CN201886351U - 一种用于迷宫冲刺的电脑鼠 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于迷宫冲刺的电脑鼠，包括底板以及安装于底板中段下部的一对车轮，该对车轮由电机驱动。所述底板是一块布置有控制电路的PCB板，底板前部呈半圆形，在底板前部的半圆形部分沿圆弧周向均匀对称设置有三个或三个以上红外收发一体化传感器，底板的半圆形部分正前部至少设有一个红外收发一体化传感器，半圆形部分的两侧至少各设有一个红外收发一体化传感器；PCB板上的控制电路包括微处理器以及与微处理器连接的电机驱动电路和红外收发控制电路，电机驱动电路的输出端与所述电机连接，红外收发控制电路分别与各红外收发一体化传感器连接。该种电脑鼠转弯灵活，而且连续性较好，从而能够增加冲刺速度，赢得比赛时间。

Description

一种用于迷宫冲刺的电脑鼠

技术领域

本实用新型属于智能机器人领域，涉及一种电脑鼠。具体涉及一种用于在IEEE标准迷宫中冲刺的电脑鼠。

背景技术

电脑鼠是一个小型的由微处理器控制带有传感器的机器人车辆，在复杂迷宫中具有译码和导航的功能和能力。国际电工和电子工程学会(IEEE)每年举办一次国际性的电老鼠走迷宫竞赛。竞赛的迷宫由16×16个18cm×18cm大小的正方形单元所组成，迷宫的隔墙和底板各项参数在IEEE标准中都有规定，称为IEEE标准迷宫。比赛规则同样采用的是IEEE标准规则。规则中电脑鼠的起点在迷宫的左下角或者是右下角，终点一般在迷宫的中央，为四个单元格。规则中电脑鼠的得分是通过计算排障时间来衡量的，排障时间越短越好。排障时间是这样计算的：将迷宫时间(搜索时间)乘以1/30，再加上运行时间(冲刺时间)，如果这次运行结束以后电脑鼠没有被碰触过，那么还要再减去10秒的奖励时间，这样得到的就是排障时间。从此规则中可以看出冲刺时间在整个电脑鼠的排障时间中起着决定性的作用。因此，电脑鼠按照一定的算法搜索到终点，尽可能找出最短路径，进行冲刺。而且，必须采用合理、快速且稳定的冲刺方法，才能获得比赛的胜利。

IEEE标准电脑鼠走迷宫竞赛在中国起步较晚，2009年在全国范围举行了第一次全国IEEE标准电脑鼠走迷宫竞赛。一只电脑鼠是具有机电知识整合的基本架构，要在指定的迷宫中比赛，在迷宫中探索以找出通往终点的路径，并随时掌握自身的位置信息，准确获取墙壁信息并做记录，最终依靠记忆找出走出迷宫的最佳路径，以最短的时间解开迷宫，赢得比赛。一只优秀的电脑鼠必须具备良好的感知能力，有良好行走能力，优秀的智能算法和强健体魄。一只完整的电脑鼠可大体包含：传感器、执行部件、微处理器、机械结构、算法五个部分，前四部分为硬件部分，第五部分为软件部分。

算法是电脑鼠的灵魂。电脑鼠必须采用一定的算法才能找到终点，才能找到一条最短的路径，在最短的时间内到达终点。算法的效率决定了解迷宫的效率。优良的电机控制算法能让电脑鼠走得更快更平稳，降低微处理器负荷。

算法的好坏直接决定了解开迷宫和冲刺的效率和成绩。目前多数电脑鼠在冲刺时利用的方法是等高值方法，利用搜索迷宫后的墙壁信息，绘制出等高图，然后沿着等高值降低的方向到达终点。此方法利用的坐标系为四个方向的坐标系，即电脑鼠在迷宫的转动方向只能有向东、向西、向南、向北四个方向，按照搜索过的路径，依据等高值找到最短路径冲刺到达终点。文献主要有张新谊的《一种电脑鼠走迷宫算法》以及广州周立功单片机发展有限公司提供的电脑鼠开发文档手册。

随着国内对电脑鼠研究的逐渐深入，目前多数电脑鼠所用的冲刺方法存在如下问题：

电脑鼠在冲刺过程中，由于转弯需要花费时间，尤其是对于有较多转弯的路径，此种情况大大降低了电脑鼠的冲刺速度；

目前多数电脑鼠在冲刺过程中连续性不够好，原因之一是走直线和转弯不具有连惯性；对电脑鼠运行路径特点进行分析可知，冲刺时，电脑鼠在搜索过的路径中选出最短路径进行冲刺，但是最短路径不一定花费时间最短，主要原因是电脑鼠转弯需要花费时间，从而限制其速度，而且是限制其冲刺速度的主要原因。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种用于迷宫冲刺的电脑鼠，该种电脑鼠转弯灵活，而且连续性较好，从而能够增加冲刺速度，赢得比赛时间。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来解决的：

