可自動(dòng)搜尋迷宮最短路徑的電腦鼠的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于智能機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種可自動(dòng)搜尋迷宮最短路徑的電腦
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【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?jiǎng)?chuàng)造出一個(gè)具有肢體、感官、腦力等綜合一體的智能機(jī)器人。電腦鼠就是一個(gè)很能夠用來(lái)詮釋肢體、感官及腦力綜合工作的基本實(shí)例，它結(jié)合了機(jī)械、電機(jī)、電子、控制、光學(xué)、程序設(shè)計(jì)和人工智能等多方面的科技知識(shí)。一只電腦鼠是具有機(jī)電知識(shí)整合的基本架構(gòu)，本身就像是一個(gè)智能的機(jī)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(shí)別、推理、學(xué)習(xí)和規(guī)劃等智能機(jī)制，可以把感知和智能化結(jié)合起來(lái)，能夠在非特定的環(huán)境下工作，在惡劣環(huán)境下探測(cè)、救生等方面起到作用等特點(diǎn)。但是，現(xiàn)有的智能小車不具備迷宮中自動(dòng)識(shí)別路徑并且尋找最短路徑穿越迷宮的功能。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種可自動(dòng)搜尋迷宮最短路徑的電腦鼠，能夠在未知的迷宮中自動(dòng)搜索，記憶迷宮地圖，智能分析選擇從起點(diǎn)到終點(diǎn)的最短路徑，選出自認(rèn)為的最短路徑進(jìn)行沖刺。
[0005]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是，一種可自動(dòng)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(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，傳感器模塊、控制模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊也依次連接，控制模塊還連接外部存儲(chǔ)器、人機(jī)交換模塊。
[0006]進(jìn)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(guò)一個(gè)開(kāi)關(guān)S3后通過(guò)一個(gè)二極管IN5819，二極管IN5819的另一端通過(guò)電容C29、C28連接到GND的同時(shí)，直接連接到集成電路SPXl 117M-ADJ芯片的輸入端，輸入端同時(shí)通過(guò)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(guò)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(shí)通過(guò)電阻R24和發(fā)管二極管D8到GND。
[0007]進(jìn)一步的，電源濾波電路包括在電源與地之間并聯(lián)的兩個(gè)10yF的電解電容C18、C19以及兩個(gè)電容容量為104的瓷片電容C20、C21。
[0008]進(jìn)一步的，所述傳感器模塊包括5個(gè)一樣的紅外接收頭和5個(gè)一樣的紅外發(fā)射管，紅外發(fā)射管是紅外發(fā)射對(duì)管IRM8601S ;紅外接收頭采用HS0038。
[0009]進(jìn)一步的，所述控制模塊采用型號(hào)為STM32F103RBT6的微控制器芯片。
[0010]進(jìn)一步的，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊采用型號(hào)為BA6845FS型號(hào)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。
[0011]進(jìn)一步的，所述人機(jī)交換模塊包括12個(gè)按鍵和8位數(shù)碼管以及HD7279芯片組成。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0013]I)達(dá)到電腦鼠在迷宮中識(shí)別路徑的基本要求。
[0014]2)能夠以最短的路徑自動(dòng)搜索穿越迷宮。
[0015]3)能夠以最快的速度沖向終點(diǎn)。
[0016]4)具有記憶功能。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本實(shí)用新型電腦鼠的原理框圖。
[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(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，5.外部存儲(chǔ)器，6.人機(jī)交換模塊，7.電源模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0023]一種可自動(dòng)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(jī)電運(yùn)動(dòng)部件設(shè)計(jì)，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1連接，電源濾波電路1分別連接傳感器模塊2、控制模塊3、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊4，傳感器模塊2、控制模塊3、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊4也依次連接，控制模塊3還連接外部存儲(chǔ)器5、人機(jī)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(guò)一個(gè)開(kāi)關(guān)S3后通過(guò)一個(gè)二極管IN5819，二極管IN5819的作用是防止倒流，對(duì)整個(gè)電路器起保護(hù)作用，二極管IN5819的另一端通過(guò)電容C29、C28連接到GND的同時(shí)，直接連接到集成電路SPX1117M-ADJ芯片的輸入端，輸入端同時(shí)通過(guò)電阻R26和R28連接到GND，對(duì)輸入電壓進(jìn)行分壓，從而使輸出電壓達(dá)到我們的需求。集成電路SPX1117M-ADJ芯片的輸出端經(jīng)過(guò)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(shí)通過(guò)電阻R24和發(fā)管二極管D8到GND，起到一個(gè)電源指示的作用。電壓穩(wěn)壓電路是Exar公司生產(chǎn)的SPX1117M-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(diǎn)。
[0025]電源濾波電路1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(gè)100 yF的電解電容C18、C19以及兩個(gè)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(jī)驅(qū)動(dòng)芯片的正常運(yùn)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(guò)5個(gè)一樣的紅外接收頭和5個(gè)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(cè)電路(圖中描述了兩個(gè))，U2接收傳感器的數(shù)據(jù)端口 1腳一端通過(guò)10K的電阻上拉的同時(shí)，直接連接到微處理器STM32F103RBT6的數(shù)據(jù)采集端口 PC4進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，U2接收傳感器的的正電源端口 3腳通過(guò)陶瓷電容C7和鉭電容C6連接到GND，增強(qiáng)了抗干擾能力。