一种四轮竞赛型走迷宫古典电脑鼠系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种电脑鼠系统，具体涉及一种用于四轮竞赛型的走迷宫的古典电脑鼠系统，属于电脑鼠技术领域。


背景技术：

2.所谓“电脑鼠”，英文名称叫做micromouse，是使用微控制器﹑传感器和机电运动部件构成的一种智能行走装置。它可以在“迷宫”中自动记忆和选择路径，寻找出口，最终到达所设定的目的地，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。
3.当前存在的电脑鼠大多为多年之前的产物，性能不能充分满足当前电脑鼠竞赛日益发展对高速的急迫需求，而且不能满足日益扩大的电脑鼠市场的产量需求，即当前市场存在的电脑鼠无法做到大批量且保证性能稳定的生产，也不能保证批量制作后具有较高的一致性；传统电脑鼠的调试过程极为复杂且繁琐，且不能保证经过调试之后其能够良好的进行搜索和冲刺，导致学生经过长时间的调试之后达不到预期要求；部分机械结构和电路设计方案过于陈旧，不能满足竞赛所达到的参赛要求，导致在高速冲刺过程中会出现打滑、抖动等现象；传统电脑鼠的调试方法使用的是有线串口的方式，在调试时需要拖着长长的线极其不便；传统电脑鼠核心控制算法陈旧、针对千变万化的迷宫不能及时的寻找出最短的路径。
4.综上所述，当前存在的电脑鼠有以下几个问题：
5.1、不能大批量生产，也不能保证批量生产后具有较高的一致性；
6.2、调试过程复杂繁琐，不能达到预期要求；
7.3、部分机械结构和电路设计导致电脑鼠在高速冲刺过程中出现打滑、抖动等现象；
8.4、采用有线串口的调试方法导致调试时存在诸多不便；
9.5、核心控制算法陈旧，针对千变万化的迷宫不能及时找出最短路径。


技术实现要素：

10.本实用新型为解决当前电脑鼠不能大批量生产，也不能保证批量生产后具有较高的一致性；调试过程复杂繁琐，不能达到预期要求；部分机械结构和电路设计导致电脑鼠在高速冲刺过程中出现打滑、抖动等现象；采用有线串口的调试方法导致调试时存在诸多不便；核心控制算法陈旧，针对千变万化的迷宫不能及时找出最短路径的问题，进而提出了一种四轮竞赛型走迷宫古典电脑鼠系统。
11.本实用新型采取的技术方案是：
12.一种四轮竞赛型走迷宫古典电脑鼠系统，它包括控制底板、电池、多个直流电机、多个车轮和多个红外光电传感器；
13.控制底板包括无线接口、红外探测电路、陀螺仪传感器、全桥驱动电路、超低压差多级稳压电路、主控制器和电池电压采集电路；
14.无线接口，用于测量和观察电脑鼠的各参数，并将电脑鼠的各参数可视化处理；
15.红外探测电路，用于实现对红外光电传感器的脉冲控制；
16.陀螺仪传感器，用于控制电脑鼠直行和转弯；
17.全桥驱动电路，用于控制每个直流电机的运行状态和速度；
18.超低压差多级稳压电路，用于保证电池电压下降后的主控制器和红外光电传感器工作依然稳定可靠；
19.主控制器，用于对电脑鼠的各参数进行分析和处理；
20.红外光电传感器，用于检测电脑鼠各个方向的障碍物信息；
21.无线接口、红外探测电路、陀螺仪传感器、全桥驱动电路、超低压差多级稳压电路和电池电压采集电路均与主控制器电性连接。
22.多个直流电机和多个红外光电传感器均固定安装在控制底板上，且多个直流电机镜像设置，每个直流电机的输出轴均与两个车轮转动连接，每个红外光电传感器均与红外探测电路电性连接，电池的输出端与电池电压采集电路的输入端电性连接，电池电压采集电路的输出端与全桥驱动电路的输入端电性连接，全桥驱动电路的输出端与每个直流电机的输入端电性连接。
23.优选的，所述直流电机的数量为两个，所述车轮和红外光电传感器的数量均为四个。
