机电一体化与机器人技术
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《机电一体化与机器人技术》课程感想
一、对机电一体化的认识
机电一体化在国外被称为:Mechatronics是日本人在20世纪70年代初提出来的，它是将英文Mechanics的前半部分和Electronics的后半部分结合在一起构成的一个新词，意思是机械技术和电子技术的有机结合。
这一名称已经得到包括我国在内的世界各国的承认，我国的工程技术人员习惯上把它译为机电一体化技术，机电一体化技术又称为机械电子技术，是机械技术、电子技术和信息技术有机结合的产物。
一个机电一体化系统中一般由结构组成要素、动力组成要素、运动组成要素、感知组成要素、智能组成要素五大组成要素有机结合而成。
机械本体（结构组成要素）是系统的所有功能要素的机械支持结构，一般包括有机身、框架、支撑、联接等。
动力驱动部分（动力组成要素）依据系统控制要求，为系统提供能量和动力以使系统正常运行。
测试传感部分（感知组成要素）对系统的运行所需要的本身和外部环境的各种参数和状态进行检测，并变成可识别的信号，传输给信息处理单元，经过分析、处理后产生相应的控制信息。
控制及信息处理部分（职能组成要素）将来之测试传感部分的信息及外部直接输入的指令进行集中、存储、分析、加工处理后，按照信息处理结果和规定的程序与节奏发出相应的指令，控制整个系统有目的的运行。
执行机构（运动组成要素）根据控制及信息处理部分发出的指令，完成规定的动作和功能。
二、电脑鼠的运行原理
“电脑鼠”，英文名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），电脑鼠可以在不同“迷宫”中自动记忆和选择路径，采用相应的算法，快速地达到所设定的目的地。
一只电脑鼠是具有机电知识整合的基本架构，本身就像是一个智能的机器人。
要在指
定的迷宫中比赛，就像是一个人置身于竞赛中，必须要靠本身的判断力、敏捷动作及正确探查周边环境，来赢得胜利。
一般来说，一只电脑鼠需具备有下列三件基本能力：
(1) 拥有稳定且快速的行走能力；
(2) 能正确判断能力；
(3) 记忆路径的能力。
行走能力指的就是电机，当电机收到讯号时，系统必须判断是否能同步行走，遇到转
角时，转弯的角度是否得当，一个好的电机驱动程序，可以减少行走时所需要做的校正时间。
判断能力的关键就在于传感器，它的地位如同人类的双眼，一个好的传感器驱动程序，可避免一些不必要的错误动作，如撞壁、行走路线的偏移等等。
而记忆能力就像是大脑，它的功能并没有因为看不见而遭到忽视，相反地，它的地位
在整场比赛中是最重要的，他必须把所走过的路都能一一记下来，并将其资料送给系统，让系统整理出最佳路径以避开不必要的路段。
三、软件程序流程
电脑鼠走迷宫只能采用部分迷宫探索的策略,即在有限的时间或探测次数下,只探测迷宫的一部分,从中找出最佳的路径。
电脑鼠在巷道内行走,如果最后无路可走,则该巷为“死巷”;电脑鼠在巷道内行走的方向最多只有3个(前、左、右),如果存在2个或2个以上的方
向可以行走,称为“交叉”。
遇有交叉时,在行走方向的选择上可有如下几种选择法则。
◆右手法则:以右边为优先的前进方向,然后是直线方向、左边方向。
◆左手法则:以左边为优先的前进方向,然后是直线方向、右边方向。
◆中左法则:以直线为优先的前进方向,然后是左边方向、右边方向。
与此类似的还有中右法则。
◆乱数法则:取随机值作为前进方向。
◆向心法则:由于终点设在迷宫的中心,遇有交叉时,以指向迷宫中心的方向为优先的前进方向。
2.2 标记
为了记忆迷宫的详细信息,需要对迷宫单元的位置进 paper@(投稿专用)
2007年第5期
Microcontrollers&EmbeddedSystems
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行线路标记。
迷宫共有16×16个单元,可采用二维坐标的方式标记,即用每个单元的XY坐标表示。
如起点可标记为(0,0),终点为(7,7)等。
此外,还需要对迷宫单元的可行进方向进行标记,可采用绝对方位或相对方位两种方式。
绝对方位:一种与电脑鼠行进方向无关的标记方式,以一个4位的二进制数,分别表示东、西、南、北4个方向。
“1”表示允许行进(无墙壁),“0”表示不允许行进(有墙壁)。
相对方位:一种与电脑鼠行进方向有关的标记方式,以一个3位的二进制数即可实现标记,分别表示前、左、右。
“1”表示允许(无墙壁),“0”表示不允许(有墙壁)。
四、实验中体会心得
在刚开始接触电脑鼠的时候，觉得它很神奇，不可思议，小小的它竟然拥有自动识别与记忆的功能，对于自己来说无异于开辟了另一番暂新的天地，在这个科技飞速发展的今天，有不少令人叹为观之的技术。
在经过老师的讲解后，我才明白我们要做的事情竟然是给它编程，一下子感觉一片空白——对于这个东西实在是什么也不知道。
经过老师的细心讲解，以及自己的努力，逐渐了解了它的程序系统，以及它的构造和各构造的功能。
逐渐产生了信心，在和组员共同努力下它终于可以顺利的在迷宫中奔跑。
经过这门课，我觉得任何事只要掌握了诀窍，任何困难都会迎刃而解。
