[发明专利]基于双核四轮极速微电脑鼠对角线冲刺系统

说明书

技术领域

本发明是有属于微型机器人的技术领域，且特别是涉及一种基于双核四轮极速微电脑鼠对角线冲刺系统。

背景技术

微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智能行走机器人，微电脑鼠可以在不同“迷宫”中自动记忆和选择路径，采用相应的算法，快速地到达所设定的目的地。微电脑鼠比赛在国外已经有30几年的历史，现在每年国际上都要举行上百场类似的微电脑鼠大赛。 

微电脑鼠竞赛采用运行时间、迷宫时间和碰触这三个参数，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，不同的国家采用不同的评分标准，最有代表的四个国家标准为：

美国 IEEE APEC国际微电脑鼠机器人竞赛

         探索时间、冲刺时间和固定的接触扣分，都记入总成绩

         得分 = 探索时间/30 +冲刺时间+固定接触扣分

全日本国际微电脑鼠机器人大会（专家级）

        总成绩仅计算冲刺时间

         得分 = 最佳冲刺时间

英国微电脑鼠机器人挑战赛

        探索时间、冲刺时间和可变的接触扣分都记入总成绩

         得分 = 探索时间/30 +冲刺时间+变动接触扣分

新加坡机器人大赛 

        探索时间、冲刺时间记入总成绩；每次接触机器人将减少一次尝试机会

      得分 = 探索时间/30 +冲刺时间

从上面的国际标准来看，冲刺时间决定整个微电脑鼠的成败，由于国内研发此微电脑鼠的单位较少，相对研发水平比较落后，现有技术中的微电脑鼠结构如图1所示。长时间运行发现存在着很多安全问题，包括：

（1）作为微电脑鼠的眼睛采用的是超声波或者是一般的红外传感器，而且传感器的设置有误，使得微电脑鼠在快速冲刺时对周围迷宫的判断存在一定的误判，使得微电脑在快速冲刺的时候容易撞上前方的挡墙；

（2）作为微电脑鼠的执行机构采用的是步进电机，经常会遇到丢失脉冲的问题出现，导致对冲刺位置的记忆出现错误，有的时候找不到冲刺的终点；

（3）由于采用步进电机，使得机体发热比较严重，不利于在大型复杂迷宫中快速冲刺；

（4）由于采用比较低级的算法，使得最佳迷宫的计算和冲刺路径的计算都有一定的问题，研发的微电脑鼠基本上不会多次自动加速冲刺，在一般迷宫当中的冲刺一般都要花费15~30秒的时间，这使得在真正的国际复杂迷宫大赛中无法取胜；

（5）由于微电脑鼠在快速冲刺过程中需要频繁的刹车和启动，加重了单片机的工作量，单片信号处理器无法满足微电脑鼠快速冲刺的要求；

（6）相对采用的都是一些体积比较大的插件元器件使得微电脑鼠的体积和重量比较庞大，而且重心较高，无法满足快速冲刺的要求；

（7）由于受周围环境不稳定因素干扰，特别是周围一些光线的干扰，单片机控制器经常会出现异常，引起微电脑鼠失控，抗干扰能力较差；

（8）对于差速控制的微电脑鼠来说，一般要求其两个电机的控制信号要同步，但是对于单一单片机来说很难办到，使得微电脑鼠在高速冲刺时会在迷宫当中摇摆幅度较大，经常出现撞墙的现象发生，导致冲刺失败；

（9）由于受单片机容量和算法影响，微电脑鼠对迷宫的信息没有存储，当遇到掉电情况时候所有的信息将消失，这使得整个冲刺过程无法完成；

（10）由于没有角速度传感器的辅助进行转弯，经常出现转弯角度过小或者过大的现象发生，然后依靠导航的传感器进行补偿，导致在连续多次转弯的迷宫中出现撞墙的现象发生，致使冲刺失败；

（11）采用单个传感器探知前方迷宫的挡墙，极易收到外界干扰，致使前方传感器错误引导快速冲刺的微电脑鼠，导致微电脑鼠在迷宫中冲刺不到位或者撞墙，致使冲刺失败；

（12）由于受单片机容量影响，现有的微电脑鼠基本上都只有两个动力驱动轮，采用两轮差速方式行驶，使得系统对两轴的伺服要求较高，特别是直线导航时，要求速度和加速度要追求严格的一致，否则直线导航将会失败，导致微电脑鼠出现撞墙的现象发生；

（13）两轮微电脑鼠系统在加速时由于重心后移，使得老鼠前部轻飘，即使在良好的路面上微电脑鼠也会打滑，有可能导致撞墙的现象出现，不利于高速微电脑鼠的发展；