24.优选的，控制底板为长方形板体，长方形板体的一端加工有圆弧状板体，且长方形板体与圆弧状板体为一体件，长方形板体的宽度小于圆弧状板体的直径。
25.优选的，它还包括两个安装架，两个安装架沿控制底板的长方形板体的宽度方向并列设置，且安装架的长度方向与控制底板的长度方向相同，每个安装架的外侧均转动安装有两个车轮，两个直流电机镜像卡装在两个安装架之间，且每个直流电机的输出轴均位于每个安装架外侧的两个车轮之间。
26.优选的，控制底板还包括串口，串口设置在控制底板的圆弧状板体上，串口与主控制器电性连接，用于将撰写完成的程序传输至电脑鼠。
27.优选的，所述红外光电传感器包括红外接收传感器和红外发射传感器，红外接收传感器的型号为tps601a，红外发射传感器的型号为sfh4550。
28.优选的，所述主控制器的型号为stm32f103ret6，所述陀螺仪传感器的型号为adxrs620。
29.优选的，所述无线接口采用nrf24l01无线收发芯片。
30.有益效果：
31.本电脑鼠采用stm32 cortex-m3型号的内核处理器、红外光电传感器、adxrs620型号的陀螺仪传感器、faulhaber直流电机、合适的齿轮齿数与模数和无线调试方式及各部分电路的配合，stm32 cortex-m3型号的内核处理器能够在1μm时间内将红外接收到的电信号转化为数字信号，提高了红外数据的检测结果，其所采用的核心算法较新，准确率高；红外光电传感器包括型号为tps601a红外接收传感器和型号为sfh4550红外发射传感器，快速的充放电特性能给予微处理器比较小的负担，这样微处理器就会有更多的时间去处理其他的
事项，配合自适应测距算法，能够1s检测迷宫信息和智能避障；adxrs620型号的陀螺仪传感器，精度较高，能够实现电脑鼠运行姿态和转弯角度的精准控制；合适的齿轮齿数与模数，保证了高效的直流电机的传动效率，在重心尽可能降低的同时保持整个电脑鼠重心位于直流电机中心，使电脑鼠在高速冲刺过程中不会出现打滑、抖动等现象；无线调试，利用nrf24l01型号的无线收发芯片搭配ai数据分析软件，无需接线以及任何按键就能够实现电脑鼠参数的测量、观察和数据可视化；faulhaber直流电机，保证了电脑鼠运行得到高精度控制的同时，空转速度可达10000r/min。同时通过pwm调速，设定不同占空比确定电脑鼠运行速度，通过pid使直流电机转速恒定。编码器采集的脉冲数与直线距离成正比，可转化为电脑鼠行驶的距离。
32.本电脑鼠优化了斜线冲刺的控制算法，使其斜线冲刺可以达到1.1m/s，直线最高速度可以达到4m/s，调试过程简单操作。同时为了保证能够快速装配，我们从电路设计、机械结构、程序算法、整体布局、组装方法等方面形成了系统统一的标准，能够满足大批量的生产需求，而且能保证出厂质量高度一致，极大的降低了产品的不良率，经测试本产品的良品率可达到98％以上。
附图说明
33.图1是电脑鼠的模型图；
34.图2是电脑鼠的结构示意图；
35.图3是控制底板1的结构图；
36.图4是电脑鼠的结构图；
37.图5是电脑鼠的硬件系统框图；
38.图6是nrf2401发射模块的结构图；
39.图7是无线接收模块的结构图；
40.图8是红外探测电路5的原理图；
41.图9是陀螺仪传感器6的设计原理图；
42.图10是陀螺仪传感器6所测量角速度的参考方向图；
43.图11是陀螺仪传感器6输出电压的关系以及范围图；
44.图12是主控制器9的原理图；
45.图13是pwm控制直流电机2的简化原理图；
46.图14是全桥驱动电路7的原理图；
47.图15是表1中正转的原理图；
48.图16是表1中反转的原理图；
49.图17是表1中正转刹车的原理图；
