求一些关于电脑鼠的资料

所谓“电脑鼠”，英文名叫做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的俗称，它可以在“迷宫”中自动记忆和选择路径，寻找出口，最终达到所设定的目的地。

国际电工和电子工程学会（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。 电脑鼠可谓是一种具有人工智能的小型机器人，依照新制的比赛规则，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。 人类在科技的发展史上，一直在尝试着想要创造出一个具有肢体、感官、脑力等综合一体的智能机器人，而电脑鼠就是一个很能够用来诠释肢体、感官及脑力综合工作的基本实例，这也是当初电脑鼠被发明的理由，希望能够借助电脑鼠的创作来进而研究与发明更加复杂的机械。 电脑鼠走迷宫

一只电脑鼠是具有机电知识整合的基本架构，本身就像是一个智能的机器人。要在指定的迷宫中比赛，就像是一个人置身于竞赛中，必须要靠本身的判断力、敏捷动作及正确探查周边环境，来赢得胜利。一般来说，一只电脑鼠需具备有下列三件基本能力： (1) 拥有稳定且快速的行走能力； (2) 能正确判断能力； (3) 记忆路径的能力。 行走能力指的就是电机，当电机收到讯号时，系统必须判断是否能同步行走，遇到转角时，转弯的角度是否得当，一个好的电机驱动程序，可以减少行走时所需要做的校正时间。判断能力的关键就在于传感器，它的地位如同人类的双眼，一个好的传感器驱动程序，可避免一些不必要的错误动作，如撞壁、行走路线的偏移等等。 而记忆能力就像是大脑，它的功能并没有因为看不见而遭到忽视，相反地，它的地位在整场比赛中是最重要的，他必须把所走过的路都能一一记下来，并将其资料送给系统，让系统整理出最佳路径以避开不必要的路段。 电脑鼠的发展历史 最初，电脑鼠是机械的。1972 年，机械设计杂志发起了一场比赛。在比赛中，仅由捕鼠器d簧驱动的机械鼠不停地与其它参赛鼠竞赛，以判断哪个机械鼠能够沿着跑道跑出最长的距离。冠军是“mousemobile”，它跑了8253 英尺。 1977 年，IEEE Spectrum 杂志提出电脑鼠的观念。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和能力。1977 年5 月，Spectrum 宣布首场美国令人震惊的电脑鼠迷宫大赛在1979 年于纽约举行。在6000 个参赛作品中仅有15个电脑鼠比赛胜出。一些电脑鼠被报道为“大脑智障”（“brain failure”），另外一些则被宣布为电脑鼠“爆炸”（“blow up”）。当大家都非常关心这个话题时，智能电脑鼠的设计和制作显然就被证实比想象中的困难得多。 1980 年，在伦敦Euromicro’80 举办了一场欧洲版的比赛，但是18 个参赛鼠都没能成功地完成这个迷宫赛。在比赛的观众当中，有五位来自日本新科学基金会的代表。他们将此比赛规则带回了东京，后来还在1980 年11 月举办了首场全日本电脑鼠比赛。 1985 年8 月，在日本Tsukuba 举行了首场世界电脑鼠大赛。电脑鼠来自整个欧洲和美国，使用的传感器有红外的、超声波的和CCD 的，驱动装置有步进电机的和DC 伺服电机的。所有最高奖项均由日本的电脑鼠Noriko-1 赢得，一举成为世界冠军。 1987 年，电机工程协会（IEE）在伦敦举办了一场电脑鼠锦标赛，13 个电脑鼠角逐冠军。来自美国麻省理工学院（MIT）的David Otten 带着他的两个参赛鼠Mitee Mouse I 和 Mitee MouseII 获得了一等奖和二等奖。比赛采用新的得分体制，以奖励那些能够智能、高效地解开迷宫的方案和能够独立运行的电脑鼠。 一位新加坡工程协会（IES）的议会成员在1986 年偶然发现了电脑鼠。因为他对电脑鼠以及电脑鼠的复杂程度和前景非常感兴趣，所以他觉得在新加坡举办一场国际电脑鼠大赛非常合适（IES 作为主要的赞助商）。 1987 年10 月，新加坡举行了第一届新加坡电脑鼠比赛。比赛的冠军MIR3+(来自Nanyang技术协会)是1988 年在伦敦举行的IEE UK 国际电脑鼠比赛的季军。 1989 年7 月，由第二届新加坡电脑鼠比赛的获胜者组成比较大的新加坡队参加了在伦敦举行的1989 年IEE UK 国际电脑鼠大赛。新加坡参赛者获得了最高8 个奖项中的6 个。 David Otten 的Mittee Mouse III 夺得了亚军，UK 某企业则获得了第五名。 在1989 年10 月21 日，IES 邀请澳大利亚、日本、台湾、UK 和美国最好的电脑鼠来参加新加坡首场国际电脑鼠大赛。来自美国和台湾的电脑鼠等待着复仇的时机，因为他们在7月份的伦敦大赛曾一度被新加坡打败。13 个来自当地的和外国的参赛者的电脑鼠在3 个小时的比赛中，表演出来的速度和敏捷程度使得观众叹为观止。新加坡获得第2 名、第4 名、第5 名和第7 名的事实出乎了很多人的意外。 1991 年，世界锦标赛在香港举行，这是继1985 年Tsukuba 世界锦标赛的又一场最大的国际盛会：来自13 个国家的21 位选手带着30 个电脑鼠来比赛。 自1991 年以来，世界级的比赛数目显著增加。原来一年举行5～6 场比赛，现在增加到100 场以上。 电脑鼠比赛在中国大陆还很少见，直到2007 年，由上海市计算机学会主办的IEEE 标准电脑鼠走迷宫邀请赛（长三角地区）在上海师范大学举行，有三十多所院校参加，反响强烈。 电脑鼠比赛规则 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。 电脑鼠比赛标准迷宫由广州周立功单片机发展有限公司设计和生产的电脑鼠比赛专用迷宫完全符合 IEEE 国际标准。针对不同的需求，目前共有两种可供选择的型号。 1 MicroMouse Maze 8×8： 四分之一迷宫，如图所示。即该迷宫是标准迷宫的四分之一大小。该迷宫底板的尺寸为148m×148m，上面共有8×8 个标准迷宫单元格。该迷宫可以用来初期调试学习使用，也可以用来做学校课程设计、毕业设计和内部竞赛的比赛迷宫。 MicroMouse Maze 8×8

