人工智能电脑鼠搜迷宫实验
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。
老鼠运动轨迹实验报告
一、实验目的通过本次实验，了解老鼠在迷宫中的运动轨迹，探究其寻找出口的策略，并尝试运用数据结构中的搜索算法来模拟老鼠的行走过程，分析其路径选择的特点。
二、实验原理迷宫问题是一个经典的算法问题，旨在通过模拟老鼠在迷宫中寻找出口的过程，来验证和优化搜索算法。
本实验采用深度优先搜索（DFS）算法来模拟老鼠的运动轨迹，通过堆栈来存储老鼠走过的路径，并记录其最终找到出口的最短路径。
三、实验材料1. 迷宫地图：一个二维数组，表示迷宫的布局，其中0代表无墙、没走过；1代表墙；2代表无墙、已走过。
2. C语言编程环境：用于编写和运行实验代码。
3. 输入设备：用于输入起始点和迷宫地图。
四、实验步骤1. 设计迷宫地图，初始化二维数组map[10][12]。
2. 输入起始点坐标（行列坐标），判断输入是否合法（越界或起始点在墙中）。
3. 初始化一个空堆栈，用于存储老鼠走过的路径。
4. 使用深度优先搜索算法遍历迷宫，寻找出口：a. 将起始点入栈。
b. 标记当前点为已走过。
c. 判断当前点是否为出口，如果是，则输出路径，结束搜索。
d. 找到当前点的后继点（上下左右），如果后继点合法且未走过，则将其入栈并标记为已走过，继续搜索。
e. 如果当前点没有后继点，则回溯，弹出栈顶元素，尝试下一个方向。
5. 输出最短路径，记录老鼠的运动轨迹。
五、实验结果与分析1. 迷宫地图及起始点：```0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 11 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 11 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 11 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1```2. 老鼠起始点坐标：(1, 1)3. 运动轨迹及最短路径：```老鼠运动轨迹：[(1, 1), (1, 2), (1, 3), (1, 4), (1, 5), (1, 6), (1, 7), (1, 8), (1, 9), (1, 10), (1, 11), (2, 11), (3, 11), (4, 11), (5, 11), (6, 11), (7, 11), (8, 11), (9, 11), (10, 11), (11, 11)]最短路径：[(1, 1), (1, 2), (1, 3), (1, 4), (1, 5), (1, 6), (1, 7), (1, 8), (1, 9), (1, 10), (1, 11), (2, 11), (3, 11), (4, 11), (5, 11), (6, 11), (7, 11), (8, 11), (9, 11), (10, 11), (11, 11)]```4. 分析：通过实验结果可以看出，老鼠在迷宫中寻找出口的过程主要遵循深度优先搜索策略，即优先探索当前路径的深度，直到找到出口。
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。
一种人工智能迷宫穿梭电脑鼠
一种人工智能迷宫穿梭电脑鼠作者：龙行杜强王宁杨荃文来源：《现代信息科技》2021年第01期摘要：作為微型轮式机器人，电脑鼠能够自主地求解迷宫。
文章对电脑鼠车身结构进行了研究，通过加入新型双层吸盘装置增大压力，提高电脑鼠在迷宫穿梭时的速度，降低电脑鼠高速运行下打滑的风险;对算法控制等方面的研究与改进，电脑鼠能够在迷宫中找到从起点到终点的最佳路径。
在当今智能社会的发展趋势下，电脑鼠具有广泛的实用价值，其技术可以推广到自动导航和避障机器人等多个行业。
关键词：轮式机器人;电脑鼠;结构设计;算法控制中图分类号：TP301.6;TP242.6 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2021）01-0168-04An Artificial Intelligence Maze of Shuttle MicroMouseLONG Hang，DU Qiang，WANG Ning，YANG Quanwen（School of Information Science and Engineering，Tianshi College，Tianjin 301700，China）Abstract：As a micro-wheeled robot，micromouse can solve maze independently. In this paper，the body structure of the micromouse is studied. By adding a new double-layer sucker device to increase the pressure，the speed