人工智能电脑鼠搜迷宫实验

北京科技大学实验报告

学院：自动化专业：智能科学与技术班级：智能1501

姓名：卢静怡学号：41523404 实验日期：2017年11 月8 日实验名称：人工智能电脑鼠搜迷宫实验

实验目的：掌握电脑鼠的基本操作及智能搜索算法操作。

实验仪器：KEIL MDK、电脑鼠、J-Link、VS

实验原理：所谓“电脑鼠”，英文名叫做Micromouse，是一种具有人工智能的轮式机器人，是由嵌入式微控制器、传感器和机电运动部件构成的一种智能行走装置的俗称。当电脑鼠放入起点，按下启动键之后，他就必须自行决定搜索法则并且在迷宫中前进，转弯，记忆迷宫墙壁资料，计算最短路径，搜索终点等功能。电脑鼠更结合了机械、电机、电子、控制、光学、程序设计和人工智能等多方面的科技知识。本实验中，通过红外传感器检测电脑鼠所处位置状态，通过智能算法保存地图并实现地图的搜索，通过pid等控制算法控制电机，达到电脑鼠搜索迷宫并计算最短路径等功能。

实验内容与步骤：

内容

1）KEIL MDK的安装

2）电脑鼠硬件的检查及调整

3）智能搜索算法的编写

4）算法的调试与优化

5）实验结果

步骤

（一）KEIL MDK的安装

按照实验指导书上的步骤安装，一步一步安装成功KEIL MDK uVision5 （二）检查和调整电脑鼠的硬件

1.电机检查：

我们原始的电脑鼠下载好程序之后，开机即可试探性运动。故判断，电机无故障。

2.传感器检查：

我们原始的电脑鼠在初跑时总是会对墙壁不感应，如果用手挡住传感器周围的光线后放开，那么电脑鼠会产生一个相应动作。分析是原代码中接受传感器信号的参数不合适的原因。

（三）智能搜索算法的编写

我们组结合了很多同学的经验，最终找到了影响电脑鼠运动的核心参数。并且修正了一个反应弧长的设定，使得后来电脑鼠试跑非常成功。

1.查资料——常见的算法形式

选择曼哈顿距离作为预测函数h(n)，整体的框架代码如下:

2.算法设计

在本次实验中，使用的是机械鼠优先向左移动的，即深度优先算法。

机械鼠分为四个阶段，WAIT START SEARCH SQUART.分别为准备，开始，搜索，冲刺阶段。WAIT阶段中，小车持续延迟等待刺激信号，待收到刺激信号后，跳转阶段。

START阶段中，小车对迷宫进行初始化，建立8*8的二维数组。并预置此时的绝对坐标，跳

转阶段。

SEARCH阶段中，小车利用深度优先算法，在电机作用下不断移动，利用传感器判断四周有木墙壁，记录在二维数组中并指导电机作用。当二维数组的数据规模达到8*8后，判断抵达终点，延迟少许后挑选最短路径返回起点。跳转阶段。

SQUART阶段中，小车根据已有二维数组，遍历搜索权值最小的路径，并在电机的高压作用下冲刺到达终点。

3.算法优化

由于步长一般情况下收到不同赛道影响，我们修改了步长等的数值，以达到可以适应迷宫的目的；实验中我们发现老鼠的行动并不灵敏，经过静止挡板实验，我们测出了sensor 的较优数值并将之写入了预设中；在面对死角的时候，我们的老鼠有时会已经探测成功但是来不及掉头的情况，于是我们调高了面对死角的延迟。

以起点开始，定义右手法则，以向右为优先方向，其次是直线和左侧方向的前进规则，起始先赋予老鼠向前行进的指令，以固定的步长走过一个单位的距离，在前进的过程中同步更新地图的信息（在事先建立好的图中标记出当前的坐标，并通过算法转换成绝对坐标，并将走过的路径记录下来），之后通过一个函数传递下一个指令，如此循环使之前进；如果遇到死角，启动back函数反方向倒退，其他情况下，依据传感器的数值，控制电机的转速达到转弯的目的，在每个需要转弯的位置延时一定时间，并通过函数来记录挡板的位置信息，这样一直前进直到终点为止，到达中点之后，收集生成的路径信息，生成已知的、反应路径情况的图（转弯的坐标附近需要加上额外的权值），并对这个图进行搜索；搜索完毕之后，依据搜索到的最佳路径，进行行动，如果在返程中遇到长直赛道的话，进行加速

实验数据：

1)传感器阈值

2)电机速度

3)步长

实验数据处理：调整实验数据，使电脑鼠能够正常搜索迷宫。

实验结果与分析：

电脑鼠从起点出发后状况较为良好，进行了平稳的行进，少数时候产生碰撞导致生成图的紊乱而失败，多数以成功到达终点，并以最小路径返回为结束。

在本次实验中，由于我们组的电脑鼠硬件先后出现了大大小小的问题，我深切的体会到了硬件和软件的分工作用。没有一个稳定的硬件，软件部分即使是正

确的，整体效果也无法实现。没有一个无误软件部分，硬件部分即使完备，实验目的也无法达到。另外，做一个不简单的作业时，小组配合也是很重要的，谢谢这次实验的所有技术指导们和我的组员。