同時(shí)，D1發(fā)送傳感器通過(guò)可調(diào)電阻R8連接到微處理器的數(shù)據(jù)端口 PB5進(jìn)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(guò)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(gè)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(qiáng)的紅外發(fā)射對(duì)管IRM8601S，工作的中心頻率為38KHZ，最佳工作波長(zhǎng)940nm，可以通過(guò)設(shè)置不同的頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)用一個(gè)紅外傳感器完成遠(yuǎn)近距離的探測(cè)的功能。紅外接收頭采用HS0038，接收紅外信號(hào)頻率為38kHz，周期約26 μ S0它同時(shí)對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大、檢波、整形得到TTL電平的編碼信號(hào)，再送給單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)解碼并執(zhí)行去控制相關(guān)對(duì)象。
[0027]控制模塊3采用型號(hào)為STM32F103RBT6的微控制器芯片，這種芯片符合設(shè)計(jì)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(yùn)行過(guò)程中實(shí)時(shí)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(kāi)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(duì)于電壓電路的采集，選擇模擬輸入，對(duì)于指示燈的控制，采用推挽輸出，對(duì)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(jī)驅(qū)動(dòng)模塊4采用型號(hào)為BA6845FS型號(hào)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，通過(guò)這種驅(qū)動(dòng)芯片來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，輸出的最大電流可以達(dá)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(jìn)、后退、保持，是電機(jī)驅(qū)動(dòng)的專用芯片，它與其他電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(dòng)電機(jī)，使電機(jī)正常工作。
[0029]人機(jī)交換模塊6包括12個(gè)按鍵和8位數(shù)碼管以及HD7279芯片組成，通過(guò)數(shù)碼管，可以對(duì)電腦鼠在迷宮中的信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，把電腦鼠的坐標(biāo)信息實(shí)時(shí)的在數(shù)碼管中顯示出來(lái)，還可以把電腦鼠進(jìn)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(lái)，從而實(shí)時(shí)的觀察電腦鼠的動(dòng)態(tài)，也可以通過(guò)這些自動(dòng)化的調(diào)節(jié)，使電腦鼠真正達(dá)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(diǎn)出發(fā)，自行的搜索到特定或者指定的終點(diǎn)，并且隨時(shí)掌握自身的位置，準(zhǔn)確的獲取墻壁信息并作記錄，然后根據(jù)在MCU中的存儲(chǔ)信息，選出自認(rèn)為的最短路徑進(jìn)行沖刺，進(jìn)而以最快的速度完成比賽。能夠通過(guò)嵌入式微控制系統(tǒng)控制電腦鼠在未知的迷宮中自動(dòng)搜索，記憶迷宮地圖，智能分析和選擇從起點(diǎn)到終點(diǎn)的最短路徑。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可自動(dòng)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(jī)驅(qū)動(dòng)模塊(4)，傳感器模塊(2)、控制模塊(3)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊(4)也依次連接，控制模塊(3)還連接外部存儲(chǔ)器(5)、人機(jī)交換模塊(6)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可自動(dòng)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(guò)一個(gè)開(kāi)關(guān)S3后通過(guò)一個(gè)二極管IN5819，二極管IN5819的另一端通過(guò)電容C29、C28連接到GND的同時(shí)，直接連接到集成電路SPXl 117M-ADJ芯片的輸入端，輸入端同時(shí)通過(guò)電阻R26和R28連接到GND，集成電路SPX1117M-ADJ芯片的輸出端經(jīng)過(guò)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(shí)通過(guò)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(dòng)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(gè)10yF的電解電容C18、C19以及兩個(gè)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(dòng)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(gè)一樣的紅外接收頭和5個(gè)一樣的紅外發(fā)射管，紅外發(fā)射管是紅外發(fā)射對(duì)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(dòng)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(hào)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(dòng)搜尋迷宮最短路徑的電腦鼠，其特征在于，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊(4)米用型號(hào)為BA6845FS型號(hào)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可自動(dòng)搜尋迷宮最短路徑的電腦鼠，其特征在于，所述人機(jī)交換模塊(6)包括12個(gè)按鍵和8位數(shù)碼管以及HD7279芯片組成。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種可自動(dòng)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(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，傳感器模塊、控制模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊也依次連接，控制模塊還連接外部存儲(chǔ)器、人機(jī)交換模塊。能夠在未知的迷宮中自動(dòng)搜索，記憶迷宮地圖，智能分析選擇從起點(diǎn)到終點(diǎn)的最短路徑，選出自認(rèn)為的最短路徑進(jìn)行沖刺。
【IPC分類】G05D1/02
【公開(kāi)號(hào)】CN204989973
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520559155
【發(fā)明人】王偉平, 馬鈞, 陳浩
【申請(qǐng)人】長(zhǎng)沙理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年1月20日
【申請(qǐng)日】2015年7月29日