电脑鼠走迷宫介绍
电脑鼠走迷宫路径规划及控制方法的研究
电脑鼠走迷宫路径规划及控制方法的研究2011年 6 月2 日摘要电脑鼠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微型机器人，可以在迷宫中自动记忆和选择路径，快速地达到所设定的目的地。
电脑鼠走迷宫竞赛是一项具有一定难度、富有挑战性和趣味性的比赛。
本论文首先介绍了电脑鼠的起源与发展，分析了电脑鼠的硬件组成和工作原理，在此基础上重点讨论了电脑鼠软件的设计与实现，具体包括：等高图制作、电脑鼠冲刺、电脑鼠转弯、电脑鼠搜索、相对方向与绝对方向转变、墙壁资料存储和电脑鼠搜索策略。
通过对电脑鼠自动穿越迷宫过程，综合嵌入式专业的电路设计，传感器控制，单片机程序开发和算法研究等多学科知识的研究，使我熟悉掌握嵌入式应用开发的全过程。
最后对电脑鼠研究过程中遇到的问题进行了讨论与总结。
关键词：电脑鼠；迷宫的算法；路径规划；电机；红外感应器ABSTRACTThe micromouse is a typical micro robot, which inclueds embedded microcontroller, sensors and mechanical motion. The micromouse can choose a best and fast way to the destination in the maze, with automatic memory. The contest of micromouse go through a maze is a difficult but challenging and interesting game. This Research-based Curriculum focuses on the hardware design of micromouse and the maze algorithm. The research includes the knowledge of circuit design, the embedded microcontroller program and algorithms such.This paper firstly introduces the origin and development of micromouse. Then it analyzses the micromouse's hardware composition and working principles. After that we discuss the design and implementation of the software. It includes the maze map, absolute orientation, search strategy and optimal path method of the research. At last, the problems during the studying process are discussed and summarized.Keywords: Micromouse,；Flood Algorithm；Path Planning；Motor；Infrared目录第一章绪论 (1)1.1电脑鼠介绍 (1)1.2电脑鼠的国内外现状 (2)1.3电脑鼠比赛简述 (3)第二章迷宫的算法 (4)2.1迷宫坐标和方向 (4)2.2迷宫搜寻法则 (5)2.2.1基础的搜寻法则 (6)2.2.2中心搜寻法则 (7)2.3洪水算法简介 (8)2.4最优路径算法 (8)2.4.1等高图的制作原理 (9)2.4.2转弯加权的等高图 (10)2.5模拟最佳路径 (10)第三章运动控制 (12)3.1电脑鼠原理 (12)3.2底层驱动程序及顶层算法程序 (13)3.2.1两相四线制步进电机驱动时序 (13)3.2.2步进电机的加减速控制 (14)3.3电脑鼠转弯 (15)3.4电脑鼠运动状态的控制 (18)3.4.1电脑鼠姿势修正 (18)第四章软硬件原理 (21)4.1电脑鼠的硬件构造和特点 (21)4.2原理说明 (23)4.2.1电机驱动电路 (23)4.2.2红外线接收传感器 (24)4.2.3按键电路 (26)4.2.4处理器 (27)4.2.5机械结构 (29)4.3软件设计 (30)4.3.1软件开发环境 (30)4.3.2电脑鼠的主要程序 (33)第五章总结与展望 (34)参考文献 (36)附件 (38)附件1程序 (38)附件2英文文献 (43)附件3中文翻译 (54)谢辞 .............................................................................................. 错误!未定义书签。
电脑鼠算法
1） 迷宫由16×16个﹑18cm×18cm大小的正方形单 元所组成。
2）迷宫的起始单元可选设在迷宫四个角落之中的任 何一个。起始单元必须三面有隔墙，只留一个出口。 5
