下载文档原格式
电脑鼠的原理分析及算法研究摘要：本文阐述了电脑鼠的定义和意义，并对电脑鼠的工作原理及硬件、软件设备进行一定的分析，研究了一些传统和经典的算法。
关键词：电脑鼠，模块，算法，蚂蚁算法Analysis of the Principle and Study of Algorithm ofMicroMouseWang Huinan 04010515(Southeast University, Nanjing, 211189)Abstract:This paper describes the definition and significance of MicroMouse. And analyzing the work principle of MicroMouse’s hardware and software equipment. Studying a number of traditional and classical algorithms.Key words: MicroMouse; Module; Algorithms; Ant algorithm本学期，我选修了机电一体化——电脑鼠。
通过学习和查找资料，我对电脑鼠的运行原理有了一定的了解，并产生了一些新的想法。
1电脑鼠的基本知识1.1电脑鼠的定义所谓“电脑鼠”，英文名叫做MicroMouse，是使用嵌入式微控制器、传感器和机电运动部件构成的一种智能行走装置的俗称，它可以在“迷宫”中自动记忆和选择路径，寻找出口，最终达到所设定的目的地。
实际上电脑鼠就是一个电力驱动小车，而这个电动小车是由一个或多个为控制器来控制，通过传感器和其他各功能器件的配合，具备一定的智能。
同时，电脑鼠拥有探测障碍物、行走、转弯、加减速好制动等基本功能。
1.2电脑鼠的意义电脑鼠可谓是一种具有人工智能的小型机器人，结合了机械、电机、电子、控制、光学、程序设计和人工智能等多方面的科技知识。
IEEE电脑鼠路径选择及死区决策一、引言（一）IEEE电脑鼠走迷宫竞赛背景嵌入式系统融合了微电子、计算机软\硬件、通信和电子工程等多种技术，广泛应用于航空、航天、仪器仪表、工业控制和3C（Computer、Communication、Consumer）等领域，是科技集成创新的主要手段。
为了培养科技创性意识和动手能力，全国各地在近几年纷纷举办“电脑鼠走迷宫“邀请赛。
电脑鼠英文名叫做MicroMouse，是使用嵌入式微控制器、传感器和机电运动部件构成的一种智能行走装置（微型机器人）。
电脑鼠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。
国际电工和电子工程学会（IEEE）每年都要举办一次国际性的电脑鼠走迷宫竞赛，自举办以来参加国踊跃，为此许多大学还开设了“电脑鼠原理和制作”选修课程。
2007 年和2008 年，上海市计算机学会率先在国内主办了两次IEEE 标准电脑鼠走迷宫邀请赛（长三角地区），有三十多所院校参加。
2009 年广州致远电子有限公司赞助了全国“IEEE 标准电脑鼠走迷宫”邀请赛，共邀请全国9 个赛区的52所高校参赛，反响强烈。
图1 所示为电脑鼠图2 所示为比赛迷宫本文主要以MicroMouse615为平台，介绍电脑鼠参赛的实现，对有些方面的基本算法提出改进，并在此基础上加上了一些自己的算法思想，比如说：用数学模型的方法提出了用改进后的数字PID算法对行进中的电脑鼠进行状态调整，进入死区的电脑鼠的人工智能决策，参赛时迷宫搜索的易于实现的算法以及植入操作系统的思想。
（二）竞赛平台简介MicroMouse615平台包含了微控制器、电机、红外线传感器、控制平台。
其中最重要的微控制器是LM3S615微控制器，如下图3为LM3S615的系统结构图。
其中内核用的是ARM Cortex-M3,外围还有存储器、系统时钟、定时器、输入输出端口、数模转换器等等。
电脑鼠使用说明1界面简介：2传感和运动控制模块说明：功能：初始化电脑鼠硬件，以及清零电脑鼠的记忆内存。
