一种微型电脑鼠机器人迷宫搜索方法技术

本发明专利技术涉及一种微型电脑鼠机器人迷宫搜索方法，其特征在于:。步骤1：迷宫地图信息初始化；步骤2：假设目标点为终点；步骤3：基于目标点建立等高图，等高图中的等高线表示电脑鼠从当前的迷宫格沿着这些等高线搜索到目标终点的步数相同；步骤4：微型电脑鼠机器人根据等高图，由当前坐标的迷宫格向目标终点前进一步时，电脑鼠通过安装在其上的模拟红外传感器获取当前坐标迷宫格的墙壁信息，然后根据获得的墙壁信息，更新迷宫地图信息；步骤5：判断到达的支点是否为目标点，如果否，则重复步骤3、步骤4，如果是，则转入步骤6；步骤6：提取最短路径，完成搜索。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种微型电脑鼠机器人迷宫搜索方法。
技术介绍
电脑鼠，英文名为Micromouse，是一种利用电子元器件组成的机电一体化智能机器人。电脑鼠本质上是一种由微处理器、传感器和机电运动部分构成的集行走、感知、判断功能为一体的综合系统，该系统主要由电子装置、动力装置和机械装置组成。电脑鼠的制作结合了机械、电子、控制、电机、程序设计、光学和人工智能等多方面知识，它很好地诠释了其中各部分的综合工作和配合能力，为研究和专利技术更复杂的智能系统奠定基础。电脑鼠机器人外观上类似一辆小车，运行在16*16个小方格组成的复杂迷宫地图中，通过前排的多对红外传感器来探测电脑鼠前左右三个方向是否有可行走路径。电脑鼠依据实际迷宫信息并通过迷宫搜索算法进行搜索和避障行走，最终到达所设定的目的地，并可对其行走过的路线进行记忆和比较，最终提取出一条到达迷宫中心用时最短的路径。传统的红外传感器检测方法主要采用数字红外传感器。该传感器对于是否存在障碍物只能返回0或1的简单数字信号，不能用于测量电脑鼠到障碍物的距离，无法提高电脑鼠的控制精度和准确度。传统的迷宫搜索算法主要有(1)左手法则：电脑鼠在行进过程中，遇岔路口优先选择左拐，其次是向前，最后向右。(2)右手法则：电脑鼠在行进过程中，遇岔路口优先选择右拐，其次是向前，最后向左。(3)中左法则：电脑鼠在行进过程中，遇岔路口优先选择向前，其次是向左，最后向右。(4)中右法则：电脑鼠在行进过程中，遇岔路口优先选择向前，其次是向右，最后向左。(5)向心法则：终点在迷宫中心，当遇到岔路口时，优先选择迷宫中心方向行进。然而传统的迷宫搜索算法需要搜索大量迷宫信息甚至是全部迷宫信息才能找到一条从起点到终点的最优路径，而且不具备预测迷宫信息的功能会导致电脑鼠进入死胡同浪费搜索时间降低了搜索效率。因此，传统的迷宫搜索方法存在的不足之处主要在于效率低下，运行时间长。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种微型电脑鼠机器人迷宫搜索方法，能够有效提高搜索效率。实现本专利技术目的技术方案：一种微型电脑鼠机器人迷宫搜索方法，其特征在于:步骤1：迷宫地图信息初始化；步骤2：假设目标点为终点；步骤3：基于目标点建立等高图，等高图中的等高线表示电脑鼠从当前的迷宫格沿着这些等高线搜索到目标终点的步数相同；步骤4：微型电脑鼠机器人根据等高图，由当前坐标的迷宫格向目标终点前进一步时，电脑鼠通过安装在其上的模拟红外传感器获取当前坐标迷宫格的墙壁信息，然后根据获得的墙壁信息，更新迷宫地图信息；步骤5：判断到达的支点是否为目标点，如果否，则重复步骤3、步骤4，如果是，则转入步骤6；步骤6：提取最短路径，完成搜索。步骤3中，通过如下方法建立等高图，步骤3.1：建立16*16的数组列表用于存储每个坐标的等高值；迷宫由16*16个小方格组成，每个小方格都有一个唯一的坐标；步骤3.2：从目标点开始建立等高图；根据已知的迷宫地图信息，给目标点等高值赋值，判断目标点上下左右四个方向中是否有可前进的方向，若存在可前进方向，则将电脑鼠可前进一步的迷宫坐标的等高值设为目标点等高值加1，同时将可前进一步的迷宫坐标，存入支点队列中用于下一步骤；步骤3.3：从支点队列中取出一个坐标元素，根据已知的迷宫地图信息，判断该坐标元素上下左右四个方向中是否有可前进的方向，若存在可前进方向，则将电脑鼠可前进一步的迷宫坐标的等高值设为该坐标元素等高值加1，同时将可前进一步的迷宫坐标，存入支点队列中用于下一次等高图的建立；步骤3.4：重复步骤3.3，直至完成建立迷宫等高图。步骤4中，微型电脑鼠机器人上设置有4组模拟红外传感器，用于探测电脑鼠前方、左方、右方三个方向上的墙壁信息，其中2组模拟红外传感器用于探测前方墙壁信息，2组模拟红外传感器分别用于探测左方、右方墙壁信息，探测左方、右方墙壁信息的模拟红外传感器与探测前方墙壁信息的模拟红外传感器设置夹角为45°；每组模拟红外传感器由红外线发光二极管和红外线接收三极管组成。步骤4中，红外发光二极管发射红外线，红外线接收三极管接收由墙壁反射回来的红外线，并输出电压信号至微处理器，微处理器根据该电压信号，获得测量距离，将该测量距离与阈值距离进行比较，得到当前坐标的墙壁信信息。本专利技术具有的有益效果：本专利技术以目标点建立等高图，电脑鼠根据等高图前进，通过模拟红外传感器探测墙壁信息，更新迷宫地图信息，最终实现迷宫终点搜索。本专利技术搜索方法具有测距精度高，搜索算法效率高，适用范围广等特点，能够对前左右三个方向上的墙壁进行精确测量，并且能够有效预测大范围的封闭区域减少不必要的运行。附图说明图1为本专利技术微型电脑鼠机器人迷宫搜索方法流程图。具体实施方式如图1所示，本专利技术微型电脑鼠机器人迷宫搜索方法包括以下步骤：步骤1：迷宫地图信息初始化；迷宫由16*16个小方格组成，每个小方格都设有一个唯一的坐标。电脑鼠机器人在运行前不知道迷宫信息，先在存储器中建立一个16*16用于存储迷宫地图信息的数组列表，并将每个元素的初值都赋为0x00用于表示该地图内部是没有墙壁的，所有路径都是相通的。步骤2：设终点为目标点；本实施例中，电脑鼠机器人运行的终点为迷宫地图的(7,7)坐标点。电脑鼠机器人搜索到终点(7,7)点并提取出一条由起点(0,0)到终点(7，7)的最优路径则算完成任务。该终点(7,7)就是电脑鼠机器人运行的目标点。步骤3：基于目标点建立等高图，等高图中的等高线表示电脑鼠从当前的迷宫格沿着这些等高线搜索到目标终点的步数相同；当电脑鼠搜索完整个迷宫单元或只搜索了从起点到终点的部分迷宫，同时存贮已走过的单元格信息资料，如何利用这些墙壁资料找出一条最优路径，本发明引入了特有的等高图。等高图就是等高线地图，有如一般地图可以标出同一高度的地区范围一样，等高图运用在迷宫地图上，可以标出每个迷宫格到目标点相等步数的关系，许多封闭路径的逃脱与冲刺的关卡都可在制作出等高图后迎刃而解，使电脑鼠更容易搜寻，少走一些弯路。等高图的制作方法分为传统的和改进的。传统的等高图的制作采用深度优先算法(DFS)，但是时间复杂度和空间复杂度都比较大，只能适用于不频繁计算等高图的传统迷宫搜索方法。由于本搜索方法需要频繁的建立等高图，因此对建立等高图的运算时间上提出了很高的要求。然而传统的建立等高图的方法已不能满本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微型电脑鼠机器人迷宫搜索方法，其特征在于:步骤1：迷宫地图信息初始化；步骤2：假设目标点为终点；步骤3：基于目标点建立等高图，等高图中的等高线表示电脑鼠从当前的迷宫格沿着这些等高线搜索到目标终点的步数相同；步骤4：微型电脑鼠机器人根据等高图，由当前坐标的迷宫格向目标终点前进一步时，电脑鼠通过安装在其上的模拟红外传感器获取当前坐标迷宫格的墙壁信息，然后根据获得的墙壁信息，更新迷宫地图信息；步骤5：判断到达的支点是否为目标点，如果否，则重复步骤3、步骤4，如果是，则转入步骤6；步骤6：提取最短路径，完成搜索。