竞赛主要规则
电脑鼠的基本功能是从起点开始走到终点，这个 过程称为一次“运行”，所花费的时间称为“运行时间 ”。从终点回到起点所花费的时间不计算在运行时间内 。从电脑鼠的第一次激活到每次运行开始，这段期间所 花费的时间称为“迷宫时间”。如果电脑鼠在比赛时需 要手动辅助，这个动作称为“碰触”。竞赛使用这三个 参数，从速度﹑求解迷宫的效率和电脑鼠的可靠性三个 方面来进行评分。
货车类，上渡船有如下规定：
• 客车先于货车上渡船，且每上4辆客车，才允许放一辆货车； • 若等待客车不足4辆，则以货车代替； • 若无货车等待，允许客车都上船。
• 试设计一个算法模拟渡口管理。
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各阶段所用的算法
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3） 回溯
• 算法思想：深度优先遍历
• 步骤一：先将根结点作为活结点； • 步骤二：向活结点的子结点扩展，若其存在，子结点作
迷宫电脑鼠算法
重庆理工大学 计算机科学与技术系
1
五大内容:
2
一、电脑鼠简介
电脑鼠是一种具有人工智能的轮式机器人
它是多个学科交叉结合的结晶
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电脑鼠走迷宫的关键技术
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二、电脑鼠迷宫竞赛
目的
电脑鼠走迷宫竞赛的目的是制作一个微型机器人， 它能在最短的时间内穿越迷宫到达终点。参赛的机器人 称为“电脑鼠”，将电脑鼠放入迷宫并启动操作的人称 为“操作员”。
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三、电脑鼠走迷宫演示
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四、电脑鼠迷宫的设计与算法
电脑鼠走迷宫三个阶段
电脑鼠走迷宫竞赛ppt教材
– IRM8601S
• PSD器件
– GP2D12
• CCD • 超声波
电脑鼠的简介
电脑鼠 |基于LM3S615微控制器
• 电机
– 步进电机 – 直流电机
• 减速 • 速度反馈
电脑鼠的简介
电脑鼠 |基于LM3S615微控制器
电脑鼠的简介
电脑鼠迷宫竞赛的计分规则说明
• 迷宫用于检验电脑鼠的设计 电脑鼠 |基于LM3S615微控制器
c”文件里修改系统定时器中断和定时器0中断的入口地址 ，如图所示：
• 2 能正确判断环境的能力 MicroMouse615迷宫智能老鼠
——基于Cortex-M3
ARM cortex-M3内核
• 3 记忆路径的能力 电脑鼠 |基于LM3S615微控制器
电脑鼠的基本功能是从起点开始走到终点，这个过程称为一次“运行”，所花费的时间称为“运行时间”。
用途提示： 1、在开发过程中，或迷宫竞赛开始前用于显示
红外线传感器的灵敏度，以方便进行调试。
2、在验证自己迷宫算法的时候，用数码管显示 自己所处的迷宫坐标和采集的墙壁信息。
3、键盘可以设置为单步验证各个功能模块，并 在数码管上进行显示，比如步进电机的转速，方向 等等。
4、……
电脑鼠 |基于LM3S615微控制器
MicroMouse615迷宫电脑鼠
——基于Cortex-M3
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电脑鼠 电脑鼠 电脑鼠 电脑鼠 简介 走迷宫竞赛 走迷宫演示 走迷宫算法
走迷宫 电脑鼠 电脑鼠 标准套件 调试例程 传感器校正
电脑鼠 |基于LM3S615微控制器
电脑鼠的简介
• 电脑鼠是一种具有人工智能的轮式机器人
人工智能电脑鼠搜迷宫实验
北京科技大学实验报告学院：自动化学院专业：智能科学学技术班级：姓名：学号：实验日期：2017年11月6日实验名称：人工智能电脑鼠搜迷宫实验实验目的：掌握电脑鼠的基本操作及智能搜索算法操作。
实验仪器：KEIL MDK、电脑鼠、J-Link、VS实验原理：所谓“电脑鼠”，英文名叫做Micromouse，是一种具有人工智能的轮式机器人，是由嵌入式微控制器、传感器和机电运动部件构成的一种智能行走装置的俗称。
当电脑鼠放入起点，按下启动键之后，他就必须自行决定搜索法则并且在迷宫中前进，转弯，记忆迷宫墙壁资料，计算最短路径，搜索终点等功能。
电脑鼠更结合了机械、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。
本实验中，通过红外传感器检测电脑鼠所处位置状态，通过智能算法保存地图并实现地图的搜索，通过pid等控制算法控制电机，达到电脑鼠搜索迷宫并计算最短路径等功能。
