[發明專利]雙核高速兩輪微微鼠沖刺控制器及其控制方法

在審

• 申請號: 201510520975.1
• 申請日: 2015-08-24
• 公開（公告）號: CN105137983A
• 公開（公告）日: 2015-12-09
• 發明（設計）人: 張好明;楊銳敏
• 申請（專利權）人: 銅陵學院
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 銅陵市天成專利事務所 34105
• 代理人: 莫祚平

技術領域

本發明涉及微型迷宮沖刺機器人領域，尤其涉及一種雙核高速兩輪微微鼠沖刺控制器及其控制方法。

背景技術

微電腦鼠是使用嵌入式微控制器、傳感器和機電運動部件構成的一種智能行走機器人，在國外已經競賽了將近30年，其常采用兩輪結構，兩輪微電腦鼠二維結構如圖1所示。

微電腦鼠可以在不同“迷宮”中自動記憶和選擇路徑，采用相應的算法，快速地到達所設定的目的地。其求解的迷宮之一示意如圖2所示。

隨著微電子技術、計算機控制技術的不斷進步，國外專家在微電腦鼠求解迷宮的技術基礎之上提出了一種更具有挑戰性的迷宮機器人---微微鼠：為了增強迷宮復雜程度以及老鼠求解迷宮的難度，迷宮擋墻由原有的180mm變成了90mm，原有的迷宮由16*16格變成了32*32格，新的迷宮二維結構如圖3所示。電源一旦打開，微微鼠全程完全依靠自身攜帶的傳感器自動導航，并求解由1024個迷宮格組成的各種復雜迷宮，能夠快速從起點找到一條到達設定目標點的最佳路徑，然后以最快的速度沖刺到終點。作為一種自助導航智能機器人，因為通過無線裝置可以向控制器輸入迷宮信息，微微鼠或者微電腦鼠國際準則拒絕使用無線裝置，為了能夠得到微微鼠或者是微電腦鼠沖刺、沖刺后的信息，只能通過算法快速寄存并儲存其行走信息，當完成任務后通過控制器的232串口或者是USB串口讀取存儲信息。

微微鼠在迷宮沖刺過程中要時刻判斷周圍的環境，然后傳輸參數到控制器，由控制器反復控制其在迷宮方格中精確的加速和減速進行運動。一只優秀的微微鼠必須具備良好的感知能力，有良好的行走能力，優秀的智能算法，否則將無法完成沖刺任務。微微鼠迷宮沖刺技術綜合了多學科知識，對于提升在校學生的動手能力、團隊協作能力和創新能力，促進學生課堂知識的消化和擴展學生的知識面都非常有幫助，并且微微鼠迷宮沖刺技術的開展可以培養大批相關領域的人才，進而促進相關領域的技術發展和產業化進程。

如果認為微微鼠只是微電腦鼠的簡單拷貝，按照微電腦鼠技術來設計微微鼠，在實踐中則會發現如下問題：

（1）基于輪式的微微鼠只能被動的適應迷宮地面的打滑程度，隨著微微鼠沖刺速度的提高，其打滑概率也極大增加，導致求解迷宮失敗。

（2）由于求解迷宮數目的大量增加，原有的微電腦鼠求解迷宮技術無法求解現有的復雜迷宮。

（3）由于微微鼠尺寸的大幅減少，如果微微鼠采用圖1中的六組傳感器技術探測沖刺時的迷宮，經常出現傳感器相互干擾的狀況，導致其讀取迷宮信息失敗。

（4）由于微電腦鼠沖刺伺服系統采用的都是比較低級的算法，使得微微鼠在迷宮當中的沖刺一般都要花費較長的時間，這使得在真正的大賽中無法取勝。

（5）由于迷宮擋墻尺寸的減少，使得微微鼠單格運行的距離減少，微微鼠沖刺過程中頻繁的剎車和啟動加重了單片機的工作量，單一的單片機無法滿足微微鼠快速沖刺啟動和停車的要求。

（6）對于兩輪驅動的微微鼠來說一般要求驅動其沖刺的兩個電機PWM控制信號要同步，受計算能力的限制單片機伺服系統很難滿足這一條件，微微鼠在直道上行駛時不能準確的行走在中線上，在高速沖刺時很容易撞到迷宮擋墻，導致任務失敗。

（7）由于受單片機容量和算法影響，微微鼠無法存儲迷宮信息，當遇到掉電情況時所有的信息將消失，使得微微鼠無法完成沖刺任務。

（8）微微鼠在迷宮沖刺時，易于受到外界干擾，由于沒有進行及時補償導致微微鼠碰撞迷宮擋墻，最終無法完成沖刺任務。

（9）微微鼠在沖刺過程中，一旦遇到撞墻情況都會發生電機堵轉情況，造成電機瞬間電流過大，嚴重時燒壞電機。

微微鼠求解迷宮是國際新興的一門技術，由于微微鼠技術的難度較高以及迷宮設計的復雜性，導致國內還沒有研發此機器人的單位。因此，需要設計一種滿足初級者學習微微鼠求解迷宮的高速沖刺控制器。

發明內容

本發明的目的是解決現有技術的不足，提供一種雙核高速兩輪微微鼠沖刺控制器，以解決微微鼠在高速沖刺過程中打滑、傳感器相互干擾、處理時間慢等問題。