MicroMouse Maze 16×16： 标准迷宫，如图所示。该迷宫尺寸规格等完全符合IEEE 国际标准。迷宫底板的尺寸为296m×296m，上面共有16×16 个标准迷宫单元格。 电脑鼠走迷宫

如下图所示，MicroMouse615 是由广州致远电子设计生产的一款电脑鼠，它的微控制器是由Luminary 公司生产的Cortex-M3 内核的ARM 处理器——LM3S615，它具有以下一些特点： MicroMouse615

·体积小，宽度只有迷宫格的一半； ·五组可测距的红外线传感器，灵敏度方便现场调节； ·电机为步进电机，控制容易； ·电池为 2200mAh，74V 的可充电锂电池； ·支持电池的电压监测，避免电量不足带来的麻烦； ·一个按键，完全满足了实际需要； ·为用户预留了 6 个GPIO 口，一个串口，一个SPI 接口。配套的开发工具 如图所示，与MicroMouse615 配套的有充电器、LM LINK USB JTAG 调试器和SPI接口的键盘显示模块，使用户开发调试更为方便。 MicroMouse615 及配套开发工具

文档阅读说明 本文以广州致远电子有限公司生产的MicroMouse615 型电脑鼠作为硬件开发平台，从硬件原理到程序设计都做了详细分解。文中附了大量程序源代码，在程序设计过程中，为了便于阅读和编写，使用了一套变量的定义方法。 数据类型定义 如程序清单11 所示，重新定义几种常用的数据类型名。 //程序清单11 数据类型重定义 typedef unsigned char uint8; // 无符号8 位整型变量 typedef signed char int8; // 有符号8 位整型变量 typedef unsigned short uint16; // 无符号16 位整型变量 typedef signed short int16; // 有符号16 位整型变量 typedef unsigned int uint32; // 无符号32 位整型变量 typedef signed int int32; // 有符号32 位整型变量 typedef float fp32; // 单精度浮点数（32 位长度） typedef double fp64; // 双精度浮点数（64 位长度） 2． 局部变量定义 局部变量名包含变量类型和变量描述两个部分，以局部变量Temp 为例，在不同类型下的定义如表11 所示。可以看出，在变量Temp 前加上了其类型的缩写

历史上人类早就试图让机器拥有和人一样的感觉能力。美国“信息论之父”香农，1950年制造了一只机器老鼠，取名为“提修斯”。它借助地板上的许多磁铁和电路，能够从迷宫中探路而走，以最短路线通过迷宫。也是在1950年，英国神经学家沃尔特制造出很有名气的机器乌龟，它是能够自动行走的机器玩具。它身上有一个光电管作眼睛，光电管是一种受到光照射即可产生电信号的元件。它身上还有两个电动机，机器乌龟就靠电动机驱动轮子移动。在有电时，它可以前后爬行，还可以转圈，也能避开光源。如果电用完了，它能向着有光的地方爬去进行充电，充完电后再退回来。

1977年，美国电气与电子工程师协会举办了机器小老鼠走迷宫竞赛。迷宫由许多围墙构成走道，有不少死胡同。小孝鼠从进口向里走，开始找路。它身上带有传感器，能感觉出是否碰上围墙。它是由电动机驱动身子下的轮子进行移动的，它身上有微电脑，由电脑计算出最短的路径。电动机和传感器向电脑提供行走了多少路程，电脑根据这些数据和程序产生控制信号，控制轮子前进和转弯，使小老鼠以最快速度走到终点。这一例子，说明了机器人正在不断向智能化发展，微型机器也是这样。科学家设计了一种由纳米电子材料制成的微型商务智能机器只有一张名片大小。

要想让纳米机器人拥有各种各样的能力，就要给它们装上各种器官，科学家研究出了纳米耳、纳米鼻等，将来把它们装在纳米机器人上，那么这些机器人可能真的就成了“超级小人”了。