实验内容与步骤：实验内容1）KEIL MDK的安装2）电脑鼠硬件的检查及调整3）智能搜索算法的编写4）算法的调试与优化5）实验结果实验步骤（一）KEIL MDK的安装1双击运行Ke i l MDK 4.12 安装程序，出现软件安装界面，如图所示：2点击Next，勾选安装协议；3选择安装路径，建议安装在C 盘，运行速度快些4 填入用户信息，个人用户随意填入即可；点击Next 就进入实质的安装过程了，Wait for a Whle…5点击Finish，Keil MDK 就完成安装了，可以发现桌面上生成了名为“Keil uVis ion4”的可执行文件快捷方式。
（二）检查和调整电脑鼠的硬件1.电机检查：在电脑鼠程序文件中找到Motor.c文件，直接为两侧电机赋相同的速度值，用G-link连接电脑鼠和电脑，传入程序，打开电脑鼠放在地面上，如果电脑鼠能正常直线行进，即证明两侧电机正常工作。
如果有电机有问题，拆下原来的电机换新的再次进行电机检查即可。
2.传感器检查：用G-link连接电脑鼠和电脑，打开传感器查询模式，用手逐渐靠近每一个传感器，如果相应的传感器值由小变大，那么此传感器工作正常。
电脑鼠走迷宫技术报告
项目编号：31SZDYKC-090601 全国大学生电子设计竞赛项目名称：电脑鼠走迷宫学生班级：1104班学生姓名：王忆文所在系（部）：通信工程系指导教师：摘要“电脑鼠”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微型机器人，可以在“迷宫”中自动记忆和选择路径，快速地达到所设定的目的地。
电脑鼠走迷宫竞赛是一项具有一定难度、富有挑战性和趣味性的比赛。
能力。
通过系统分析、硬件设计、软件设计、整合电路设计、汇编语言、C语言专业知识解决问题的综合应用能力,激发我们对电脑鼠的研究兴趣。
创新点是提出了对电脑鼠电源电路、传感器电路的改进方案。
给出了电机控制算法、用于纠正姿态的算法、传感器驱动算法、连续转弯算法、迷宫信息采集算法以及迷宫搜索与迷宫最短路径算法等算法模块。
关键词：嵌入式系统，电脑鼠，智能算法ABSTRACT"Computer mouse" is the use of embedded microcontrollers, sensors and electromechanical moving parts consisting of a micro-robot maze memory and automatically select the path to reach the set destination. Computer Mouse Maze Competition is a certain degree of difficulty, challenging and fun game.completion of the research program circuit board testing, knowledge and technical skills in the school curriculum learning algorithm, data query and retrieval, project management, integration cultivate awareness of scientific and technological innovation and hands-on design capabilities. System analysis, hardware design, software design, integrated circuit design, assembly language, C language application of knowledge in the development of SCM culture integrated application skills, stimulate our interest in the study of computer mouse use our expertise to solve the problem.The innovation of the computer mouse power circuit, sensor circuit improvement program. Motor control algorithm, the algorithm used to correct posture, the sensor-driven algorithm, continuous turning algorithm, the maze information collection algorithms, and maze search maze shortest path algorithm, algorithm module.Keywords：Embedded System，Micromouse，Intellegent Algorithm目录摘要 (2)第一章前言 (2)1.1项目背景 (2)1.2项目介绍第三章电脑鼠硬件与软件 (2)第二章电脑鼠硬件及软件 (4)2.1电脑鼠的硬件 (4)2.1.1 电脑鼠硬件组成 (4)2.1.2电脑鼠基本动作 (6)2.2电脑鼠软件 (7)2.2.1等高图制作模块 (9)2.2.2冲刺模块 (10)2.2.3转弯模块 (10)2.2.4搜索模块 (11)2.2.5迷宫地图相对方向与绝对方向的建立 (11)2.2.6墙壁资料存储 (13)2.2.7电脑鼠搜索策略第四章问题总结及改进 (14)第三章问题总结及改进 (15)总结 (19)参考文献 (20)第一章前言所谓“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。
