[发明专利]一种微型电脑鼠机器人迷宫搜索方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微型电脑鼠机器人迷宫搜索方法。

背景技术

电脑鼠，英文名为Micromouse，是一种利用电子元器件组成的机电一体化智能机器人。电脑鼠本质上是一种由微处理器、传感器和机电运动部分构成的集行走、感知、判断功能为一体的综合系统，该系统主要由电子装置、动力装置和机械装置组成。电脑鼠的制作结合了机械、电子、控制、电机、程序设计、光学和人工智能等多方面知识，它很好地诠释了其中各部分的综合工作和配合能力，为研究和发明更复杂的智能系统奠定基础。

电脑鼠机器人外观上类似一辆小车，运行在16*16个小方格组成的复杂迷宫地图中，通过前排的多对红外传感器来探测电脑鼠前左右三个方向是否有可行走路径。电脑鼠依据实际迷宫信息并通过迷宫搜索算法进行搜索和避障行走，最终到达所设定的目的地，并可对其行走过的路线进行记忆和比较，最终提取出一条到达迷宫中心用时最短的路径。

传统的红外传感器检测方法主要采用数字红外传感器。该传感器对于是否存在障碍物只能返回0或1的简单数字信号，不能用于测量电脑鼠到障碍物的距离，无法提高电脑鼠的控制精度和准确度。

传统的迷宫搜索算法主要有

(1)左手法则：电脑鼠在行进过程中，遇岔路口优先选择左拐，其次是向前，最后向右。

(2)右手法则：电脑鼠在行进过程中，遇岔路口优先选择右拐，其次是向前，最后向左。

(3)中左法则：电脑鼠在行进过程中，遇岔路口优先选择向前，其次是向左，最后向右。

(4)中右法则：电脑鼠在行进过程中，遇岔路口优先选择向前，其次是向右，最后向左。

(5)向心法则：终点在迷宫中心，当遇到岔路口时，优先选择迷宫中心方向行进。

然而传统的迷宫搜索算法需要搜索大量迷宫信息甚至是全部迷宫信息才能找到一条从起点到终点的最优路径，而且不具备预测迷宫信息的功能会导致电脑鼠进入死胡同浪费搜索时间降低了搜索效率。因此，传统的迷宫搜索方法存在的不足之处主要在于效率低下，运行时间长。

发明内容

本发明目的在于提供一种微型电脑鼠机器人迷宫搜索方法，能够有效提高搜索效率。

实现本发明目的技术方案：

一种微型电脑鼠机器人迷宫搜索方法，其特征在于:

步骤1：迷宫地图信息初始化；

步骤2：假设目标点为终点；

步骤3：基于目标点建立等高图，等高图中的等高线表示电脑鼠从当前的迷宫格沿着这些等高线搜索到目标终点的步数相同；

步骤4：微型电脑鼠机器人根据等高图，由当前坐标的迷宫格向目标终点前进一步时，电脑鼠通过安装在其上的模拟红外传感器获取当前坐标迷宫格的墙壁信息，然后根据获得的墙壁信息，更新迷宫地图信息；

步骤5：判断到达的支点是否为目标点，如果否，则重复步骤3、步骤4，如果是，则转入步骤6；

步骤6：提取最短路径，完成搜索。

步骤3中，通过如下方法建立等高图，

步骤3.1：建立16*16的数组列表用于存储每个坐标的等高值；迷宫由16*16个小方格组成，每个小方格都有一个唯一的坐标；

步骤3.2：从目标点开始建立等高图；根据已知的迷宫地图信息，给目标点等高值赋值，判断目标点上下左右四个方向中是否有可前进的方向，若存在可前进方向，则将电脑鼠可前进一步的迷宫坐标的等高值设为目标点等高值加1，同时将可前进一步的迷宫坐标，存入支点队列中用于下一步骤；

步骤3.3：从支点队列中取出一个坐标元素，根据已知的迷宫地图信息，判断该坐标元素上下左右四个方向中是否有可前进的方向，若存在可前进方向，则将电脑鼠可前进一步的迷宫坐标的等高值设为该坐标元素等高值加1，同时将可前进一步的迷宫坐标，存入支点队列中用于下一次等高图的建立；

步骤3.4：重复步骤3.3，直至完成建立迷宫等高图。

步骤4中，微型电脑鼠机器人上设置有4组模拟红外传感器，用于探测电脑鼠前方、左方、右方三个方向上的墙壁信息，其中2组模拟红外传感器用于探测前方墙壁信息，2组模拟红外传感器分别用于探测左方、右方墙壁信息，探测左方、右方墙壁信息的模拟红外传感器与探测前方墙壁信息的模拟红外传感器设置夹角为45°；每组模拟红外传感器由红外线发光二极管和红外线接收三极管组成。