2022-11-07
新工科毕业设计项目指导教师及学生申报通知
（面向城市垃圾回收全流程的无人化智能分拣技术）
各学院（部）：
为更好地开展新工科毕业设计项目，提升项目质量和水平，“面向城市垃圾回收全流程的无人化智能分拣技术”新工科毕业设计项目现面向全校教师和毕业班学生进行招募。现将有关事项通知如下。
一、项目背景
随着我国经济发展及城市化进程不断加速，生活垃圾对城市环境的威胁日益增加，“垃圾围城”现象日趋严重。垃圾分类是我国推行的一项重大战略举措，但在实施过程中却困难重重：一方面，面向全流程的垃圾分类处置体系有待建立；另一方面，国民垃圾分类意识普遍薄弱，且分类知识不足。从而导致现阶段垃圾分类进展缓慢，资源回收率低。
因此非常有必要面向城市垃圾回收的全流程，开展智能分拣技术研究，进一步开发无人化作业装备，提升城市生活垃圾资源化、减量化、无害化比率，服务国家民生工程。
项目组具备丰富的创新人才培养经验，累计指导200余名国内外学生参加全国性科创竞赛，获全国大学生智能汽车竞赛、全国大学生机器人大赛等奖项100余项，保障了毕业设计指导工作的顺利开展。在此基础上，团队成员在智能化垃圾分类方面具备多年的技术积累，面向不同应用场景自主研制多类垃圾分类\分拣装置，其中“智能视觉分类垃圾桶”曾作为我校12项代表性成果之一参展第五届世界智能大会，获高度评价，为项目实施提供了有力支撑。
二、选题方向及任务
本项目面向城市生活垃圾分拣需求，拟设计全流程无人化的垃圾回收方案；进一步结合不同应用场景的工艺特点，研制相应的分类、分拣及转运等智能系统，重点解决垃圾图像数据的自动生成与有效利用、高精度垃圾多目标检测、高效且经济的垃圾智能分拣系统和转运系统设计等难题，为有效推进垃圾分类工作，提供技术支撑。
项目设置5个研究方向，每个方向包含若干研究任务；每个研究方向拟安排1-2名学生开展毕业设计，并配置1-3名教师指导。研究方向和任务设置如下。
方向1：基于“云边端”协同的城市垃圾分类回收架构
将城市垃圾回收全过程的每个工艺视作一个智能终端，依据物联网架构，开发云端服务平台，用于规划垃圾回收任务，并加以分解，进一步将分解后的任务片段分发至网络的智能终端（即边缘侧）；在此基础上，通过云端与边缘侧的相互协作，实现垃圾回收全流程管控。
方向2：大规模高逼真城市生活垃圾图像自动生成技术
利用原始的小规模单个生活垃圾图像数据集，应用计算机图像生成技术，自动生成大量高逼真多个生活垃圾图像，最终构建出百万级的城市生活垃圾流水线多目标检测图像数据集，用于训练出可靠的深度学习模型。
方向3：面向前端垃圾分类的智能初分拣系统
针对垃圾的前端收集，开发基于机器视觉技术的智能分类垃圾桶。通过模块化机构设计及云边系统的电控系统设计，使装置的垃圾分类种数和垃圾容量具备高可扩展性，且便于垃圾转运。在此基础上，基于机器学习技术研究适用于前端垃圾收集场景的分类算法，实现高效、准确的垃圾初分拣。
方向4：小型流水线垃圾智能精分拣系统
针对回收价值高的轻质垃圾，研制适用于垃圾中转站的小型化、经济型、检测精度高、速度快的垃圾物品精分拣系统。系统主体结构由皮带式的垃圾输送平台、阵列式滑台以及垃圾物品抓取单元构成；在此基础上，配置由工控机、PLC及流水线视觉检测模块组成的电控系统；最终通过视觉多目标检测与抓取任务优化分配，并结合各执行部件的协调配合完成垃圾精分拣任务。
方向5：无人化垃圾转运装备
面向垃圾由前端收集装置到中转站的物流运输需求，结合不用运输场景，设计多种具备自动驾驶功能的垃圾移载装置。装置检测环节融合激光传感器、超声传感器和单目摄像头获取作业现场环境信息；控制环节使用定位和识别算法构建模型并向试验车发出指令；执行环节执行道路选择、强制刹车等具体指令。各环节协调工作，可有序规划最优路径，规避异常障碍物，提升垃圾转运效率。
三、指导教师和学生选题报名
指导教师和学生可根据自己的兴趣选择相应的毕设课题。指导教师请扫描填写指导教师报名小程序报名，学生报名请扫描填写学生报名小程序报名，时间截止到11月30号。
注：指导教师和学生均可根据自身研究方向和兴趣，对毕设选题进行扩展，可在报名小程序中予以说明。
四、报名方式
指导教师报名：
学生报名：
联系人：李祺，15022085398
“面向城市垃圾回收全流程的无人化智能分拣技术”
新工科毕业设计项目组
2022年11月7日