老鼠走迷宫的算法分析
一种电脑鼠走迷宫的算法电脑鼠走迷宫的算法1探测策略电脑鼠走迷宫可以采用全迷宫探索策略，即将迷宫的所有单元均搜索一次，从中找出最佳的行走路径。
这种策略需要有足够的时间或探测次数，但在IEEE竞赛规则中每场竞赛只有15分钟的时间，因此是不可能的。
另一种方法是部分迷宫探索策略，即在有限的时间或探测次数下，只探测迷宫的一部分，从中找出次最佳的路径，显然只能采用这种策略。
电脑鼠在一巷道内行走，如果最后无路可走，则该巷为死巷。
电脑鼠在任一单元内，可能的行走方向最多只有三个（前、左、右），如果有二个或二个以上的可能行走方向，称为交叉，遇有交叉时，由于有多个可以行走的方向，在行走方向的选择上，可有下面的几种选择法则：•右手法则：遇有交叉时，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：遇有交叉时，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：遇有交叉时，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：遇有交叉时，取随机值作为前进方向。
•向心法则：由于终点在迷宫的中心，遇有交叉时，以向迷宫中心的方向为优先的前进方向。
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行线路标记。
全迷宫共有16×16个单元组成，可采用二维坐标方式标记，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）。
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二种方式。
绝对方位：这是一种与电脑鼠行进方向无关的标记方式，以一个四位的二进制数，分别表示“东”﹑“西”﹑“南”和“北”四个方向。
以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：这是一种与电脑鼠行进方向有关的标记方式，以一个三位的二进制数即可实现标记，分别表示“前”“左”“右”，以1表示允许（无墙壁），0表示不允许（有墙壁）。
3阻断在电脑鼠试跑过程中或在最后冲刺时，需要对部分路径进行“阻断”，即在发现某条路径是死路（只有入口而无出口）时，在该路径的入口处（一般是交叉点）设置标记，即将入口的线路标记由1改为0。
迷宫电脑小鼠实验报告
一、实验背景迷宫实验是心理学和神经科学领域常用的实验方法，用于研究动物的学习和记忆能力。
近年来，随着计算机技术的不断发展，迷宫实验也逐步实现了电脑化。
本实验旨在利用迷宫电脑小鼠实验系统，研究小鼠在迷宫中的行为特征，以及其学习记忆能力。
二、实验目的1. 了解迷宫电脑小鼠实验系统的操作方法和原理。
2. 观察并记录小鼠在迷宫中的行为表现。
3. 分析小鼠的学习记忆能力，探讨影响因素。
三、实验材料1. 迷宫电脑小鼠实验系统：包括迷宫、电脑控制台、摄像头等。
2. 实验小鼠：体重20-25克，性别不限。
四、实验方法1. 迷宫电脑小鼠实验系统操作：将迷宫电脑小鼠实验系统连接到电脑，启动软件，设置实验参数，如迷宫形状、实验次数、时间限制等。
2. 实验步骤：（1）将实验小鼠放入迷宫入口，记录其进入迷宫的时间。
（2）观察并记录小鼠在迷宫中的行为表现，如逃避、探索、犹豫等。
（3）记录小鼠到达迷宫出口的时间，并计算其速度。
（4）重复实验多次，观察小鼠的学习记忆能力。
五、实验结果与分析1. 实验结果（1）实验小鼠在迷宫中的行为表现：在实验初期，小鼠表现出逃避、犹豫等行为，随着实验次数的增加，小鼠逐渐适应迷宫环境，表现出更快的速度和更准确的方向判断。
（2）实验小鼠的学习记忆能力：经过多次实验，小鼠的学习记忆能力得到显著提高。
在后期实验中，小鼠能够快速找到迷宫出口，且速度逐渐提高。
2. 分析（1）迷宫电脑小鼠实验系统能够有效地模拟真实迷宫环境，为研究小鼠的学习记忆能力提供可靠平台。
（2）实验结果表明，小鼠在迷宫中的行为表现与其学习记忆能力密切相关。
逃避、犹豫等行为可能表明小鼠在适应迷宫环境过程中存在困难，而随着实验次数的增加，小鼠逐渐适应迷宫，表现出更好的学习记忆能力。
（3）实验结果还表明，迷宫电脑小鼠实验系统具有良好的重复性和可靠性，可用于研究小鼠的学习记忆能力。
六、结论本实验通过迷宫电脑小鼠实验系统，研究了小鼠在迷宫中的行为表现和学习记忆能力。
电脑鼠走迷宫竞赛情况介绍
在纽约举行；