of the micromouse in the maze shuttle is improved，and the risk of the micromouse slipping at high speed is reduced;through the research and improvement ofalgorithm control，the micromouse can find the best path from the beginning to the end in the maze. Under the trend of today’s intelligent society，the micromouse has a wide range of practical value，and its technology can be extended to industries such as automatic navigation and obstacle avoidance robots.Keywords：wheeled robot;micromouse;structure design;algorithmic control0 引言电脑鼠是一个基于微处理器控制的、集传感器与控制于一体的、能够自动穿梭迷宫的智能微型机器人[1]。
计算机迷宫搜索算法仿真研究
计算机迷宫搜索算法仿真研究摘要：在电脑鼠的设计过程中，往往需要耗费大量的时间在迷宫搜索算法的调试上。
通过研究迷宫地图，采用模块化的设计方法，模拟实现了对迷宫搜索算法的仿真，还设计了迷宫地图的编辑和迷宫搜索算法的导入等功能。
仿真试验结果表明，仿真迷宫搜索算法可提高迷宫搜索算法设计和调试的效率。
关键词：电脑鼠;迷宫搜索算法;仿真;多线程电脑鼠［1］（Micromouse）是一个由微控制器、探测器、驱动电机组成的一种集感知、判断、行走功能于一体，能够在迷宫中自动寻找到达终点最佳路径的微型机器人。
电脑鼠走迷宫比赛集竞赛和趣味性于一体，吸引了大量青年科技人员参加，文献［1］给出了有关迷宫电脑鼠的比赛规则和要求。
在迷宫电脑鼠的设计中，迷宫搜索算法的设计和调试最困难［3-7］。
主要因为迷宫搜索算法的设计和调试过程容易受到周围环境以及电脑鼠底层软硬件的影响而出现运行错误，从而使得调试经常被打断，完成一次完整的调试非常麻烦［8］，需耗费大量时间。
本文针对电脑鼠设计者在迷宫搜索算法设计和调试上所面临的问题，设计了迷宫搜索算法仿真程序，提高迷宫搜索算法设计和调试的效率，减轻设计者的负担。
该算法仿真程序及其实现思路不仅可以推广到电脑鼠走迷宫竞赛中，而且还可以作为电脑鼠迷宫搜索算法研究者的一个理想研究平台。
1仿真模块设计迷宫搜索算法仿真程序的主要功能模块包含动态仿真器、迷宫搜索算法接口、人机交互界面和迷宫地图编辑器。
动态仿真器是整个程序的核心，迷宫搜索算法接口用于连接动态仿真器和迷宫搜索算法，人机交互界面和迷宫地图编辑器，分别负责响应用户的鼠标动作和迷宫地图的设置。
地图编辑器需要接受用户的动作来完成地图的编辑工作，所以将迷宫地图编辑器作为人机交互界面的一个子功能来实现。
图1是迷宫搜索算法仿真程序的系统模块框图。
动态仿真器实现了三个功能，为迷宫搜索算法获取迷宫信息，根据迷宫搜索算法的指令控制模拟电脑鼠运动，显示运行中产生的过程数据。
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ppt教材
电脑鼠 |基于LM3S615微控制器
电脑鼠走迷宫竞赛
• 电脑鼠迷宫竞赛的计分规则说明
启动
迷宫时间
运行时间 返回到起点
迷宫时间：电脑鼠激活到每次运行开始的那段时间 运行时间：电脑鼠从起点走到终点的时间
! 碰成触绩：＝电迷脑宫鼠时在间运÷行30过＋程运中行若时要间手－动奖辅励助时，间则
为碰触（，非此碰次触运）行将失去 10s的奖励时间。电脑鼠 能从终点自动返回到起点，若要手动放回起点， 也视为“碰触”，按碰触的规则进行处理。
电脑鼠 |基于LM3S615微控制器
电脑鼠的简介
LM3S615 ARM cortex-M3内核
• 功耗低 • 具有门数目少 （价格低） • 调试成本低 • 中断延迟短 • 中断响应快速且支持多级中断嵌套 • 处理器采用先进的ARMv7-M架构
电脑鼠 |基于LM3S615微控制器
• 传感器
– 位置传感器 – 惯性传感器 – 距离传感器
MicroMouse615迷宫电脑鼠
——基于Cortex-M3
1234567
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
» 它是多学科的交叉结合的结晶
• 光电接收管
– 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
电脑鼠算法
左上区域
左上区域 左上区域 左上区域 右上区域 右上区域 右上区域 右上区域
上方 0
下方 2 左方 3 右方 1 上方 0 下方 2 左方 3 右方 1
右手法则
中左法则 左手法则 中右法则 左手法则 中右法则 中左法则 右手法则
4）回溯
