可自動搜尋迷宮最短路徑的電腦鼠的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于智能機器人技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種可自動搜尋迷宮最短路徑的電腦鼠。
【背景技術(shù)】
[0002]人類在科技的發(fā)展史上，一直在嘗試著想要創(chuàng)造出一個具有肢體、感官、腦力等綜合一體的智能機器人。電腦鼠就是一個很能夠用來詮釋肢體、感官及腦力綜合工作的基本實例，它結(jié)合了機械、電機、電子、控制、光學(xué)、程序設(shè)計和人工智能等多方面的科技知識。一只電腦鼠是具有機電知識整合的基本架構(gòu)，本身就像是一個智能的機器人。
[0003]傳統(tǒng)的智能小車能夠在感知方面全面的模擬人，能夠具有識別、推理、學(xué)習(xí)和規(guī)劃等智能機制，可以把感知和智能化結(jié)合起來，能夠在非特定的環(huán)境下工作，在惡劣環(huán)境下探測、救生等方面起到作用等特點。但是，現(xiàn)有的智能小車不具備迷宮中自動識別路徑并且尋找最短路徑穿越迷宮的功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種可自動搜尋迷宮最短路徑的電腦鼠，能夠在未知的迷宮中自動搜索，記憶迷宮地圖，智能分析選擇從起點到終點的最短路徑，選出自認為的最短路徑進行沖刺。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種可自動搜尋迷宮最短路徑的電腦鼠，包括電源模塊，電源模塊與電源濾波電路連接，電源濾波電路分別連接傳感器模塊、控制模塊、電機驅(qū)動模塊，傳感器模塊、控制模塊、電機驅(qū)動模塊也依次連接，控制模塊還連接外部存儲器、人機交換模塊。
[0006]進一步的，所述電源模塊包括供電電池和電壓調(diào)節(jié)電路，供電電池為7.4V的可充電鋰電池，通過一個開關(guān)S3后通過一個二極管IN5819，二極管IN5819的另一端通過電容C29、C28連接到GND的同時，直接連接到集成電路SPXl 117M-ADJ芯片的輸入端，輸入端同時通過電阻R26和R28連接到GND，集成電路SPXl 117M-ADJ芯片的輸出端經(jīng)過陶瓷電容C26和鉭電容C27濾波到GND，使輸出電壓穩(wěn)定在5V，同時通過電阻R24和發(fā)管二極管D8到GND。
[0007]進一步的，電源濾波電路包括在電源與地之間并聯(lián)的兩個10yF的電解電容C18、C19以及兩個電容容量為104的瓷片電容C20、C21。
[0008]進一步的，所述傳感器模塊包括5個一樣的紅外接收頭和5個一樣的紅外發(fā)射管，紅外發(fā)射管是紅外發(fā)射對管IRM8601S ;紅外接收頭采用HS0038。
[0009]進一步的，所述控制模塊采用型號為STM32F103RBT6的微控制器芯片。
[0010]進一步的，所述電機驅(qū)動模塊采用型號為BA6845FS型號的電機驅(qū)動芯片。
[0011]進一步的，所述人機交換模塊包括12個按鍵和8位數(shù)碼管以及HD7279芯片組成。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:
[0013]I)達到電腦鼠在迷宮中識別路徑的基本要求。
[0014]2)能夠以最短的路徑自動搜索穿越迷宮。
[0015]3)能夠以最快的速度沖向終點。
[0016]4)具有記憶功能。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明電腦鼠的原理框圖。
[0018]圖2是電源模塊的電路圖。
[0019]圖3是電源濾波電路的結(jié)構(gòu)圖。
[0020]圖4是傳感器模塊的部分結(jié)構(gòu)電路圖。
[0021]圖中，1.電源濾波電路，2.傳感器模塊，3.控制模塊，4.電機驅(qū)動模塊，5.外部存儲器，6.人機交換模塊，7.電源模塊。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細說明。
[0023]一種可自動搜尋迷宮最短路徑的電腦鼠，基于嵌入式微控制器、傳感器和機電運動部件設(shè)計，結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括電源模塊7，電源模塊7與電源濾波電路I連接，電源濾波電路I分別連接傳感器模塊2、控制模塊3、電機驅(qū)動模塊4，傳感器模塊2、控制模塊3、電機驅(qū)動模塊4也依次連接，控制模塊3還連接外部存儲器5、人機交換模塊6。