50.图18是表1中反转刹车的原理图；
51.图19是直流电机2控制电路的原理图；
52.图20是pwm控制直流电机2正反转的波形图；
53.图21是电源的控制原理图；
54.图22是无线接口4与串口14的原理图；
具体实施方式
55.具体实施方式一：结合图1-图22说明本实施方式，本实施方式所述一种四轮竞赛型走迷宫古典电脑鼠系统，它包括控制底板1、电池、多个直流电机2、多个车轮3、两个安装架13和多个红外光电传感器11，所述直流电机2的数量为两个，所述车轮3和红外光电传感器11的数量均为四个。
56.控制底板1的设计在整个电脑鼠制作中占有重要地位。由于所有的电路部分均安装在控制底板1上，所以控制底板1的面积约等于电脑鼠的面积。
57.控制底板1为长方形板体，长方形板体的一端加工有圆弧状板体，且长方形板体与圆弧状板体为一体件，长方形板体的宽度小于圆弧状板体的直径，圆弧状板体与长方形板体之间采用但不限于圆滑过渡连接。所述控制底板1为pcb板，为了达到更高的集成度，缩减pcb板布线面积，提高性能，我们采用了手工布线，pcb布线即电路线路在pcb板上的排布，在设计完各部分电路图后，进行pcb布板时，需要按照事先设计好的控制底板1预留各种安装孔和空间。
58.控制底板1包括无线接口4、红外探测电路5、陀螺仪传感器6、全桥驱动电路7、超低压差多级稳压电路8、主控制器9、电池电压采集电路12和串口14。
59.无线接口4，用于测量和观察电脑鼠的各参数，并将电脑鼠的各参数可视化展示在上位机(pc端)，如此设置，将电脑鼠的相关传感器数据或者运行时的数据记录并发送到电脑上，供人员对数据进行综合分析处理时不需要接线以及任何按键就能够实现在上位机(pc端)显示电脑鼠参数的测量和观察，摆脱了通过数据线连接接口进行分析的不便。
60.所述无线接口4包括nrf2401发射模块和无线接收模块，nrf2401发射模块和无线接收模块采用nrf24l01无线收发芯片，nrf24l01无线收发芯片具有低延时、低功耗、高速率的优点，不属于zigbee、不属于蓝牙、不属于wifi，它用的是通信芯片本身的一套协议。最大传输速率为2mbps，由于空中传输时间很短，极大的降低了无线传输中的碰撞现象(可以由软件设置1mbps或者2mbps的空中传输速率)，搭配ai数据分析软件能够实现电脑鼠在运行过程中的数据可视化，方便调试和授课学习，为试验人员提供了极大的便利，nrf24l01无线收发芯片是一款工作在2.4-2.5ghz世界通用ism频段的单片收发芯片，其可以通过spi接口进行设置极低的电流消耗，当工作在发射模式下发射功率为6dbm时电流消耗仅仅为9.0ma，这一点极大的解决了在长时间的调试过程中因电脑鼠电池容量不足而造成的频繁更换电池的现象。由于链路层完全集成在控制地板1上，非常便于开发。自动重发功能可以自动检测和重发丢失的数据包，重发时间及重发次数可软件控制，也可以自动存储未收到应答信号的数据包自动应答功能，在收到有效数据后，模块自动发送应答信号，无须另行编程。极大的方便了程序开发与调试。
61.所以无线接口4解决了之前无线通讯设备对蓝牙，zigbee，wifi或者其他外部条件的依赖。2个nrf24l01无线收发芯片之间的通信，任何一个部分都可以设置为接收或者发送模式，而且可由主控制器9的单片机随时根据需要设置为发送或者接收模式。使数据通信更加更为灵活。
62.红外探测电路5，用于通过mos管实现对红外光电传感器11的脉冲控制，以及通过合适的电阻，保证红外发射传感器的红外发射管能够获得较大的光强的同时防止误操作烧毁红外线发光二极管。在电压稳定的情况下，红外接收传感器的红外接收管的输出电流只
