09电脑鼠比赛.ppt

电脑鼠 走迷宫09赛事圆满落幕 山东大学工程训练中心李泉8839932313006589457 日前 一场嵌入式领域的盛大赛 2009年全国 电脑鼠走迷宫 竞赛在北京圆满落下帷幕 经过全国9大分赛区 52所高校 140个队历时近4个月的角逐后 11月7日在北京首亨科技大厦进行了总决赛 陕西科技大学在决赛中的25所学校的27支队伍中脱颖而出 以15 7秒获得的冠军 其余15只队伍获得了奖励 本次电脑鼠走迷宫大赛由广州周立功单片机发展有限公司为每个邀请高校免费提供2个能初步简单行走 暂无智能算法 的电脑鼠MicroMouse615及IEEE标准1 4迷宫 MicroMouse615电脑鼠的微控制器采用了TI半导体公司生产的Cortex M3内核的ARM处理器 LM3S615 同时提供相应的配套开发工具 指导书籍 2009全国 电脑鼠走迷宫 是我国首届全国性 电脑鼠走迷宫 赛事 由中国计算机学会指导 中国计算机学会嵌入式系统专业委员会主办 广州周立功单片机发展有限公司和台湾嵌入式暨单晶片系统发展协会协办 广州周立功单片机发展有限公司承办 2009年5月31日在上海开赛 短短4个多月 覆盖全国52所高校 有140个队参赛 分成9大赛区 并在北航举办冠军总决赛 全国政协委员 中国工程院院士倪光南为冠军队颁奖 陕西科技大学的付博同学在参赛中 中国计算机学会嵌入式系统专业委员会副主任陈章龙教授说 电脑鼠走迷宫涉及到检测 人工智能 自动控制 计算机和机械等多个学科的知识 对于培养学生的创新动手能力 推动教育改革具有很大帮助 可谓国内一项开创先河的赛事 广州周立功单片机发展有限公司的创始人兼总裁周立功教授说 成为一名成功的企业家容易 我多些投资 中国无非多了一名成功的企业家 但中国更缺的是一流的人才 我的兴趣在学校 我愿意把资金用在激发学生热情和创造力方面 广州周立功单片机发展有限公司的创始人兼总裁周立功教授说 成为一名成功的企业家容易 我多些投资 中国无非多了一名成功的企业家 但中国更缺的是一流的人才 我的兴趣在学校 我愿意把资金用在激发学生热情和创造力方面 周立功教授亲自赛道调试 左2 主办方称计划下届竞赛规模更大 拟200所学校 并最终扩展到社会上的工程人才和中专 技校都可参加 为此 有关单位正在编写电脑鼠的教材 一些高校也打算把电脑鼠作为选修课 2009全国 电脑鼠走迷宫 竞赛成绩记录表 现场抽签产生的迷宫图案 准备参赛的赛车开赛前锁在柜子里 倪光南院士亲临会场 评委由部分参赛校老师组成 大屏幕计时器 北航首享科技大厦外的充气拱形门 中国计算机学会嵌入式系统专业委员会副主任陈章龙教授 右 与北航何立民教授 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装置 微型机器人 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 快速地达到所设定的目的地 1972年由美国机械杂志发起比赛 最初的电脑鼠是机械的 由弹簧驱动 1977年IEEESpectrum杂志提出电脑鼠的概念 电脑鼠是一个小型的由微处理器控制的机器人车辆 在复杂迷宫中具有译码和导航的功能 真正的首场电脑鼠迷宫竞赛于1979年于纽约举行 从1991年以来 每年都有世界级的比赛 由于该项比赛受到了各国高等学府的热烈欢迎 许多大学还因此特别开设了 电脑鼠原理和制作 选修课程 2007年和2008年 上海市计算机学会率先在国内主办了两次IEEE标准电脑鼠走迷宫邀请赛 长三角地区 有三十多所院校参加 反响强烈 电脑鼠是具有机电知识整合的基本架构 要在指定的迷宫中比赛 在迷宫中探索以找出通往终点的路径 并随时掌握自身的位置信息 准确获取墙壁信息并做记录 最终依靠记忆找出走出迷宫的最佳路径 以最短的时间解开迷宫 赢得比赛 一只优秀的电脑鼠必须具备良好的感知能力 有良好行走能力 优秀的智能算法和强健体魄 一只完整的电脑鼠可大体分为以下五个部分 1 传感器传感器是电脑鼠感知外界环境的窗口 是电脑鼠的双眼 好的传感器是电脑鼠准确获取外部环境信息以做出正确判断的依据 是电脑鼠灵敏快捷的保证 红外测距方式在电脑鼠上应用最广 电脑鼠不但要求测距传感器能够准确测量 对测量速度也有较高要求 而且必须能够抗干扰 此外加速度计和角度传感器等也越来越多的在电脑鼠上使用 