[0024]電源模塊7的結(jié)構(gòu)，如圖2所示，包括供電電池和電壓調(diào)節(jié)電路，供電電池為
7.4V的可充電鋰電池，通過一個開關(guān)S3后通過一個二極管IN5819，二極管IN5819的作用是防止倒流，對整個電路器起保護作用，二極管IN5819的另一端通過電容C29、C28連接到GND的同時，直接連接到集成電路SPX1117M-ADJ芯片的輸入端，輸入端同時通過電阻R26和R28連接到GND，對輸入電壓進行分壓，從而使輸出電壓達到我們的需求。集成電路SPX1117M-ADJ芯片的輸出端經(jīng)過陶瓷電容C26和鉭電容C27濾波到GND，使輸出電壓穩(wěn)定在5V，同時通過電阻R24和發(fā)管二極管D8到GND，起到一個電源指示的作用。電壓穩(wěn)壓電路是Exar公司生產(chǎn)的SPXl 117M-3.3芯片，電腦鼠所使用的紅外傳感器電壓為5V，電壓調(diào)節(jié)芯片采用Exar公司生產(chǎn)的SP6641A，將已經(jīng)較為穩(wěn)定的3.3V電壓升到5V，這種芯片與一般的線性穩(wěn)壓芯片相比，具有輸出電流大，輸出電壓精度高，穩(wěn)定性高等特點。
[0025]電源濾波電路I的結(jié)構(gòu)，如圖3所示，包括在電源與地之間并聯(lián)的兩個100 yF的電解電容C18、C19以及兩個電容容量為104的瓷片電容C20、C21。這樣的話保證了電源的穩(wěn)定性，為MCU的正常工作以及電機驅(qū)動芯片的正常運行提供了可靠的條件。
[0026]傳感器模塊2的結(jié)構(gòu)，部分結(jié)構(gòu)如圖4所示，通過5個一樣的紅外接收頭和5個一樣的紅外發(fā)射管以及一些其他的分立元件組成紅外檢測電路(圖中描述了兩個)，U2接收傳感器的數(shù)據(jù)端口 I腳一端通過1K的電阻上拉的同時，直接連接到微處理器STM32F103RBT6的數(shù)據(jù)采集端口 PC4進行數(shù)據(jù)采集，U2接收傳感器的的正電源端口 3腳通過陶瓷電容C7和鉭電容C6連接到GND，增強了抗干擾能力。同時，Dl發(fā)送傳感器通過可調(diào)電阻R8連接到微處理器的數(shù)據(jù)端口 PB5進行數(shù)據(jù)采集，這部分電路是總電路的重要組成部分，由于紅外光在傳播的過程中很容易受到外界的干擾，由此元器件的選型也是考慮到的一個很重要的因素，所以選擇的紅外發(fā)射管是抗干擾能力很強的紅外發(fā)射對管IRM8601S，工作的中心頻率為38KHZ，最佳工作波長940nm，可以通過設(shè)置不同的頻率來實現(xiàn)用一個紅外傳感器完成遠近距離的探測的功能。紅外接收頭采用HS0038，接收紅外信號頻率為38kHz，周期約26 μ S0它同時對信號進行放大、檢波、整形得到TTL電平的編碼信號，再送給單片機，經(jīng)單片機解碼并執(zhí)行去控制相關(guān)對象。
[0027]控制模塊3采用型號為STM32F103RBT6的微控制器芯片，這種芯片符合設(shè)計的要求，而且這種芯片處理數(shù)據(jù)的速度非常的快速，完全滿足電腦鼠在迷宮的運行過程中實時處理數(shù)據(jù)的需要。這款芯片的I/O 口很多，并且I/O 口輸出輸入模式也很多，輸出模式有推挽輸出，上拉輸出，下拉輸出，開漏輸出等等，輸入方式有模擬輸入，上拉輸入，下拉輸入，浮空輸入等等，完全滿足需要，對于電壓電路的采集，選擇模擬輸入，對于指示燈的控制，采用推挽輸出，對于按鍵的讀取，采用上拉輸入等等，這種芯片的輸入和輸出方式多種多樣可以靈活選用。是一款高性能、低成本、低功耗的芯片。
[0028]電機驅(qū)動模塊4采用型號為BA6845FS型號的電機驅(qū)動芯片，通過這種驅(qū)動芯片來驅(qū)動步進電機，驅(qū)動能力強，輸出的最大電流可以達到1Α，而且在供電電壓不是很大的情況下也能夠使系統(tǒng)正常工作，大大的提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。它可以有三種數(shù)字輸入:即前進、后退、保持，是電機驅(qū)動的專用芯片，它與其他電機驅(qū)動芯片相比，它具有比較低的輸出飽和電壓，它能夠在低的供給電壓的情況下驅(qū)動電機，使電機正常工作。