参数：双击设置四个参数，分别为初始X坐标、初始Y坐标、初始方向、迷宫大小。
相应地一般设置为0、0、MazeUP、8。
功能：电脑鼠待机，静止不动。
参数：时间（毫秒），默认值是100。
功能：电脑鼠搜索前进、不断检测周围迷宫信息。
参数：前进格数、速度、显示数据、遇到岔路是否停止，前进格数一般设置为迷宫边长的一半、速度值一般设置为100步/秒、显示数据就是现实墙壁的信息、一般情况下设置遇到岔路停止。
功能：电脑鼠转弯。
参数：转向、速度，转向分为四个方向，也可以设置为变量，速度一般设置为50。
功能：获取电脑鼠当下在迷宫中的位置信息及运行方向。
参数：自动获取功能：获取单元地图的墙壁信息。
选择地图获取方式：单元地图的存储值，单元的某一方向是否存在墙壁，单元是否已被搜索过。
需要输入的量为单元X和Y坐标，墙壁方向。
参数：X、Y坐标、墙壁方向值，X、Y坐标都是根据相应的函数GetMouseCoorX()和GetMouseCoorY()自动获取的，墙壁方向值就是想要获取的墙壁方向。
功能：获取输入的按键ID。
参数：按键从1到4。
功能：提供三种数据显示方式：显示电脑鼠和迷宫的信息（坐标，方向，单元地图)；显示红外传感器和电压数据（调试用）；在1～4位上显示自定义的信息（十六进制00～FF）。
参数：基本上是测试、调试、研究、创新的时候才用。
功能：选择相对方向和绝对方向之间的转换方式，需要输入要转换的方向和电脑鼠当前的运动方向。
参数：输入要转换的方向，可以选择变量，然后通过函数GetMouseDir()自动获取当前运行方向，最后赋值到相应的变量里面。
功能：通过对传感器数据进行标定来调整电脑鼠在迷宫中的运动控制。
每一个标定组所对应的参数调整请参照说明书的详细介绍参数：四个选项对应相应的标定项目。
3迷宫简介：迷宫是由18cm×18cm的方格组成，其行列各有8个方格。
电脑⿏⾛迷宫电脑⿏⾛迷宫算法改进及仿真测试（部分）2.3.5 迷宫算法改进迷宫最优路径是指从迷宫的⼊⼝到达迷宫出⼝的最短通路。
传统求解迷宫路径问题的算法⼤多采⽤⼴度优先搜索(BFS)或深度优先搜索(DFS)。
由于需要全迷宫搜索，随着迷宫规模的增⼤和复杂性的增加，上述两种算法的空间和时间复杂性将呈指数增加。
针对以上问题，本论⽂对传统算法进⾏优化改进讨论，核⼼思想是利⽤已经探索得知的迷宫信息排除不包含最短路径信息的迷宫格，不予探索。
1、单⾏、单列死点的死胡同排除算法该算法核⼼内容是进⾏数据补全，减少电脑⿏进⼊“死胡同”的次数。
其实迷宫单元的信息并不是只有访问过才能够得到，通过推断的⽅法也是可以得到的。
利⽤某个单元四周的⽅格的信息，就可以推断出此单元的信息，⽽并不需要每⼀个单元都进⾏访问。
如果⼀个迷宫单元三个⽅向有挡板，并且当该迷宫格不是终点时，那么电脑⿏进⼊该迷宫格后必然返回，这对于寻找最短路径信息⽆⽤，此时将该迷宫格第四个⽅向⼀同标记，亦即将迷宫格封闭，不让电脑⿏进⼊该迷宫格，以达到缩短探索时间的⽬的。
如图2.10中圆圈区域，当其四周搜索过时，电脑⿏不应对此区域进⾏访问。
图2.10 死胡同实例根据电脑⿏迷宫特性，迷宫四周的挡板是肯定存在的，可先进⾏预先处理。
⽽且终点四个单元的周围的⼋块挡板有且仅有⼀个是不存在的。
当电脑⿏到达终点，在明确哪个挡板不存在的同时，⽆论其它挡板是否进⾏探测过，都可将它视为挡板存在。
2、多⾏、多列死点的死区域排除算法传统搜索算法中电脑⿏从当前单元移动到下⼀单元的依据是有⽆挡板的存在及是否访问过，⽽未考虑从下⼀单元是否可以在不经过当前单元的情况下到达终点。
形象的说，此种搜索只着眼于当前电脑⿏的移动，⽽不考虑实际效果。
当电脑⿏不能从下⼀单元在不经过当前单元到达终点时，电脑⿏的运⾏就做了“⽆⽤功”，这对于迷宫搜索的执⾏效率产⽣很⼤的副作⽤。
如图2.11所⽰，⽅形区域内即是这种情况，也就是死区域。
