是各家智能音箱的创新之处不尽相同。

人机语音交互技术是当下乃至未来人类主流的人机交互方式之一。近二十年来，语音识别技术取得显著进步，开始从实验室走向市场。人们预计，未来10年内，语音识别技术将进入工业、家电、通信、汽车电子、医疗、家庭服务、消费电子产品等各个领域。语音识别听写机在一些领域的应用被美国新闻界评为1997年计算机发展十件大事之一。很多专家都认为语音识别技术是2000年至2010年间信息技术领域十大重要的科技发展技术之一。语音识别技术所涉及的领域包括：信号处理、模式识别、概率论和信息论、发声机理和听觉机理、人工智能等等。更简单、更快速：最初，提供命令的唯一选择是使用键盘。现在我们可以通过语音识别，这样，与设备的通信变得更快、更自然。精确地工作：可以避免错误，用户可以专注于他们正在做的事情，而不是看他们的手机。提高生产力：基于语音的移动应用程序提供简化操作，可提高运营效率。安全性改进：语音技术可以快速安全地解释和遵循，并且需要较少的训练。多种用途：通过移动设备进行的基于声音的订单有助于执行任务。通过将语音识别技术集成到你的移动应用程序中，你可以不必通过使用手机的键盘来做更多的事情。当发短信给某人时，输入较长的语句可能会导致错误，并且始终单调乏味，但通过语音功能，你可以拥有免提通信体验。借助语音技术，程序开发人员可以增加用户交互和用户体验。

b.项目已有的基础

目前，本项目组已经找到了理想的语音识别芯片，并且相关电路以及程序设计也在进行中，我们经过讨论也确立了项目作品的基本构架，它主要包括语音识别处理部分，电机、红外激光、角度传感器的反馈部分，以及算法和单片机控制部分。

c. 本项目有关的研究积累和已取得的成绩

上学期，我们团队成员在此之前制作过基于433遥控的小车，知晓其中的控制原理，所以为我们接下来的研究也奠定了一定的基础。另一方面我们也寻找到了性能卓越的语音识别芯片。

d. 已具备的条件

本项目组的成员来自不同的专业，这让我们在理论知识上可以互相补充，互相学习，且团队成员均为我校大学生科技协会成员，成绩优异且拥有丰富的项目经验，动手能力很强。小组成员具备专业相关知识，大家互取长短，在大学生科技协会学习了Aduino单片机、32单片机知识、C语言编程、C++语言编程以及CAXA、AutoCAD等3D机械制图软件，Altium Designer，Proteus等电路设计软件。能熟练操作3D打印机，电路板印制等机器。

并且大家都具有勇于探索的精神，进而能更好的完成我们的作品。

e.尚缺少的条件及方法

虽然我们已经明确了方向目标，项目所需的大部分器件也已确定，但是如何做到更加精准的控制，以及搭建更优的交互环境是需要我们要去思考和去实践的。

2、项目研究目标及主要内容

a. 本项目在于设计一种具有远距离语音识别的垃圾箱装置，在接收、处理、解析出人们所发的语音指令的同时可以配合电机实现追踪定位到声源所在位置，通过单片机控制及软件算法处理，实现装置移动的精准控制。从而可以实现室内定点摆放垃圾桶，丢弃垃圾时人们呼喊一下即可到达身边，即对日常的生活环境起到一定的改善又增添了许多趣味。进而提高了人们的生活质量。

b.项目主要内容：

设计一种具有远距离语音识别的垃圾箱装置，它主要包括麦克风阵列电路设计、语音识别处理部分：能在接收、处理、解析出人们所发的语音指令；电机、角度传感器的反馈部分：实时将装置信息反馈；算法和单片机控制部分：接收反馈信息以及语音信息并做处理，实现平台移动的精准控制。

3、项目创新特色概述

1）智能化互动设计。本作品通过麦克风阵列设计，可以实时进行较远距离的数据采集，通过我们的程序处理，即时的做出语音响应，整体使用操作简洁，方便。

2）精准控制。本项目作品加入了闭环电机以及角度传感器，整个系统响应迅速。

3）成本低且实用，相对市场上的智能家居设备，本作品无需联网即可实现语音操控，协助人们完成一些简单的工作。

4、项目研究技术路线

5、研究进度安排

2021年5月至2021年7月完成电气原理部分设计及提交实用新型专利。

2021年8月至2021年10月完成机械结构设计、零部件定制及元器件购买。

2021年11月至2022年1月完成项目的机械结构的装配及控制器部分的调试。

2022年2月至2022年4月完成项目整体的调试与装配。

2022年5月整理结题资料，准备结题。

6、项目组成员分工

项目主持人张禹鹏，主要负责项目的实施和监控，电气控制结构设计。

项目组成员何磊，负责上位机程序的编写以及专利的书写。

项目组成员周文莉，负责零部件定制及元器件购买。

1、相关扶持政策：学校制定《无锡职业技术学院创新创业教育项目实施办法（试行）》（锡职院〔2013〕23号）文件。

2、学校提供实训实验室及工具使用。

3、学校配备专业的指导老师给予指导。

1、申报专利1项。

2、完成项目的实物制作。

3、绘制电路原理图。

1、研究目标

人机语音交互技术是当下乃至未来人类主流的人机交互方式之一。近二十年来，语音识别技术取得显著进步，开始从实验室走向市场。人们预计，未来10年内，语音识别技术将进入工业、家电、通信、汽车电子、医疗、家庭服务、消费电子产品等各个领域。语音识别听写机在一些领域的应用被美国新闻界评为1997年计算机发展十件大事之一。很多专家都认为语音识别技术是2000年至2010年间信息技术领域十大重要的科技发展技术之一。语音识别技术所涉及的领域包括：信号处理、模式识别、概率论和信息论、发声机理和听觉机理、人工智能等等。更简单、更快速：最初，提供命令的唯一选择是使用键盘。现在我们可以通过语音识别，这样，与设备的通信变得更快、更自然。精确地工作：可以避免错误，用户可以专注于他们正在做的事情，而不是看他们的手机。提高生产力：基于语音的移动应用程序提供简化操作，可提高运营效率。