2 执行部件电机是电脑鼠的动力源 是电脑鼠的四肢 只有具备健壮且灵活的四肢的电脑鼠才有可能在比赛中高效的解开迷宫 电机不但要能输出足够的马力还要便于控制 在此基础上再配以合适的控制算法就能使电脑鼠快速而精确的行走 电脑鼠中常用的是步进电机和直流电机 步进电机控制容易 但直流电机使电脑鼠控制更加灵敏 优秀的电机配上合适的减速和速度反馈装置使电脑鼠控制精度更高 更加灵敏 3 微处理器微处理器是电脑鼠的核心部分 是电脑鼠的大脑 几乎所有的信息 包括墙壁信息 位置信息 角度信息和电机状态信息等都需要经过微处理器处理并做出相应的判断 所有的数据分析 算法实现和执行指令的发出等都需要由微处理器来完成 由于需要实时控制以保证电脑鼠的速度和灵敏度就必须要求处理器有足够快的中断处理能力和运算能力 另外还需要有足够的数据和代码存储空间 4 机械结构电脑鼠要能够在迷宫里面灵活穿梭 必须有一副好身板 有适合在迷宫中快速运行的身体结构 首先他必须结实 拥有两只东倒西歪的轮子的电脑鼠是很难不在迷宫中碰壁的 在IEEE竞赛标准中就有规定电脑鼠长宽 事实上 身材娇小的电脑鼠在迷宫里是会更灵活的 它有更大的空间用于完成转弯 有更大的空间用于纠正姿势 另外体重太大和没有平衡感的老鼠也是不适宜迷宫竞赛的 基于如此多的考虑 一只学富五车而又娇小玲珑的电脑鼠需要我们从机械上面有更多创新 5 算法算法是电脑鼠的灵魂 电脑鼠必须采用一定的算法才能找到终点 才能找到一条最短的路径 在最短的时间内到达终点 算法的效率决定了解迷宫的效率 优良的电机控制算法能让电脑鼠走得更快更平稳 降低微处理器负荷 电脑鼠竞赛的与众不同之处 电脑鼠走迷宫竞赛具有一定难度 是一项富有挑战性和趣味性的比赛 此外 它还是一个很好的教学工具 电脑鼠可看作是一个集多项工程学科知识于一体的小型系统 成功的设计者通常都是合作团体 他们必须考虑电子 电气 机械以及计算机各方面的问题 重量 速度 功耗 传感技术 重心以及程序各方面都是设计中需要决定和综合考虑的因素 电脑鼠是一个多学科的综合体 与多各学科关系精密 2 电子工程 电脑鼠是一个嵌入式系统 需要广泛的涉及信号处理 通信 微处理器应用和电机控制等 3 自动控制 控制电脑鼠在迷宫中快速而准确的行走属于自动控制技术范畴 测距传感器获取距离信息并将其反馈给微处理器 微处理器对距离值分析处理获得墙壁信息并根据墙壁信息控制电机动作以带动轮子产生相应的动作 这整个构成一个大自动控制系统 而在这个大系统内还可以包含其他的自动控制系统 4 人工智能 电脑鼠走迷宫竞赛的整个过程可大体分为两个部分 一 搜索迷宫 从起点出发 找到终点并找出一条最短路径 二 冲刺 从起点开始 在最短时间内到达终点 搜索迷宫过程是电脑鼠学习过程 冲刺过程前需要在所有走过的通路中依据自己的原则选择一条路径作为最短路径 这是一个决策过程 5 程序设计 电脑鼠程序具有嵌入式软件的一般特征并有更高要求 电脑鼠程序必须高效率和高实时性才能保证电脑鼠的控制精和灵敏度 6 传感与测试技术 电脑鼠需要有众多信息的反馈 如墙壁信息等 需要用到许多传感器 如测试墙壁信息红外传感器测量距离 使用霍尔传感器测试车轮转速以控制转速和测量路程等 电脑鼠是一个精密控制体 足够的控制精度才能保证在高速行走的时候不撞墙和迷失自我 不但要求能够准确测量 还必须有足够快的响应速度 电脑鼠具有精确的定位能力 快速的行走能力和优秀的避障能力等特点 对电脑鼠进行升级后可以应用在许多场合 电脑鼠技术可以应用在工业机器人和特种机器人设计中 并可以将电脑鼠技术说涉及的各学科知识分别应用在各相关领域 电脑鼠结合了多学科知识 对于提升在校学生的动手能力 团队协作能力和创新能力 促进学生课堂知识的消化和扩展学生的知识面都非常有帮助 另外电脑鼠走迷宫竞赛极具趣味性 容易得到学生的认同及参与 并能很好的激发和引导学生这方面的兴趣和爱好 竞赛的开展必然提升参赛者在相关领域的技术水平和应用能力 为技术创新提供平台 可以培养大批相关领域的人才 进而促进相关领域的技术发展和产业化进程 通过举办竞赛可以向社会大众展示我国相关领域的技术发展现状 另外积极地参加国际电脑鼠比赛能够促进与其他国家的技术交流 增进国际友谊 提升我国在机器人领域的国际地位 到今年 此类赛事已经在国内举办了三届 规模和影响力正逐渐扩大 参赛者的竞技水平也有