《电脑鼠原理与实践》(北京交通大学)中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.电脑鼠采用的电机控制算法名称是：脉冲宽度调制（PWM）。
答案:错误2.电脑鼠红外传感器的测量是没有误差的，测量完成后可以直接拿来使用。
答案:错误3.MENS陀螺仪因其体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性强、测量范围大等优点，目前被电脑鼠广泛使用。
答案:正确4.电脑鼠仿真软件无需注册，可直接使用。
答案:错误5.在中右法则中，优先级最低的前进方向是“左转”。
答案:正确6.电脑鼠为确定最短路径，必须搜索全部地图。
答案:错误7.提升迷宫搜索效率的难点是减少“无效区域”的搜索。
答案:正确8.正式比赛时，需要提前将电脑鼠设备上交。
答案:正确9.北京交通大学直流教学电脑鼠采用的微控制器内核为：答案:Cortex-M310.北京交通大学直流教学电脑鼠通过什么传感器检测速度？答案:编码器11.下列哪项不是我们采用“空心杯直流电机”的原因？答案:采用开环控制所以控制简单12.在PID控制中，比例环节、积分环节、微分环节分别具有哪些控制作用？答案:调节速度加快，稳态误差减小；消除稳态误差，提高控制精度；超调量减小，增加系统稳定13.下列有关调试电脑鼠说法有误的是：答案:距离墙壁越近，反射红外强度越小，红外接收管输出电压越低14.陀螺仪在电脑鼠运行过程中起到什么作用？答案:测量电脑鼠旋转角度15.“多传感器融合方法”在电脑鼠运行过程中不会起到以下哪些作用？答案:减少传感器的使用，能够使电脑鼠运行过程中节约电池电量16.目前电脑鼠没有以下哪种转向动作需求？答案:后退17.“VS2019Demo程序开发实验”不包括以下哪个步骤？答案:选择恰当型号的单片机18.下列关于迷宫规则中说法错误的是：答案:迷宫终点位于迷宫起点的对角19.关于迷宫信息更新，下列说法不正确的是：答案:在冲刺阶段，一般仍继续更新迷宫20.电脑鼠获得的迷宫数据，通常备份在微控制器的哪个存储区域？答案:Flash。
总605期第2期2017年2月河南科技Henan Science and Technology电脑鼠算法优化分析李彤（天津渤海职业技术学院，天津300000）摘要：电脑鼠是由微处理器控制的集感知、判断、行走功能于一体的小型机器人，其可以在“迷宫”中自动感知并记忆迷宫地图，以最快的速度到达目的地。
基于此，针对电脑鼠算法进行优化分析。
关键词：电脑鼠算法；微处理器控制；路径选择法则；自动搜索中图分类号：TP242文献标识码：A文章编号：1003-5168（2017）02-0024-02 Optimization Analysis of Computer Mouse AlgorithmLi Tong（Tianjin Bohai Vocational and Technical College，Tianjin300000）Abstract:The computer mouse is controlled by a microprocessor,and integrates the sensing,judging and walking functions into a small robot.It can automatically sense and memory maze map in the maze,reach the destination at the fastest speed.Based on this,the optimization of computer mouse algorithm was analyzed.Keywords:computer mouse algorithm；microprocessor control；path selection rule；automatic search1电脑鼠算法概述电脑鼠走迷宫可采用全迷宫探索策略，即将迷宫所有单元均搜索一次，从中找出最佳行走路径。