下面就让我们看看这些微小的感官是什么样的：

纳米耳

你的听力足够灵敏吗？任何细小的声音都逃不过你的耳朵？这是做不到的。然而科学家们正在研制一种人工耳：纳米耳，它的敏锐度甚至能够把细胞所发出的噪声分辨出来。

这并非痴人说梦。美国航空航天喷气推进实验室的诺卡教授用模仿人耳的方法来制造纳米耳。在入耳中，耳鼓所接受的声音经过三块骨头传到耳蜗，耳蜗内部有一排排毛细胞，细胞上部是一簇簇细丝，称为静纤毛。声音振动使耳蜗中的液体活动，使这些静纤毛飘荡；每次静纤毛晃动，都触发被大脑理解为声音的脉冲。诺卡教授和他的同事发现：碳纳米管十分适于做人造静纤毛，而且比钻石还耐用。另一位教授发明了像草皮种植场种草那样种植碳纳米管的方法，使它大量被制造，用于生长纳米耳。

实验已证明，这种纳米耳灵敏度大大超过人耳纤毛的潜力。耳朵里的纤毛直径为100纳米左右，长度是一两个微米，而现在制造的纳米耳直径只有几纳米，长度却有60微米，真可谓是又细又长。这样就使得这种纳米耳的灵敏度增高许多。也许有一天，这种人工耳可置于人体血液循环中，作为流动的纳米听诊器，专门监听细胞功能失调，甚至可以听到癌细胞所发出的清晰声音。这种纳米耳完全生产并投入使用大概还需要一段时间。

纳米鼻

美国斯坦福大学的研究人员发现，用纳米碳管制成纳米鼻，可以用来探测有毒的二氧化氮和氨气。科学家希望这一发现将引出新一代的环境探测器，并在环保领域大显神威。二氧化氮和氨气会导致温室效应和酸雨，因此它们在大气中的含量必须被实时监测。工程师们还需要准确探测这些气体在某些地方的浓度，例如测量燃煤工厂中这两种气体的浓度可以检测除污系统的有效性。但是，现有的探测技术成本高，不便移动作业，且所需温度高。用纳米碳管制成的探测器就可以解决这些问题。

研究人员发现，当碳纳米管暴露于二氧化氮中时，通过它们的电流增大；当暴露于氨气中时，电流减小。尽管现在还不能确定是什么原因导致了电流的变化，一种解释是气体分子释放或吸收电子，从而使纳米管的电阻发生改变，但这不妨碍人们对这种变化的应用。纳米鼻探测器由两端联接着金属导线的碳纳米管组成，与现有探测器不同的是，它可以在室温下工作，造价低廉，并且体积微小，只有3微米长。在用微芯片进行化学分析的“芯片实验室”中可以找到用武之地。一般来说氨气很难探测，而且氨气污染越来越严重，有了这种探测器就太方便了。一位环保工程师也认为，对二氧化氮进行监测很有价值，但是在原来的技术条件下难以进行，而“新的纳米鼻探测器有用极了”。目前，研究人员正在寻求商业合作伙伴对它进行开发。但是，这种探测器还有一些缺陷需加以改进，如：恢复时间慢，它测定一个气体样本后需等12小时才能再次使用；另外，还可根据用户需要改造这种探测器，使它具备更多的功能。例如，科研人员已在用它探测一氧化氮方面取得了一些进展。

纳米温度计

测量比针尖还细小很多的物体的温度并不容易，最近日本科学家利用纳米碳管研制出一种微型温度计，它可以测量50～500℃之间的温度，预计在微观环境中将有广泛的应用。

日本物质材料研究机构的科学家在最新一期的英国《自然》杂志上报告说，他们在直径为75纳米的纳米碳管里充人金属镓液体，对它加热，然后冷却。结果发现，在50～500℃之间，纳米碳管中镓液柱的高度随温度呈均匀变化，就像普通温度计里的酒精或水银液柱的高度变化一样，液柱最长可以达到10微米。

金属镓的熔点为2978℃，沸点为2403℃，用液体镓作为测温液体，可以测量的范围很大。此外，用于制造纳米碳管的材料是石墨，它在50～500℃之间体积随温度的变化极小，因此纳米碳管本身的直径和长度变化可以忽略不计，测量精确度较高。

测量温度是科研和工业生产等领域的基础工作之一。目前，包括晶体管等在内的很多器件尺寸越来越小，这对在微观环境中测量温度提出了新要求。日本科学家的这一成果有望为满足这一要求提供新手段。另外，这一成果本身也是在纳米技术领域的有益尝试。

将来把这些传感器装到纳米机器人身上，他们就能听、能闻还可以感知冷热，这样以后甚至可以创造出智能型的纳米机器人。

是国家级赛事，奖项从省级到国家级都有。

第二届全国轨道交通信号与控制专业人工智能“电脑鼠走迷宫”线上竞赛活动于2022年举办，全国先以省为单位进行赛区比赛，由各赛区的竞赛委员会自行组织，各赛区的一等奖获得者参加在北京举行的总决赛。

所以比赛是国家级的。

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