• 当电脑鼠的四个方向都为不 可行(有墙或已走过)时，
• 栈顶元素出栈 • 电脑鼠返回栈顶位置
• 演示栈
1） 栈思考题
• a)若栈的输入序列是a、b、c、d，则可能的输出序列 有哪几种类？
• b)判断一个输入字符串是否为中心对称。例如xyx、 xyyx都是中心对称。 • c)假设一个算术表达式中包含括号、方括号和花括号3 种类型的括号，编写一个算法来判别表达式中的括号是 否配对，以字符“\0”作为算术表达式的结束符。
• 迷宫二维数组，每个结点定义为FFFF表示上右下左都有 墙。
• 迷宫鼠方向：电脑鼠放入方向，一般默认为向上(1000)
• 栈，加入起点坐标
• 下面以起点为(0,0)，终点为(7,7)为例讲解
3）电脑鼠寻路
• While(当前结点不是终点){
• 记录电脑鼠所在点迷宫信 息,电脑鼠方向 • 按向心法则寻路 • If(没有可行路径) 回溯
传感 器
软件 设计
关键 技术
机械 结构 处理 器
驱动 装置
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”。
迷宫的规范
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
北京科技大学实验报告
学院：自动化专业：智能科学与技术班级：智能1501
姓名：卢静怡学号：41523404 实验日期：2017年11 月8 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：
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
步骤
（一）KEIL MDK的安装
按照实验指导书上的步骤安装，一步一步安装成功KEIL MDK uVision5 （二）检查和调整电脑鼠的硬件
1.电机检查：
我们原始的电脑鼠下载好程序之后，开机即可试探性运动。
故判断，电机无故障。
2.传感器检查：
我们原始的电脑鼠在初跑时总是会对墙壁不感应，如果用手挡住传感器周围的光线后放开，那么电脑鼠会产生一个相应动作。
分析是原代码中接受传感器信号的参数不合适的原因。
（三）智能搜索算法的编写
我们组结合了很多同学的经验，最终找到了影响电脑鼠运动的核心参数。
并且修正了一个反应弧长的设定，使得后来电脑鼠试跑非常成功。
1.查资料——常见的算法形式
选择曼哈顿距离作为预测函数h(n)，整体的框架代码如下:
2.算法设计
在本次实验中，使用的是机械鼠优先向左移动的，即深度优先算法。
机械鼠分为四个阶段，WAIT START SEARCH SQUART.分别为准备，开始，搜索，冲刺阶段。
WAIT阶段中，小车持续延迟等待刺激信号，待收到刺激信号后，跳转阶段。
START阶段中，小车对迷宫进行初始化，建立8*8的二维数组。
并预置此时的绝对坐标，跳
转阶段。
SEARCH阶段中，小车利用深度优先算法，在电机作用下不断移动，利用传感器判断四周有木墙壁，记录在二维数组中并指导电机作用。
当二维数组的数据规模达到8*8后，判断抵达终点，延迟少许后挑选最短路径返回起点。
跳转阶段。
SQUART阶段中，小车根据已有二维数组，遍历搜索权值最小的路径，并在电机的高压作用下冲刺到达终点。
3.算法优化
由于步长一般情况下收到不同赛道影响，我们修改了步长等的数值，以达到可以适应迷宫的目的；实验中我们发现老鼠的行动并不灵敏，经过静止挡板实验，我们测出了sensor 的较优数值并将之写入了预设中；在面对死角的时候，我们的老鼠有时会已经探测成功但是来不及掉头的情况，于是我们调高了面对死角的延迟。
以起点开始，定义右手法则，以向右为优先方向，其次是直线和左侧方向的前进规则，起始先赋予老鼠向前行进的指令，以固定的步长走过一个单位的距离，在前进的过程中同步更新地图的信息（在事先建立好的图中标记出当前的坐标，并通过算法转换成绝对坐标，并将走过的路径记录下来），之后通过一个函数传递下一个指令，如此循环使之前进；如果遇到死角，启动back函数反方向倒退，其他情况下，依据传感器的数值，控制电机的转速达到转弯的目的，在每个需要转弯的位置延时一定时间，并通过函数来记录挡板的位置信息，这样一直前进直到终点为止，到达中点之后，收集生成的路径信息，生成已知的、反应路径情况的图（转弯的坐标附近需要加上额外的权值），并对这个图进行搜索；搜索完毕之后，依据搜索到的最佳路径，进行行动，如果在返程中遇到长直赛道的话，进行加速
实验数据：
1)传感器阈值
2)电机速度
3)步长
实验数据处理：调整实验数据，使电脑鼠能够正常搜索迷宫。
实验结果与分析：
电脑鼠从起点出发后状况较为良好，进行了平稳的行进，少数时候产生碰撞导致生成图的紊乱而失败，多数以成功到达终点，并以最小路径返回为结束。
在本次实验中，由于我们组的电脑鼠硬件先后出现了大大小小的问题，我深切的体会到了硬件和软件的分工作用。
没有一个稳定的硬件，软件部分即使是正
确的，整体效果也无法实现。
没有一个无误软件部分，硬件部分即使完备，实验目的也无法达到。
另外，做一个不简单的作业时，小组配合也是很重要的，谢谢这次实验的所有技术指导们和我的组员。