与光照有关，通过串联电阻将电流转化为可测的电压，因此电阻的不同只会改变输出电压的倍数；红外光电传感器11，用于检测电脑鼠各个方向的障碍物信息，具体方法是根据障碍物的远近将接收到的红外光信号转换成电压信号；所述红外光电传感器11包括红外接收传感器和红外发射传感器；每个红外光电传感器11均与红外探测电路5电性连接。
63.电脑鼠置身于迷宫中需实时获取周围信息，其功能类比于人的眼睛，需由其完成自身周围信息的采集，本技术采用红外线发光二极管配合红外光电传感器11接收来自墙壁的反射，是用来探测迷宫墙壁信息以及校正行走姿态不可或缺的信息。通过分析红外线发光二极管对迷宫墙壁反射后的光线能量，经过红外线光电传感器11转换成电压信号，最终转换成可用的距离和迷宫墙壁有无的信息。本技术选用的红外接收传感器型号为tps601a，如此设置，tps601a型号的红外接收传感器输出脉冲的上升时间、输出脉冲的下降时间均为7us，快速的充电、放电特性能给予微处理器比较小的负担，这样微处理器就会有更多的时间去处理其他的事项，为配合红外接收传感器tps601a选用的红外发射传感器型号为sfh4550，发射强度在400-800mw/sr范围之间，通过红外发射传感器发射红外，由红外接收传感器来测知各个方向有无障碍物，能够1s准确的检测电脑鼠周围的障碍物资料，进行智能避障。如图8所示，在该电路中mos管的作用是控制红外发射传感器的红外发射管的开关，当芯片调节对应的pwm时从而实现对红外发射管的开关控制。
64.陀螺仪传感器6的型号为adxrs620，用于控制电脑鼠直行和转弯，修正车轮打滑造成的方向错误。
65.adxrs620型号的陀螺仪传感器6是一款功能完备、成本低廉的角速率传感器(陀螺仪)，采用adi公司的表面微加工工艺制造，单芯片上集成了全部必需的电子器件。如图11所示，一般的零点电压为2.5v，作为参考电压，输出电压与角速度的关系为6mv/
°
/s，当输出电压大于参考电压(2.5v)时，角速度为正值(顺时针)，反之为负值(逆时针)。则陀螺仪的输出电压rateout与旋转速度v的关系式为
66.rateout＝2.5 0.006*v
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
公式1
67.假设v＝300(
°
/s)，则
68.rateout＝2.5 0.006*300＝4.3v
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
公式2
69.假设v＝-300(
°
/s),则
70.rateout＝2.5-0.006*300＝0.7v
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
公式3
71.角速度w：
[0072][0073][0074]
π表示圆周率；
[0075][0076]
角度：
[0077]
[0078]
t表示单位时间；
[0079]
当陀螺绕垂直于x轴与z轴成q角的轴以角速度w旋转时，则将有陀螺力矩mg作用于框架上，当有角速度输入时，就会有相应的作用力使输出轴变化。通过电容差值正比于输入角速度的输出电压，所以我们通过adc采样进行数据的读取。此款陀螺仪传感器6满足电脑鼠的性能需求，且价格便宜易于学习，故本设计采用adxrs620型号的陀螺仪传感器6作为直行和转弯角度的控制芯片。
[0080]
主控制器9的型号为stm32 cortex-m3，用于对电脑鼠的各参数进行分析和处理；
[0081]
主控制器9是整个电脑鼠控制系统的核心，其功能类比于人的大脑，需由其完成数据的采集、分析、传输和控制。
[0082]
