[实用新型]一种微型迷宫机器人

说明书

技术领域

本实用新型是一种微型迷宫机器人，能对随机复杂迷宫进行自主搜索最优路径并实时修正机器人在迷宫中的运动，属于人工智能领域。

背景技术

迷宫机器人系统的实验可以直观的体现许多控制理论的基本概念如系统的稳定性、可控性和系统抗干扰能力及路径最优规划等等，因此有很多研究机构及大学对其进行研究。

目前多数迷宫机器人都是搭载若干个光电传感器对迷宫地面的白色引导线进行识别来行走迷宫，如上海交通大学钱真彦等人设计的走迷宫机器人(参见《网络科技时代》2004年03期)，搭载了8个反射式光电传感器对迷宫地面白线进行检测来实现前进转弯等动作，按照左手法则或右手法则(即机器人沿着迷宫壁始终向左或向右转)来进行迷宫搜索。在完成既定功能的前提下，由于搭载传感器过多，增加了制造成本，同时也使传感器误动作导致系统不稳定的概率增加，而且这类机器人缺乏智能性和自主性，对于最优路径的选择缺乏认知能力，每次都要在迷宫中行走完全程才能搜索出路径，对于在可重构的迷宫中行走问题无法解决，因此在实际应用中有很大的局限性。

正是由于其存在的很多问题都不易解决，如机器人的微型化问题，最优路径的规划及对迷宫机器人的实时路径修正问题，因此这些都成为研究的重点和难点，人们在不断的寻求他们之间的制约关系，以期找到一种多方面的平衡使其能应用在更广阔的领域。

实用新型内容

本实用新型提供了一种微型迷宫机器人系统，本机器人系统在迷宫中行走时，既不需要使用白线进行引导，也不需要让机器人在迷宫中行走一遍后才能搜索出路径，因此本实用新型有很大的自主性和智能性。同时还具有体积小的优点，可以在棋盘般大小的复杂迷宫中进行工作，

本实用新型的总体思路：采用DSP开发板作为上位机，使用全局摄像头CCD对迷宫图像进行采集，将采集到的图像信号送到DSP开发板中进行图像识别及路径规划(采用A*算法)后，产生一组控制指令，通过DSP开发板端的无线发送模块与微型移动式机器人进行通信，当机器人车体电控部分接收到DSP开发板无线发送模块发送来的控制信息时，机器人的微控制器对信息进行解析，解析出来的是步进电机组态运动，微控制器通过I/O口控制步进电机驱动模块进而控制小车顺利走出迷宫。

具体技术方案如下：

一种微型迷宫机器人，包括有上位机和用于在迷宫16中行走的下位机15。其中，上位机包括有DSP开发板18和与DSP开发板18相连接的CCD摄像头17、无线发送模块20。CCD摄像头17采集整个迷宫16的全局图像并通过视频解码器解码后传送给DSP，DSP对图像进行处理后通过无线发送模块发送给下位机15。所述的下位机15包括有小车和设置在小车内的控制系统，小车的底部连接有车轮11和步进电机10，控制系统包括有单片机和与单片机相连接的无线接收模块5、步进电机驱动电路3，无线接收模块5接收上位机中的无线发送模块20发送的信息，对其进行解析后，通过步进电机驱动电路3驱动步进电机10带动小车行走。所述的迷宫16的墙、迷宫的路、迷宫的出口及小车的车头、车尾用不同的颜色标记。

所述的上位机还包括有与DSP相连接的触摸屏，DSP将CCD摄像头17采集的图像送至触摸屏显示。

一种微型迷宫机器人的控制方法，该方法是按以下步骤实现的：

1)CCD摄像头17采集迷宫16的全部图像信息，并将采集到的图像信息通过视频解码器解码后传送给DSP的CoreA，此时的图像格式为720×576YUV422，CoreA从两个场信号中取其中一场，也就是720×288YUV422的图像信息，将其转换为320×240YUV444的图像后传送给CoreB，同时也将320×240YUV444的图像转换为320×240的RGB图像送至触摸屏显示；

2)CoreB对CoreA预处理后的图片进行阀值分割，从图像的颜色信息中找出小车所在的位置、迷宫状态及迷宫出口位置，在阀值分割的基础上抽象出6×8的标准迷宫；

3)CoreB通过人工智能领域中的A*算法寻找到小车行走的最优路径，并将迷宫最优路径的各拐点坐标标定为一系列的目标点；

4)通过小车的车头车尾和迷宫的不同颜色信息确定小车在迷宫16中的位置，并生成一套控制指令，该控制指令通过无线发送模块20发送给下位机15中的控制系统；

5)下位机15中的单片机对控制信号进行解析后控制步进电机10，进而控制小车在迷宫内作相应运动；