陕西科技大学电气与信息工程学院
电脑鼠走迷宫竞赛概述—起源
✓ 1991年以来，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。每年都有世界级的比赛。
△ 电脑鼠必须自成独立系统，不能使用可燃物为能 源；
△ 电脑鼠的长和宽限定在25cm×25cm。每次运行中 电脑鼠几何尺寸的变化不能超过25cm×25cm。对 电脑鼠的高度没有限制；
△ 电脑鼠穿越迷宫时不能在其身后留下任何东西； △ 电脑鼠不能跳越、攀爬、钻挖和损毁迷宫隔墙； △ 不能对电脑鼠进行遥控操作。
陕西科技大学电气与信息工程学院
电脑鼠走迷宫竞赛规则—比赛规则
竞赛中电脑鼠在迷宫中的总时间不可超过15分 钟，在该限时内，电脑鼠可以运行任意次。
电脑鼠到达迷宫中心的目的地后，可以使用手 动放回起点，或让电脑鼠自动回到起点，前者 被视为碰触，因此在以后的运行中，将失去减 10秒的奖励。
电脑鼠在启动过程中，操作员不可再选择策略。 一旦竞赛迷宫布局揭晓，操作员不能将任何有
陕西科技大学电气与信息工程学院
电脑鼠走迷宫竞赛概述—特点
电脑鼠是一个小型的由微处理器控制的机器 人车辆，在复杂迷宫中具有译码和导航的功 能，具有精确的定位能力，快速的行走能力 和优秀的避障能力等特点。
电脑鼠结合了机械、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。
电脑鼠走迷宫竞赛具有一定难度，是一项富 有挑战性和趣味性的比赛。
迷宫隔墙的侧面为白色，顶部为红色。迷宫的 地面为木质，使用油漆漆成黑色。隔墙侧面和 顶部的涂料能够反射红外线，地板的涂料则能 够吸收红外线。
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什么是电脑鼠
电脑鼠集多学科于一身： 是个实实在 在的机器人 电脑鼠需要有众多 信息的反馈，如墙 壁信息等。 控制电脑鼠在迷宫中 快速而准确的行走属 于自动控制技术范畴。
机械 工程 传感 测试 人工 智能 自动 控制 程序 设计 电子 工程
电脑鼠还是一个 嵌入式系统，需 要广泛的涉及信 号处理、通信、 微处理器应用和 电机控制等
电脑鼠走迷宫
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什么是软件操作
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解析智能算法 电脑鼠走迷宫竞赛
第一部分：什么是电脑鼠
什么是电脑鼠？
电脑鼠，英文名micromouse，电脑鼠是使用微控制器﹑传感器 和机电运动部件构成的一种嵌入式微型机器人。它可以在“迷宫” 中自动记忆和选择路径，寻找出口，最终到达所设定的目的地。
电脑鼠走迷宫
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，快速的达到所设定目的地。 早在1956年，美国数学家申龙发明了一个能自动穿越迷宫的“电脑 鼠”，以此证明计算机可以通过学习提高智能。（人工智能初步体 现） 1979年比赛开始正规化，由IEEE与APEC共同主办，诞生了国际上 最有影响力的美国APEC 国际电脑鼠竞赛。号称电脑鼠世界三大赛 事之一。至今已经举办30届。
电脑鼠走迷宫
1980年欧洲、日本相继引入电脑鼠走迷宫竞赛， 1987年新加坡南洋理工第一届IES电脑鼠大赛。 2004年英国伯明翰城市大学主办 UK 大赛 2006年台湾教育部开始重视电脑鼠比赛，欲通过参赛 争夺台湾在国际人工智能领域的地位。 现在电脑鼠比赛发展非常好，实力很强的国家和地区 有美国，日本，新加坡，台湾，英国，韩国和印度等国 家。世界上每年都有高水平的电脑鼠大赛相继举办。为 此有很多大学还开设了“电脑鼠原理与制作”的选修课 程。
电脑鼠走迷宫
红遍中国大江南北的IEEE国际标 准电脑鼠走迷宫大赛： 2007年由上海市计算机学会主办 中国电脑鼠走迷宫邀请赛在上海师范 大学举行，有30多所院校参加，当时 尚属民间赛事。 天津启诚伟业科技有限公司于 2009年把这项赛事引入天津，并大力 推广倡导这项竞赛，7年间启诚科技 赞助支持天津市教育委员会主办的5 届普通高校，4届职业院校电脑鼠走 迷宫竞赛。成功的把这项竞赛定位为 省部级官方赛事。
电脑鼠走迷宫竞赛的整个过程可分为两部分： 一、搜索迷宫；从起点出发，搜索迷宫，最终 找到终点；二、冲刺；在搜索迷宫时得出的所 有路径当中，选择一条最短的，二次行走到达 终点。搜索迷宫是电脑鼠的学习过程，而冲刺 则是学习结果的体现。这是一个决策过程。
电脑鼠程序必须高 效率和高实时性才 能保证电脑鼠的控 制精度和灵敏度。
电脑鼠走迷宫
2015年3月16日，启诚科技带领天津联合 代表队，远赴美国夏洛特，参加第29届美 国APEC世界Micromouse 大赛！
2015年10月25日David Michael Otten教 授邂逅启诚杯大学生电脑鼠竞赛，并进行 学术交流访问。
2016年5月9日，台湾龙华科技大学 苏景晖教授和他的团队来津，参加 津台电脑鼠表演赛。