国内已存的电脑鼠所用的主控制器9的型号大多采用lms3s615，虽成本低，且能提供通用定时器模块、pwm模块、a/d转换模块、uart接口和i2c接口等功能，但其工作频率为50mhz,内部集成有8kb的sram和32kb的flash，其运行和运算速度不能满足电脑鼠在运行阶段所要处理的包括墙壁资料信息、转弯控制和等高图的制作等大量数据，在开发阶段的后期，lms3s615型号的主控制器9更是因为内存不足而影响后期功能的扩展。
[0083]
为解决以上面临的问题，本技术选用意法半导体公司所推出的32位控制器stm32f103ret6，其主频为72m,相比于lms3s615型号的主控制器9主频50m，stm32f103ret6型号的主控制器9主频更快，运算速度更快，且stm32f103ret6型号的主控制器9包含64k的ram和512k的fiash,程序和数据容量更大，其内部512k的flash无需另加外部eeprom芯片，能保存更多的迷宫数据和红外数据。
[0084]
使用stm32f103ret6型号的主控制器9正交编码采集直流电机2转速，采集精度为615版电脑鼠的4倍，更高的采集精度意味着更高的直流电机2控制精度。欠压保护由主控制器9的芯片ad采集完成，可以灵活的设置保护电压。并可采用寄存器编程方式，代码执行效率更高，其32位高性能stm32 cortex-m3内核处理器(微处理器)，实现对各部分的控制，其高速乘除运算功能加以丰富的外设，能快速响应中断，高效管理电脑鼠在运行中的各类事件，能够运行各种高效的电脑鼠控制算法和迷宫搜索算法，stm32cortex-m3内核处理器(微处理器)，主频为72mhz，具备521kb的闪存保证程序存储容量，3个12位a/d转换器，可在1μm时间内将红外接收到的电信号转化为数字信号，可用于红外数据的精准检测。微处理器高速的运算加以丰富的外设，高效管理电脑鼠运行中的各类事件，运用顶层搜索控制算法，实现迷宫快速搜索和高速冲刺。
[0085]
全桥驱动电路7，用于控制每个直流电机2的运行状态和速度，并驱动两台(驱动)直流电机2提供瞬时峰值1.5a电流的驱动力。
[0086]
每个直流电机2均采用低功耗高性能的原装德国进口faulhaber直流电机2，能够保证电脑鼠运行的高精度控制，空转速度可达10000r/min，同时通过pwm调速，设定不同占空比确定电脑鼠运行速度，通过pid使直流电机2转速恒定。编码器采集的脉冲数与直线距离成正比，可转化为电脑鼠行驶的距离。
[0087]
如图13所示，使n型mos管v1的栅极ui输入端输入高电平，v1导通，此时电机两端电压为us。t1秒之后，栅极输入变为低电平，v1截止，电机由于惯性作用产生自感现象，继而产生感应电流，感应电流通过二极管d1迅速释放掉，电机两端电压变为0。t2秒之后，栅极输入重新变为高电平，v1重复前面过程。由此得到电机两端平均电压u0：
[0088]
u0＝α
×us
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
公式8
[0089]
如图14所示，其优点是只需要在一组电源系统下就能够实现让两个直流电机2达到正转与反转的功能，并且再配合pwm技术，调整送至直流电机2能量的大小，进而调整直流电机2的转速与位置。
[0090]
stm32f103ret6型号的主控制器9选用3.3v供电，全桥驱动电路7选用7.4v，故需一个mosfet(金属氧化物半导体场效应晶体管)驱动器来驱动全桥驱动电路7,faulhaber直流电机2为电感性负载，故需要在mos管上并一个二极管，当mos关闭后，直流电机2上的电流可以通过二极管形成一个流通的路径，以避免mos受损。为了可以让全桥驱动电路7拥有一个固定的状态，在mosfet驱动器前加上上拉电阻，可以让全桥驱动电路7保持在刹车的状态，以防止当主控制器9在烧录时，输出引脚出现不稳定的状态。这样的电路设计还可以避免全桥驱动电路7上下臂mosfet同时导通，以防止电路上的误动作或者程序的出错而导致全桥驱动电路7烧毁。表1为全桥驱动电路7真值表，及其对应的四种导通方式，如图15-18。