[0029]人機交換模塊6包括12個按鍵和8位數(shù)碼管以及HD7279芯片組成，通過數(shù)碼管，可以對電腦鼠在迷宮中的信息進行實時的監(jiān)控，把電腦鼠的坐標(biāo)信息實時的在數(shù)碼管中顯示出來，還可以把電腦鼠進行AD采集的值包括電腦鼠的電池電壓，以及紅外傳感器的墻壁信息反映回來，從而實時的觀察電腦鼠的動態(tài)，也可以通過這些自動化的調(diào)節(jié)，使電腦鼠真正達到智能的目的。
[0030]與傳統(tǒng)的小車相比，它能夠在特定的迷宮中，有起點出發(fā)，自行的搜索到特定或者指定的終點，并且隨時掌握自身的位置，準確的獲取墻壁信息并作記錄，然后根據(jù)在MCU中的存儲信息，選出自認為的最短路徑進行沖刺，進而以最快的速度完成比賽。能夠通過嵌入式微控制系統(tǒng)控制電腦鼠在未知的迷宮中自動搜索，記憶迷宮地圖，智能分析和選擇從起點到終點的最短路徑。
【主權(quán)項】
1.一種可自動搜尋迷宮最短路徑的電腦鼠，其特征在于，包括電源模塊(7)，電源模塊(7)與電源濾波電路(I)連接，電源濾波電路(I)分別連接傳感器模塊(2)、控制模塊(3)、電機驅(qū)動模塊(4)，傳感器模塊(2)、控制模塊(3)、電機驅(qū)動模塊(4)也依次連接，控制模塊(3)還連接外部存儲器(5)、人機交換模塊(6)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可自動搜尋迷宮最短路徑的電腦鼠，其特征在于，所述電源模塊(7)包括供電電池和電壓調(diào)節(jié)電路，供電電池為7.4V的可充電鋰電池，通過一個開關(guān)S3后通過一個二極管IN5819，二極管IN5819的另一端通過電容C29、C28連接到GND的同時，直接連接到集成電路SPXl 117M-ADJ芯片的輸入端，輸入端同時通過電阻R26和R28連接到GND，集成電路SPX1117M-ADJ芯片的輸出端經(jīng)過陶瓷電容C26和鉭電容C27濾波到GND,使輸出電壓穩(wěn)定在5V，同時通過電阻R24和發(fā)管二極管D8到GND。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可自動搜尋迷宮最短路徑的電腦鼠，其特征在于，電源濾波電路⑴包括在電源與地之間并聯(lián)的兩個10yF的電解電容C18、C19以及兩個電容容量為104的瓷片電容C20、C21。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可自動搜尋迷宮最短路徑的電腦鼠，其特征在于，所述傳感器模塊(2)包括5個一樣的紅外接收頭和5個一樣的紅外發(fā)射管，紅外發(fā)射管是紅外發(fā)射對管IRM8601S ;紅外接收頭采用HS0038。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可自動搜尋迷宮最短路徑的電腦鼠，其特征在于，所述控制模塊(3)采用型號為STM32F103RBT6的微控制器芯片。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可自動搜尋迷宮最短路徑的電腦鼠，其特征在于，所述電機驅(qū)動模塊(4)米用型號為BA6845FS型號的電機驅(qū)動芯片。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可自動搜尋迷宮最短路徑的電腦鼠，其特征在于，所述人機交換模塊(6)包括12個按鍵和8位數(shù)碼管以及HD7279芯片組成。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可自動搜尋迷宮最短路徑的電腦鼠，包括電源模塊，電源模塊與電源濾波電路連接，電源濾波電路分別連接傳感器模塊、控制模塊、電機驅(qū)動模塊，傳感器模塊、控制模塊、電機驅(qū)動模塊也依次連接，控制模塊還連接外部存儲器、人機交換模塊。能夠在未知的迷宮中自動搜索，記憶迷宮地圖，智能分析選擇從起點到終點的最短路徑，選出自認為的最短路徑進行沖刺。
【IPC分類】G05D1/02
【公開號】CN105045264
【申請?zhí)枴緾N201510456181
【發(fā)明人】王偉平, 馬鈞, 陳浩
【申請人】長沙理工大學(xué)
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年7月29日