[發明專利]一種用于迷宮競賽的高精度電子鼠及使用方法

有效

• 申請號: 201410080521.2
• 申請日: 2014-03-06
• 公開（公告）號: CN103955152B
• 公開（公告）日: 2016-11-02
• 發明（設計）人: 金余義;麻名蕊;王磊;吳偉;田璽祥
• 申請（專利權）人: 青島工學院
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042;G05D1/02
• 代理公司: 北京恒都律師事務所 11395
• 代理人: 李向東

技術領域

本發明涉及一種用于迷宮競賽的高精度電子鼠及使用方法。?

背景技術

迷宮電子鼠的概念最早由IEEE?Spectrum雜志在七十年代提出，隨后這項比賽從1979年美國紐約開始了競賽征程，在歐洲、東南亞、日本、韓國等地區頗為盛行，至今已有32年的歷史，已成為一項具有國際影響力的電子鼠競賽。比賽中的電子鼠是一個小型的由微處理器控制的智能車輛，在復雜迷宮中具有譯碼和導航功能。?

它由微控制器，傳感器和驅動機構等組成。綜合了檢測、人工智能、自動控制、嵌入式系統和機械等多個學科知識。這項賽事的開展不僅提高了人工智能和嵌入式系統等新興技術的開發水平，而且拓展了技術研究領域和發展空間。?

2007年這項賽事被引入中國，在短時間內迅速盛行。但是由于起步晚，與國際比賽相比還有很大差距。電子鼠迷宮競賽是考察一個機電系統對一個未知環境的探索、分析以及決策能力的一種比賽，一只優秀的電子鼠必須具備良好的感知能力，有良好行走能力，優秀的智能算法和強健體魄。決定比賽勝負的關鍵不僅僅取決于電子鼠軟件的控制決策和算法的設計，而且電子鼠硬件的設計也同樣重要。?

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種不僅體積小、速度快、精確度高、操作簡便，而且能實時記憶、優化和修正運動路線的用于迷宮競賽的高精度電子鼠。?

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：一種用于迷宮競賽的高?精度電子鼠，包括硬件系統和軟件系統，所述硬件系統包括機身模塊、微處理器模塊、電機驅動模塊、傳感器檢測模塊、記憶存儲模塊、電源模塊，所述軟件系統包括速度調節模塊、中斷模塊、坐標算法模塊、驅動模塊、位置矯正模塊，所述微處理器模塊、電機驅動模塊、傳感器檢測模塊、記憶存儲模塊、電源模塊分別與機身模塊相連，所述電源模塊與電機驅動模塊相連，所述記憶存儲模塊與微處理器模塊相連，所述傳感器檢測模塊與記憶存儲模塊相連，所述坐標算法模塊與驅動模塊相連，所述驅動模塊與速度調節模塊相連，所述速度調節模塊與位置矯正模塊相連，所述位置矯正模塊與中斷模塊相連，所述速度調節模塊通過傳感器監測模塊接收的信息控制電子鼠的速度，所述中斷模塊通過微處理器模塊提供的數據進行中斷，所述驅動模塊通過電力驅動模塊為電子鼠提供動力，所述坐標算法模塊接收傳感器監測模塊的信息從而確定迷宮的坐標，所述位置矯正模塊通過記憶存儲模塊和傳感器監測模塊共同提供的信息做出位置矯正。?

進一步地，所述機身模塊包括底盤、減速齒輪、微型空心杯電機和傳感器安裝槽，所述機身模塊為PCB機身模塊，所述微型空心杯電機為兩個，所述微型空心杯電機上設置有兩個減速齒輪，所述微型空心杯電機的前后各設置有一個尼龍支撐塊，所述機身模塊前部設置有四組紅外發射接收傳感器，所述機身模塊上設置有中軸線，所述紅外發射接收傳感器其中兩組向正前方裝置，所述紅外發射接收傳感器另外兩組與中軸線成45°面向側前方。?

進一步地，所述微處理器模塊采用基于ARM?Cortex-M3處理器內核LM3S1138為主控制器。?

進一步地，所述電機驅動模塊上設置有兩片BTS7960組成的H型全橋驅動電路，所述兩片BTS7960組成的H型全橋驅動電路分別與兩個微型空心杯電機?相連。?

進一步地，所述傳感器檢測模塊由裝置在機身模塊前部的紅外發射接收傳感器、與微型空心杯電機集合為一體的磁電式編碼器和陀螺儀構成。?

進一步地，所述記憶存儲模塊采用CAT24C256芯片。?

進一步地，所述電源模塊包括7805穩壓芯片、TPS7301穩壓芯片和LM1117-3.3降壓芯片。?

本發明要解決的另一技術問題是提供一種用于迷宮競賽的高精度電子鼠的使用方法，包括以下步驟：?

1）、在微型空心杯電機上安裝兩個減速齒輪，并在微型空心杯電機的前后各裝上一個尼龍支撐塊，用以帶動左右輪轉動；?

2）、電子鼠在前進過程中，由紅外發射接收傳感器檢測周圍墻壁的信息；?

3）、步驟2紅外發射接收傳感器檢測到的信息傳送至微處理器模塊，微處理模塊和記憶存儲模塊連接，調出記憶存儲模塊中的路徑數據，微處理模塊進行分析和程序改進；?

4）、步驟3微處理器模塊分析后的數據傳送至磁電式編碼器和陀螺儀傳感器；?

5）、磁電式編碼器和陀螺儀傳感器通過接收的信息對電機的轉速和方向進行調整。?