[0091]
表1
[0092][0093]
如图19所示，u6,u7用来增强直流电机2驱动电流，u8、u9、u10、u11是全桥电机驱动芯片，电机额定电压是9v，采用这两种芯片来实现对7.4v电源输入的斩波，控制直流电机2的速度，能够很好的实现直流电机2启动、制动、正转及反转控制。
[0094]
改变直流电机2电压是直流调速的主要方法。本电脑鼠采用pwm脉宽调制调速方式，通过调节主控制器9的pwm触发信号的占空比来改变外施的平均电压vd,从而实现直流电机2的调速。pwm调速方式分为单极性和双极性两种。虽然在0转速的时候，双极性pwm控制可以提供较大的扭矩，但整体而言，双极性pwm控制比单极性pwm控制更耗电，就输入电流的均方根值而言也较大，这对使用体积小，而且额定数值较小的全桥结构ic而言，很明显是个缺点。虽然双极性pwm控制在低速时直流马达会较有力量，但却会消耗更多能量；单极性pwm控制虽然在低速时较没力量，但却能减少能量的消耗。为了能让电脑鼠有更长时间的续航能力，选用单极性pwm信号驱动直流电机2，如图20所示，通过改变pwm占空比调节直流电机2的速度大小。
[0095]
超低压差多级稳压电路8，用于保证电池电压下降后的主控制器9和红外光电传感器11工作依然稳定可靠；
[0096]
电脑鼠有多个硬件，但是需要的驱动电压并不相同，在使用时，需要将较高的电源电压转换为对应的供电电压。常用的电压转换集成电路有串联式线性稳压集成电路如7805、lm2940等和开关型稳压集成电路如lm2596、lm2575等。线性稳压电源输出纹波小、电路结构简单但是自身功耗较大、散热量较大，转换效率为40％左右。开关电源自身功耗小、散热量低转换效率为70％-85％左右，缺点是输出电源纹波较大，会对微处理器产生干扰。
由于在直流电机2启动和堵转的瞬间电流会突然变大，导致电压下降，如果稳压电路自身功耗较高，容易引起微处理器掉电复位，造成系统崩溃以及红外光电传感器11失效。因此我们采用了低压差线性稳压器。
[0097]
本电脑鼠选用的电池是2s30c7.4v的高性能锂电池，由于微处理器芯片的工作电压是3.3v，红外光电传感器11的工作电压是5v，因此必须有两级降压稳压。即首先由7.4v稳压成5v，再由5v稳压成3.3v。
[0098]
电池随着不断使用，内部阻抗会增大，输出电压会逐渐降低。由于经过了稳压，因此对芯片和红外光电传感器11没有影响，但是直流电机2是直接靠电池驱动的，因此电池压降会影响到直流电机2的最大速度和加速度。所以本电脑鼠将电池输出电压分压后接到了一个adc引脚上，检测电源电压的变化并调整输出电压，以弥补由于电池电压下降导致的直流电机2特性下降的结果。
[0099]
如图21所示，为了降低噪声和出错几率，模拟电源和数字电源应该隔离，所以稳压输出的 5v输出作为电机编码器的供电， vdd是陀螺仪传感器6的供电同时也是供给下一个稳压作为输入、经过这一级稳压输出的vdda作为红外发射接收和stm32f103ret6型号的主控制器9的参考电压。而 3v3则是作为stm32f103ret6型号的主控制器9的供电。电路中r4就是用于电源隔离的元件将数字地和模拟地隔离开。
[0100]
