“电脑鼠”迷宫平台及支架设计

2015-06-11刘伟华

信息周刊 2015年10期

关键词：支架

刘伟华

【摘要】“电脑鼠”迷宫竞赛是当前比较流行的一种人工智能竞赛，作为竞赛所用的组件之一，迷宫平台的设计显得尤为重要。其性能的好坏直接影响到“电脑鼠”能否顺畅、准确的到达终点。当前的迷宫平台大多采用塑料或五合板材质，其缺点在于强度稍差，长时间使用容易变形，并且在拼装过程中，接缝不容易控制。本文创造性的采用高密度板作为基础材质，并设计相应的拼装结构，可任意组合成8×8、16×16等流行的迷宫平台样式。平台整体符合IEEE标准相应的技术要求，并具有容易拆装、便携性好等优点。

【关键词】电脑鼠；迷宫平台；高密度板；支架

1、引言

“电脑鼠”（MicroMouse），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。

国际电气和电子工程学会（IEEE）每年都要举办一次国际性的电脑鼠走迷宫竞赛，自举办以来参加国踊跃，为此许多大学还开设了“电脑鼠原理和制作”选修课程。真正的首场电脑鼠迷宫竞赛于1979年在纽约举行。1991年以来，每年都有世界级的比赛。

依照比赛规则，当电脑鼠放入起点，按下启动键之后，它就必须自行决定搜寻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、搜寻终点等功能。电脑鼠迷宫竞赛结合了机械、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。

最新的电脑鼠比赛规则是2006 年国际电工和电子工程学会（IEEE）制定的电脑鼠走迷宫竞赛规则，这个规则将会对我们制作电脑鼠具体方案的设计提供依据。

2、迷宫平台及支架设计

当前标准的电脑鼠比赛标准迷宫平台存在重量大、体积大、携带不灵活等劣势，为了改变这一现状，本文设计、制作出了完全符合IEEE 国际标准，但重量轻、拆卸后体积小、携带便捷的电脑鼠迷宫。其相应的技术指标要求如表一所示。为了便于应用整体分为2部分：迷宫平台及支架。

表一迷宫IEEE 国际标准

2.1迷宫平台设计

1、迷宫材料选用

材料选用高密度板（HDF）[1]，高密度纤维板（HDF）是以木质纤维或其他植物纤维为原料，施加脲醛树脂或其他适用的胶粘剂，通过热压压制成密度在750～930kg/m3的人造板材，是各种人造板中各项性能最优良的一种板材。它具有紧密而光滑的表面，结构均匀的芯层，板材的表面和边部同时具有良好的机械加工、成型加工性能。本文选用的高密度纤维板相应的技术指标如表一、表二所示[2]。

综合高密度板以上几何及物理力学性能，迷宫材料设计符合IEEE 国际标准。

2、接缝结构设计

按照要求迷宫平台设计结构如图1所示。此种拼缝具有拆装简单、接缝紧密等特点，且接缝符合相应的迷宫平台技术要求。

根據要求做成尺寸为1212×137×15mm的板材，由此可知，整体平台的重量在9×104×1.5×0.9g=121.5kg。结合结构设计，平台整体符合便携及拆卸方便要求。

2.2、支架设计及安装

支架结构及尺寸设计如图2所示。

材料使用6063铝合金，其尺寸为方管（）、圆管（）屈服强度σ0.2为110MPa，弹性模量为70GPa，力学校核[3]结果如下：

F=mg=121.5×9.8=1190.7N

σ=F/A=1190.7/（9×π×（0.0252-0.02352））=595350Pa<110MPa

ξ=σ/E=595350/（70×109）=8.5×10-6

Δl=ξ×l=200×8.5×10-6=0.001mm

结果完全符合使用要求。