迷宫机器人软件设计.pdfVIP

摘 要 人类科技的进步促使机器人技术的智能化水平越来越高。可移动机器人的路径 规划是机器人研究中的一个重要领域，得到越来越多研究者的关注，并取得了丰厚 的成果。行进方向选择问题是智能机器人控制的关键技术之一，可移动机器人如何 在复杂和未知的环境中自主选择路线到达目标地点，并躲避障碍物，是其重要的判 断条件之一，也是功能实现的基础。 迷宫机器人是一种基于 ARM1138 的具备人工智能的小型机器人，可在没有人 工干预的情况下，在 16×16 未知的迷宫中自行完成一系列动作。看似简单的小型 机器人，其中却包含了光学、力学、信息科学等多种学科的综合应用，是对机器智 能化的实现。本设计从软件设计的角度对迷宫机器人的智能控制做了较有深度的探 讨。通过软件编程，实现迷宫机器人的智能控制，完成在 16×16 的迷宫中，由起 点自动探索到终点并探测返回，随后完成冲刺的功能。论文中讲述的重点是迷宫机 器人在路径选择中逻辑方面的判断，以及墙壁信息的获取和车身的控制。 关键词:人工智能；迷宫机器人；软件 I 目录 1 绪论 1 1.1课题的研究背景和发展历程 1 1.2课题研究的目的和意义 1 1.3课题研究的主要内容 1 1.4 本章小结 1 2 系统的总体设计 2 2.1 系统方案的设计 2 2.2 单片机和开发工具的选择 3 2.2.1 单片机的选择 3 2.2.2 开发工具的选择 4 2.3 本章小结 5 3 迷宫机器人的软件设计 6 3.1 迷宫介绍 6 3.1.1 迷宫的结构 6 3.1.2 起点坐标的确立 6 3.2 主要外设的软件设计 7 3.2.1 红外传感器的软件控制 7 3.2.2 步进电机的软件控制 8 3.3 迷宫机器人的姿势矫正 9 3.3.1 双板的身姿矫正 10 3.3.2 单侧板的身姿矫正 10 3.3.3 直角拐弯 11 3.3.4 车身后转 13 3.4 本章小结 13 4 控制方式的实现 14 4.1 等高图的制作与偏移量的判断 14 4.2 探索法则 15 4.2.1 基本法则 15 4.2.2 中心法则的改良 17 4.3 本章小结 19 5 总结与展望 20 参考文献 21 附录 22 II 1 绪论 1.1 课题的研究背景和发展历程 进入 21 世纪，伴随着电子、信息技术的发展与迅速普及，人们对电子技术的 要求也越来越高，智能化、信息化的高尖技术逐步融入人们的日常生活。现如今为 满足社会需要，许多人正工作在未知的、恶劣的、高风险的环境下，所以由机器人 代替人承担危险、繁重的工作已成为时代发展的必然要求，也体现出以人为本的和 谐社会理念，而迷宫机器人技术很好的满足了这一要求，所以受到了各界人士的广 泛关注。以迷宫机器人为主题的 “电脑鼠走迷宫竞赛”在世界范围内兴起，成为深 [1] 受高校大学生喜爱的一项电子类竞赛 。 1.2 课题研究的目的和意义 人工智能是智能机器人所执行的通常与人类智能有关的功能，如判断、推理、 证明、识别、感知、理解、设计、思考、规划学习和问题求解等思维活动。智能化