这种用于迷宫冲刺的电脑鼠，包括底板以及安装于底板中段下部的一对车轮，该对车轮由电机驱动。所述底板是一块布置有控制电路的PCB板，底板前部呈半圆形，在底板前部的半圆形部分沿圆弧周向均匀对称设置有三个或三个以上红外收发一体化传感器，所述底板的半圆形部分正前部至少设有一个红外收发一体化传感器，半圆形部分的两侧至少各设有一个红外收发一体化传感器；所述PCB板上的控制电路包括微处理器以及与微处理器连接的电机驱动电路和红外收发控制电路，所述电机驱动电路的输出端与所述电机连接，红外收发控制电路分别与各红外收发一体化传感器连接。

进一步的，在底板前部的半圆形部分沿圆弧周向均匀对称设置六个红外收发一体化传感器，其中在半圆形部分的正前部设置两个红外收发一体化传感器，在半圆形部分两侧各设置一个红外收发一体化传感器，并在半圆形部分两侧与中轴四十五度夹角方向各设置一个红外收发一体化传感器。

上述底板下侧面的前后两端各设有一个支点。

上述支点是倒锥形或半球形结构，支点采用塑料或者玻璃材质。

上述底板中段下部的一对车轮分别由两台独立的电机驱动。

本实用新型采用多个红外收发一体化传感器作为探路途径，能够突破以往以四方向坐标系为基础的冲刺运行方法，可以有效提高电脑鼠的冲刺速度，进而赢得冲刺时间。并且这种电脑鼠结构简单，采用的轮子少，可以实现快速转弯、前进等动作，能够达到运动灵活，冲刺速度快的目的。

附图说明

图1为本实用新型的电脑鼠结构示意图；

图2为图1的侧视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

参见图1和图2，本实用新型的电脑鼠主体由一块布置有控制电路的PCB板组成，该PCB板充当整个行走装置的底板9，底板9中段下部安装有一对车轮7、8，该对车轮7、8是由两个相互独立的电机分别驱动的，这样可以省去方向机构，通过控制两个电机的转动从而控制整个行走装置的转向。在底板9的下侧面的前后两端各设有一个支点(如图2中的10和11)，这两个支点用于使地板9保持平衡一定的水平度，并在其行走时减少与地面的摩擦力。支点可以采用倒锥形或半球形结构以减少与地面的摩擦，其采用塑料或者玻璃等具有耐磨且光滑特性的材质。

底板9前部呈半圆形，在底板9前部的半圆形部分沿圆弧周向均匀对称设置有三个或三个以上红外收发一体化传感器，底板9的半圆形部分正前部至少设有一个红外收发一体化传感器，半圆形部分的两侧至少各设有一个红外收发一体化传感器。PCB板上的控制电路包括微处理器以及与微处理器连接的电机驱动电路和红外收发控制电路，电机驱动电路的输出端分别与两个电机连接用于驱动电机转动，红外收发控制电路分别与各红外收发一体化传感器连接。

本实用新型的一个最佳方案如图1所示，在底板9前部的半圆形部分沿圆弧周向均匀对称设置六个红外收发一体化传感器(分别如图中的1-6号)，其中在半圆形部分的正前部设置两个红外收发一体化传感器(分别是3、4号)，在半圆形部分两侧各设置一个红外收发一体化传感器(分别是1、6号)，并在半圆形部分两侧与中轴四十五度夹角方向各设置一个红外收发一体化传感器(分别是2、5号)，各红外收发一体化传感器的探头方向均是以半圆形部分的圆心为中心，以半圆形的径向向外发散开来，用于探测整个电脑鼠前方各个方向的障碍物。

Claims (5)

1.一种用于迷宫冲刺的电脑鼠，包括底板(9)以及安装于底板(9)中段下部的一对车轮(7、8)，该对车轮(7、8)由电机驱动，其特征在于：所述底板(9)是一块布置有控制电路的PCB板，底板(9)前部呈半圆形，在底板(9)前部的半圆形部分沿圆弧周向均匀对称设置有三个或三个以上红外收发一体化传感器，所述底板的半圆形部分正前部至少设有一个红外收发一体化传感器，半圆形部分的两侧至少各设有一个红外收发一体化传感器；所述PCB板上的控制电路包括微处理器以及与微处理器连接的电机驱动电路和红外收发控制电路，所述电机驱动电路的输出端与所述电机连接，红外收发控制电路分别与各红外收发一体化传感器连接。

2.根据权利要求1所述用于迷宫冲刺的电脑鼠，其特征在于：在底板(9)前部的半圆形部分沿圆弧周向均匀对称设置六个红外收发一体化传感器，其中在半圆形部分的正前部设置两个红外收发一体化传感器，在半圆形部分两侧各设置一个红外收发一体化传感器，并在半圆形部分两侧与中轴四十五度夹角方向各设置一个红外收发一体化传感器。

3.根据权利要求1所述用于迷宫冲刺的电脑鼠，其特征在于：所述底板(9)下侧面的前后两端各设有一个支点。

4.根据权利要求3所述用于迷宫冲刺的电脑鼠，其特征在于：所述支点是倒锥形或半球形结构，支点采用塑料或者玻璃材质。

5.根据权利要求1所述用于迷宫冲刺的电脑鼠，其特征在于：底板(9)中段下部的一对车轮(7、8)分别由两台独立的电机驱动。

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