【技术特征摘要】
1.一种微型电脑鼠机器人迷宫搜索方法，其特征在于:
步骤1：迷宫地图信息初始化；
步骤2：假设目标点为终点；
步骤3：基于目标点建立等高图，等高图中的等高线表示电脑鼠从当前的迷
宫格沿着这些等高线搜索到目标终点的步数相同；
步骤4：微型电脑鼠机器人根据等高图，由当前坐标的迷宫格向目标终点前
进一步时，电脑鼠通过安装在其上的模拟红外传感器获取当前坐标迷宫格的墙壁
信息，然后根据获得的墙壁信息，更新迷宫地图信息；
步骤5：判断到达的支点是否为目标点，如果否，则重复步骤3、步骤4，
如果是，则转入步骤6；
步骤6：提取最短路径，完成搜索。
2.根据权利要求1所述的微型电脑鼠机器人迷宫搜索方法，其特征在于：
步骤3中，通过如下方法建立等高图，
步骤3.1：建立16*16的数组列表用于存储每个坐标的等高值；迷宫由16*16
个小方格组成，每个小方格都有一个唯一的坐标；
步骤3.2：从目标点开始建立等高图；根据已知的迷宫地图信息，给目标点
等高值赋值，判断目标点上下左右四个方向中是否有可前进的方向，若存在可前
进方向，则将电脑鼠可前进一步的迷宫坐标的等高值设为目标点等高值加1，同
时将可前进一步的迷宫坐标，存入支点队列中用于下一步...

【专利技术属性】
技术研发人员：马忠丽，王翔，郝亮亮，李京，顾衍明，邓梦露，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23