本项目在于设计一种具有远距离语音识别的垃圾箱装置，在接收、处理、解析出人们所发的语音指令的同时可以配合电机实现追踪定位到声源所在位置，通过单片机控制及软件算法处理，实现装置移动的精准控制。从而可以实现室内定点摆放垃圾桶，丢弃垃圾时人们呼喊一下即可到达身边，即对日常的生活环境起到一定的改善又增添了许多趣味。进而提高了人们的生活质量。

2、研究过程

设计一种具有远距离语音识别的垃圾箱装置，它主要包括麦克风阵列电路设计、语音识别处理部分：能在接收、处理、解析出人们所发的语音指令；电机、角度传感器的反馈部分：实时将装置信息反馈；算法和单片机控制部分：接收反馈信息以及语音信息并做处理，实现平台移动的精准控制。

项目研究过程如下:

2021.5-2021.7完成电气原理部分设计及部分零部件设计。

2021.9-2021.11完成项目专利申请，并初步装配及控制器部分的调试。

2021.11-2021.1完成项目的的装配及控制程序的调试。

2022.2-2022.4完成项目整体的调试与装配。

2022.5整理结题资料，准备结题。

3．研究成果

4、研究心得

通过此次大学生创新创业训练计划项目，我们充分体会到了做项目的艰辛，同时也从中收获了很多。申报本项目之初，项目组同学们抱着极大的热情，但是当我们着手去做时就发现有好多难题，有许多问题已经远远超出我们的现有能力。但是我们没有选择放弃，下决心迎接挑战，最终我们获得了意想不到的收获。

通过项目组的努力我们最终收获了很多，我们完成了项目所需pcb电路板制作、电路控制板版图设计、项目的控制程序的设计与编写、项目的部分结构件图设计、项目的电路控制原理图的绘制、完成了项目的实物搭建，提交了项目专利等。

在项目制作过程中，我们并没有现成的方案，需要自己去找文献查资料、询问相关指导老师，然后进行改进。需要我们不断地努力，独立思考。在创新方面，首先要确定创新的方向和目标，要始终围绕创新点，不能偏离主题，也不能随意猜测，而要有根据有目的地做出假设，再一步步通过实践去论证自己的猜测。我们深知每一个伟大的成就都是一步一步实现的。开始我们认为本项目的制作应该挺容易的，但是项目真正做起来才发现并不那么容易，需要做很多的工作，并且这些工作都还需要很大的耐心和毅力。比如早期的文献查阅、数据收集、数据计算及其分析、模型构建。整个过程中我们认识到做科研必须具有一丝不苟的严谨态度，要本着对科研负责，对科学负责的态度。

本项目具有远距离语音识别的垃圾箱装置，在接收、处理、解析出人们所发的语音指令的同时可以配合电机实现追踪定位到声源所在位置，通过单片机控制及软件算法处理，实现装置移动的精准控制。从而可以实现室内定点摆放垃圾桶，丢弃垃圾时人们呼喊一下即可到达身边，即对日常的生活环境起到一定的改善又增添了许多趣味。提高了人们的生活质量，具有良好的市场应用前景。

通过这个项目，我们学到了很多专业课上没有的知识，并且体会到了团队合作的重要性，并且明白了做项目需要锲而不舍的精神，要能坚持不懈，并且在遇到要有敢于重头再来的勇气。总的来说，这个项目让我们学到了很多，不仅是专业知识上的提高，而且让我们学会了合作共享。虽然在项目开展过程中我们遇到了许许多多的问题，也受到很多因实验失败带来的打击，但是我们不断的改正原来的习惯，也正是在这种情况下我们解决问题的能力慢慢得到了很大的提升。

1）智能化互动设计。本作品通过麦克风阵列设计，可以实时进行较远距离的数据采集，通过我们的程序处理，即时的做出语音响应，整体使用操作简洁，方便。

2）精准控制。本项目作品加入了闭环电机以及角度传感器，整个系统响应迅速。

这是一次难得的经历，一次让我得到锻炼、得到成长的经历，作为当代朝气蓬勃的大学生，我们不仅要努力学习，更要懂得去思考问题，解决问题。在科学技术迅速发展的今天，我们大学生是未来的中坚力量，未来的理论创新、科技创新、制度创新、观念创新是需要我们去承担的，所以我们要培养自己的创新能力，用创新思维去思考现实生活中的问题，我想这也就是大学生创新创业计划的初衷吧。这次课题的立项让我对创新有了新的理解，创新不仅仅是创造新的事物，更是从新的角度来思考问题，发现问题，解决问题。