东南大学机电一体化电脑鼠论文.docx

东南大学
机电一体化与机器人技术
电脑鼠论文

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组号：26

一、对机电一体化系统的认识
现代科学技术的不断发展,极大地推动了不同学科的交叉与渗透,工程领域的技术改造与革命。在机械工程领域,由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化,使机械工业的技术结构、产品结构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化,使工业生产由“机械电气化”迈入以“机电一体化 ”为特征的发展阶段。
机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。
机电一体化系统是指充分运用电子计算机的信息处理和控制功能及可控驱动元件特性的现代化机械系统，它实现了机械系统的自动化和智能化。
一个较完善的机电一体化系统，应包含机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分几个基本要素，如图1所示。

这些部分可以归纳为：结构组成要素、动力组成要素、运动组成要素、感知组成要素、智能组成要素；这些组成要素内部及其相互之间，通过接口耦合、运动传递、物质流动、信息控制、能量转换有机融合集成一个完整系统。
二、电脑鼠的运行原理
电脑鼠走迷宫可以采用全迷宫探索策略，即将迷宫的所有单元均搜索一次，从中找出最佳的行走路径。或者可以采用部分迷宫探索策略，即在有限的时间或探测次数下，只探测迷宫的一部分，从中找出次最佳的路径。
我们的电脑鼠要实现的功能有如下几个方面：
路口检测:由安装在前、右、左的三个红外线发射对管SIR563ST3F和IRM8601S实现, 发射信号为38KHz, 实现远红外测距功能, 探测前、右、左有无障碍。
行走控制:由左、右两个红外线发射对管SIR563ST3F和IRM8601S为实现, 发射信号为30.5KHz, 实现近红外测距功能, 保持电脑鼠在中轴线上行走, 避免撞墙。
路程控制:安装在左右轮内侧的红外收发对管IR204和PD204一6B, 对黑白码盘计数, 按照迷宫单元的长度为单位进行路程计数, 以记录老鼠在迷宫中的位置同时还可以准确地实现转弯。
微控制器和其它子系统共同构成一个闭环的反馈控制系统, 通过对三种传感器信号的检测行走信号、路口信号和黑白码盘计数信号, 由微控制器进行运算, 运算结果交给电机执行, 由此实现电脑鼠的智能穿越迷宫。

三、软件程序流程
中断返回
中断

N
N
N
Y
Y
Y
Y
N
开始
等待触发
微控制器状态字初始化
探测终点
回到起点
冲刺
结束
迷宫探测子程序
路径优化子程序
冲刺子程序
红外检测，读取传感器的值

路口检测
行走控制
路程控制
图2主程序流程图

迷宫探测子程序
迷宫探测子程序承载了一种探测迷宫并记忆迷宫地图信息的法则和算法, 本设计对传统的中左法则进行了改进,电脑鼠以前方为优先行进的方向, 若前方有墙或已探测过,则考虑左方若左方有墙或己探测过, 再考虑右方若出现死路, 则原路返回, 直到发现没有探测过的单元, 转入该单元。
路径优化子程序
通过迷宫探测子程序, 数组记录了迷宫地图信息以及迷宫中每一单元到起点的距离, 通过路径优化子程序可以找出一条从起点到终点的路径, 并进行路径优化, 从而得到最短路径, 它承载了一种优化路径的算法,如图3所示
Y
N
开始
找出前左右可行单元中数组元素之最小的单元
进入该单元
数组更新
该单元是否为起点
结束
图3路径优化子程序流程图

冲刺子程序
找到了最短路径, 电脑鼠就可以从起点开始以最快的速度冲到终点, 冲刺子程序可以实现该功能,如图4所示。
N
Y
开始
找出数组元素值递减1的单元
进入该单元
该单元是否为终点
结束
图4冲刺子程序流程图

最后我们实现了电脑鼠在迷宫中兴高采烈的行走，虽然没有出口。

四、实验中体会心得
出于对电脑鼠的喜爱和好奇，我在大三繁忙的课业中选择了这门选修课。这门选修课也一如我期待般精彩，每节课都能学到新知识、新技能，并不断期待着新的知识，期待着了解更多。我们这学期的课程就是全部围绕那一个电脑鼠展开的。十一周的课程已经结束了，但是我们的课还没有结束，我们还有后续的比赛，我和我的小伙伴组成了两个人的战队，虽然我们队人比较少，但是我们会更加努力，相信我们会获得好成绩。