線迷宮電腦鼠 MA430116 羅尊賢

Outline 系統架構 零件介紹 紅外線收發模組 馬達 設計理論 脈波寬度調變控制 紅外線感測器的正規化校正 迷宮演算法 路口狀態 路口運動模式 搜尋演算法 結論 參考資料 2 2019/5/13 2019/5/13

系統架構 2019/5/13

系統架構 線迷宮電腦鼠主要使用微控制器來控制周邊電路 脈波寬度調變訊號(PWM)－藉由PWM控制馬達的方向及轉速。 馬達驅動控制使用MOSFET電晶體所組成H電橋來驅動 一組陀螺儀，於車子高速衝刺中打滑時的修正用 上、下排的9組紅外線收發模組，藉由接收器回傳之數值，偵測迷宮當下狀態。 2019/5/13

零件介紹 －紅外線收發模組 本專題共使用9組的紅外線收發模組，分為上排的3組及下排的6組 上排3組紅外線收發模組 用來判別迷宮狀態 下排6組紅外線收發模組 用來感測軌跡路徑 2019/5/13

零件介紹 － 馬達 兩組馬達在線迷宮鼠佔了近50%的重量，慣性比重也較高。 較高較大的馬達，轉彎時會產生較大的離心力，容易使 車體翻覆或滑出場地。 所以在馬達的選擇上應以重量輕及重心低的馬達為佳。 6 2019/5/13 2019/5/13

設計理論 － 脈波寬度調變控制   工作週期示意圖 7 2019/5/13 2019/5/13

設計理論 － 紅外線感測器的正規化校正(1/4) 紅外線感測器在線迷宮鼠的功能相當於人類的眼睛 目的在於清楚搜尋整個迷宮 ∵即使是同一間公司所生產的紅外線感測器，也有些許差異。 ∴為了能正確的搜尋迷宮、避免紅外線誤差造成誤判。 因此在競賽前應對紅外線正規化。 8 2019/5/13 2019/5/13

設計理論 － 紅外線感測器的正規化校正(2/4) 本專題使用兩點式法則作正規化 在這裡鍵入方程式。  兩點式法則示意圖 9 2019/5/13 2019/5/13

設計理論 － 紅外線感測器的正規化校正(3/4) 正規化前 正規化前紅外線回傳數值浮動甚大，即使製程、規格一致，仍 會有此問題 10 2019/5/13 2019/5/13

設計理論 － 紅外線感測器的正規化校正(4/4) 正規化後 正規化後的紅外線數值比例較一致，解決紅外線感測器回傳值浮 動的問題 11 2019/5/13 2019/5/13

迷宮演算法 － 路口狀態 起點或死路 終點 長直線 左轉路口 右轉路口 左中路口 右中路口 T字路口 十字路口 12 2019/5/13

迷宮演算法 － 路口運動模式 右轉 直走 左轉 本專題使用的演算法是以右手法則為基礎演變而來。 其轉彎的優先順序 13 2019/5/13 　　右轉 　　直走 　　左轉 13 2019/5/13 2019/5/13

迷宮演算法 － 方向及動作定義 方向定義： 東方代碼為2、西方代碼為1南方代碼為3、北方代碼為0 動作定義： 右轉代碼為2、左轉代碼為1迴轉代碼為3、直走代碼為0 2019/5/13 2019/5/13

迷宮演算法 － 搜尋模擬 線迷宮鼠由起點開始搜尋，可得到一串數值。 0-2-1-2-2-0-3-0-0-2-6(終點) 2019/5/13

迷宮演算法 － 搜尋移動座標 Data [4] [4] [2] 車頭方向 行徑方向 座標變動值 X或Y 2019/5/13 直走 左彎 右彎 迴轉 東 1,0 0,1 0,-1 -1,0 西 南 北 Data [4] [4] [2] 車頭方向 行徑方向 座標變動值 X或Y 2019/5/13 2019/5/13

迷宮演算法 － 地圖推算 2 6 1 3 2019/5/13 2019/5/13

迷宮演算法 － 路徑簡化(2次) 2019/5/13 2019/5/13

迷宮演算法 － 路徑簡化(3次) 2019/5/13 2019/5/13

迷宮演算法 － 路徑簡化(4次) 2019/5/13 2019/5/13

迷宮演算法 － 路徑簡化(1/16) 2 6 1 3 2019/5/13 2019/5/13

迷宮演算法 － 路徑簡化(2/16) 2 6 1 3 2019/5/13 2019/5/13

迷宮演算法 － 路徑簡化(3/16) 2 6 1 3 2 2019/5/13 2019/5/13

迷宮演算法 － 路徑簡化(4/16) 2 6 1 3 2 6 2019/5/13 2019/5/13

迷宮演算法 － 路徑簡化(5/16) 2 6 1 3 2 6 2019/5/13 2019/5/13

迷宮演算法 － 路徑簡化(6/16) 2 6 1 3 2 6 2019/5/13 2019/5/13

迷宮演算法 － 路徑簡化(7/16) 2 6 1 3 2 6 1 2019/5/13 2019/5/13

迷宮演算法 － 路徑簡化(8/16) 2 6 1 3 2 6 1 2019/5/13 2019/5/13

迷宮演算法 － 路徑簡化(9/16) 2 6 1 3 2 6 1 2019/5/13 2019/5/13

迷宮演算法 － 路徑簡化(10/16) 2 6 1 3 2 6 1 2019/5/13 2019/5/13

迷宮演算法 － 路徑簡化(11/16) 2 6 1 3 2 6 1 2019/5/13 2019/5/13

迷宮演算法 － 路徑簡化(12/16) 2 6 1 3 2 6 1 2019/5/13 2019/5/13

迷宮演算法 － 路徑簡化(13/16) 2 6 1 3 2 6 1 2019/5/13 2019/5/13

迷宮演算法 － 路徑簡化(14/16) 2 6 1 3 2 6 1 2019/5/13 2019/5/13

迷宮演算法 － 路徑簡化(15/16) 2 6 1 3 2 6 1 2019/5/13 2019/5/13

迷宮演算法 － 路徑簡化(16/16) 2 6 1 3 2 6 1 2019/5/13 2019/5/13

迷宮演算法 － 路徑簡化結果 2 6 1 3 2 6 1 2019/5/13 2019/5/13

迷宮演算法 － 實際地圖與路徑簡化對比 2 6 1 2019/5/13 2019/5/13

結論與建議 ∵目前競賽場地偏向於樹狀場地，但將來很可能是以迴圈迷宮為主 ∴演算法的部分必須要能夠具備解迴圈迷宮的功能 　 ∴演算法的部分必須要能夠具備解迴圈迷宮的功能 為了能夠在競賽中勝過其他優異的選手 斜線行走功能是必要的 減少行走距離 大幅縮短完成時間 39 2019/5/13 2019/5/13

參考資料 林谷鴻，具校正功能之競速自走車研製，龍華科技大學電子工 程研究所碩士學位論文，民國99年1月。 林致遠，具曲率估測能力之四輪競速自走車，龍華科技大學電 子工程研究所碩士學位論文，民國101年6月。 Faulhaber Inc. “DC-Micromotors Series 1717...SR”， Datasheet of 1717-006SR，2015。 Allegro MicroSystems “A3950：DMOS Full- BridgeMotor Driver”，Datasheet of A3950，2014。 TAOS Inc. “TSL260R，TSL261R，TSL262RINFRARED LIGHT-TO- VOLTAGE OPTICAL SENSORS”，Datasheet of TSL262R，2007 。 2019/5/13

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