串口14，串口14为usart串口,串口14设置在控制底板1的圆弧状板体上，用于将撰写完成的程序传输至电脑鼠。串口14是本电脑鼠进行程序烧写的主要通道。经过一个串口14转usb模块，把电脑鼠的串口14与电脑的com口相连，就可以进行程序的烧写。
[0101]
无线接口4、红外探测电路5、陀螺仪传感器6、全桥驱动电路7、超低压差多级稳压电路8的单片机供电部分、电池电压采集电路12和串口14均与主控制器9电性连接。
[0102]
两个安装架13沿控制底板1的长方形板体的宽度方向并列设置，且安装架13的长度方向与控制底板1的长度方向相同，两个安装架13安装在全桥驱动电路7和超低压差多级稳压电路8之间。
[0103]
每个车轮3包括轮毂和车胎，轮毂的外圆周曲面上设置有一个齿轮，且所述齿轮位于轮毂外圆周曲面的底端，所述齿轮与轮毂为一体件，车胎安装在轮毂的外圆周曲面上，如此设置，车轮3作为电脑鼠的一部分，肩负着行走的使命，因车轮3上的车胎与迷宫地面接触时，会因为迷宫地面的灰尘而减少摩擦力，选用的车轮3较小，在运行相同的距离时，需要转动更多的圈数，而转动的圈数越多，其车胎上容易积聚较多的灰尘，假使迷宫较脏，附着在车胎上的灰尘势必会影响电脑鼠的稳定性，而大的车轮3会提高电脑鼠的重心，使其稳定性降低。由于16
×
16迷宫是由4个8
×
8迷宫拼合而成，故在其迷宫拼合处会有不平的凸起，车轮3在行驶过拼接处时，极易受凸起影响，使得电脑鼠不容易越过或者在此处丢步出错，而大车轮3比小车轮3更容易越过地面凸起。现阶段国内所使用电脑鼠车轮3宽度不一，适应地面不平的影响不同，在经过不平的地面时，宽车轮3比起窄车轮3较不受地面不平的影响。
[0104]
在设计减速结构之前，需要先了解齿轮的概念：齿轮是指轮缘上有齿轮连续啮合传递运动和动力的机械元件。齿轮大小是由齿轮模数和齿数共同定义的。本技术选择了直径为17mm的轮毂，齿轮为0.5m，齿轮比为8：36，为了让电脑鼠在运行时更加稳定，特在设计时使用了两颗轴承以减少车体的晃动。
[0105]
每个安装架13的外侧均转动安装有两个车轮3，两个直流电机2通过安装架13固定
安装在控制底板1上，两个直流电机2镜像卡装在安装架13之间，每个直流电机2的输出轴均位于每个安装架13外侧的两个车轮3之间，每个直流电机2的输出轴外表面均加工为齿轮形状，且每个直流电机2的输出轴均与两个车轮3轮毂底端的齿轮啮合传动，多个红外光电传感器11均焊接安装在控制底板1的圆弧状板体上，且多个红外光电传感器11沿圆弧状板体的上表面的圆周曲线分布，为了防止环境和光的影响，红外光电传感器11的外部加装了特制的黑色护套，电池的输出端与电池电压采集电路12的输入端电性连接，电池电压采集电路12的输出端与全桥驱动电路7的输入端电性连接，全桥驱动电路7的输出端与每个直流电机2的输入端电性连接。
[0106]
本技术采用的安装架13、轮毂以及红外光电传感器11的黑色护套都是采用的3d打印的加工方式，材料为高强度树脂。
[0107]
实施例
[0108]
实践是检验真理的唯一标准，我们将我们研发的四轮竞赛型走迷宫古典电脑鼠多次拿到国内外大型电脑鼠竞赛上，均取得非常不错的成绩：第29届apecmicromouse国际电脑鼠大赛中取得世界第五名、第六名的优异成绩，是历届赛事中国大陆参赛高校中的最高名次；第四届中国epip micromouse国际邀请赛暨2020年第34届apec电脑鼠国际大赛中国区选拔赛2支队伍获得最佳成绩奖(最高奖项)；获得2020年第34届apec电脑鼠国际大赛邀请资格，1支队伍获得创新设计奖；第五届“启诚杯”智能鼠走迷宫国际邀请赛本科组一等奖1项(成绩第一)、二等奖1项、三等奖1项；其他奖项若干。
[0109]
由于该款电脑鼠所具备的卓越的性能我们又陆续收到美国、印度等国主办的国际电脑鼠大赛邀请函。