[發(fā)明專利]基于雙核四輪極速微電腦鼠連轉(zhuǎn)沖刺系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310439619.8
• 申請日: 2013-09-24
• 公開（公告）號: CN103529835A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張好明;王應(yīng)海
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 蘇州廣正知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32234
• 代理人: 劉述生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是有屬于微型機(jī)器人的技術(shù)領(lǐng)域，且特別是涉及一種基于雙核四輪極速微電腦鼠連轉(zhuǎn)沖刺系統(tǒng)。

背景技術(shù)

微電腦鼠是使用嵌入式微控制器、傳感器和機(jī)電運(yùn)動部件構(gòu)成的一種智能行走機(jī)器人，微電腦鼠可以在不同“迷宮”中自動記憶和選擇路徑，采用相應(yīng)的算法，快速地到達(dá)所設(shè)定的目的地。微電腦鼠比賽在國外已經(jīng)有30幾年的歷史，現(xiàn)在每年國際上都要舉行上百場類似的微電腦鼠大賽。?

微電腦鼠競賽采用運(yùn)行時間、迷宮時間和碰觸這三個參數(shù)，從速度、求解迷宮的效率和電腦鼠的可靠性三個方面來進(jìn)行評分，不同的國家采用不同的評分標(biāo)準(zhǔn)，最有代表的四個國家標(biāo)準(zhǔn)為：

美國?IEEE?APEC國際微電腦鼠機(jī)器人競賽

?????????探索時間、沖刺時間和固定的接觸扣分，都記入總成績

?????????得分?=?探索時間/30?+沖刺時間+固定接觸扣分

全日本國際微電腦鼠機(jī)器人大會（專家級）

????????總成績僅計算沖刺時間

?????????得分?=?最佳沖刺時間

英國微電腦鼠機(jī)器人挑戰(zhàn)賽

????????探索時間、沖刺時間和可變的接觸扣分都記入總成績

?????????得分?=?探索時間/30?+沖刺時間+變動接觸扣分

新加坡機(jī)器人大賽?

????????探索時間、沖刺時間記入總成績；每次接觸機(jī)器人將減少一次嘗試機(jī)會

??????得分?=?探索時間/30?+沖刺時間

從上面的國際標(biāo)準(zhǔn)來看，沖刺時間決定整個微電腦鼠的成敗，由于國內(nèi)研發(fā)此微電腦鼠的單位較少，相對研發(fā)水平比較落后，現(xiàn)有技術(shù)中的微電腦鼠結(jié)構(gòu)如圖1所示。長時間運(yùn)行發(fā)現(xiàn)存在著很多安全問題，包括：

（1）作為微電腦鼠的眼睛采用的是超聲波或者是一般的紅外傳感器，而且傳感器的設(shè)置有誤，使得微電腦鼠在快速沖刺時對周圍迷宮的判斷存在一定的誤判，使得微電腦在快速沖刺的時候容易撞上前方的擋墻；

（2）作為微電腦鼠的執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用的是步進(jìn)電機(jī)，經(jīng)常會遇到丟失脈沖的問題出現(xiàn)，導(dǎo)致對沖刺位置的記憶出現(xiàn)錯誤，有的時候找不到?jīng)_刺的終點；

（3）由于采用步進(jìn)電機(jī)，使得機(jī)體發(fā)熱比較嚴(yán)重，不利于在大型復(fù)雜迷宮中快速沖刺；

（4）由于采用比較低級的算法，使得最佳迷宮的計算和沖刺路徑的計算都有一定的問題，研發(fā)的微電腦鼠基本上不會多次自動加速沖刺，在一般迷宮當(dāng)中的沖刺一般都要花費(fèi)15~30秒的時間，這使得在真正的國際復(fù)雜迷宮大賽中無法取勝；

（5）由于微電腦鼠在快速沖刺過程中需要頻繁的剎車和啟動，加重了單片機(jī)的工作量，單片信號處理器無法滿足微電腦鼠快速沖刺的要求；

（6）相對采用的都是一些體積比較大的插件元器件使得微電腦鼠的體積和重量比較龐大，而且重心較高，無法滿足快速沖刺的要求；

（7）由于受周圍環(huán)境不穩(wěn)定因素干擾，特別是周圍一些光線的干擾，單片機(jī)控制器經(jīng)常會出現(xiàn)異常，引起微電腦鼠失控，抗干擾能力較差；

（8）對于差速控制的微電腦鼠來說，一般要求其兩個電機(jī)的控制信號要同步，但是對于單一單片機(jī)來說很難辦到，使得微電腦鼠在高速沖刺時會在迷宮當(dāng)中搖擺幅度較大，經(jīng)常出現(xiàn)撞墻的現(xiàn)象發(fā)生，導(dǎo)致沖刺失敗；

（9）由于受單片機(jī)容量和算法影響，微電腦鼠對迷宮的信息沒有存儲，當(dāng)遇到掉電情況時候所有的信息將消失，這使得整個沖刺過程無法完成；

（10）由于沒有角速度傳感器的輔助進(jìn)行轉(zhuǎn)彎，經(jīng)常出現(xiàn)轉(zhuǎn)彎角度過小或者過大的現(xiàn)象發(fā)生，然后依靠導(dǎo)航的傳感器進(jìn)行補(bǔ)償，導(dǎo)致在連續(xù)多次轉(zhuǎn)彎的迷宮中出現(xiàn)撞墻的現(xiàn)象發(fā)生，致使沖刺失敗；

（11）采用單個傳感器探知前方迷宮的擋墻，極易收到外界干擾，致使前方傳感器錯誤引導(dǎo)快速沖刺的微電腦鼠，導(dǎo)致微電腦鼠在迷宮中沖刺不到位或者撞墻，致使沖刺失敗；

（12）由于受單片機(jī)容量影響，現(xiàn)有的微電腦鼠基本上都只有兩個動力驅(qū)動輪，采用兩輪差速方式行駛，使得系統(tǒng)對兩軸的伺服要求較高，特別是直線導(dǎo)航時，要求速度和加速度要追求嚴(yán)格的一致，否則直線導(dǎo)航將會失敗，導(dǎo)致微電腦鼠出現(xiàn)撞墻的現(xiàn)象發(fā)生；

（13）兩輪微電腦鼠系統(tǒng)在加速時由于重心后移，使得老鼠前部輕飄，即使在良好的路面上微電腦鼠也會打滑，有可能導(dǎo)致撞墻的現(xiàn)象出現(xiàn)，不利于高速微電腦鼠的發(fā)展；