“电脑鼠”走迷宫09赛事圆满落幕

电脑鼠的前世今生

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IEEE Spectrum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。