随着工业自动化的不断发展,机器人应用领域不断扩大,越来越多的自动化机器人代替人力劳动成为社会发展趋势。电脑鼠作为轮式机器人的典型代表,涉及运动控制、路径规划、传感器应用、机械设计等诸多技术,在国内外获得了广泛关注。国内电脑鼠存在诸如控制稳定性差、速度慢、算法落后等问题,本文对当前国际流行的吸盘电脑鼠展开研究,增设吸盘机构,增加了电脑鼠运动的稳定性,改进了电脑鼠的传统控制方式,设计电脑鼠的运动控制方案,通过分析模拟红外传感器的电气特性及其测距方法,提高了吸盘电脑鼠测距的准确性。深入研究了吸盘电脑鼠冲刺算法,最终完成吸盘电脑鼠系统设计。主要研究工作如下:(1)吸盘电脑鼠机械结构设计及控制方案研究。针对传统电脑鼠高速运行下转弯打滑的问题,设计了吸盘机构,详细分析了吸盘的原理及作用,并对电脑鼠传统控制方案深入分析,在传统电脑鼠速度闭环的基础上加入了位置闭环,提高了吸盘电脑鼠坐标更新的准确性和整体运行的稳定性;研究了吸盘吸力与电脑鼠运行速度的关系,采用PWM脉宽调制技术控制吸盘电机转速,增大电脑鼠与迷宫间的摩擦力,并采用梯形转弯策略,避免了吸盘电脑鼠高速转弯时的打滑,从而实现了不减速转弯;创新设计了长直道加减速冲刺策略,实现了吸盘电脑鼠高速冲刺,缩短了冲刺运行时间。(2)吸盘电脑鼠的红外测距方法研究。分析红外传感器在吸盘电脑鼠中的位置及作用,采用模拟红外,摆脱了数字红外只能检测挡板有无的弊端,深入研究了模拟红外传感器的特性,提出一阶对数法与二阶对数法的红外测距方法,并利用线性插值法近似得出所测AD值与距离的关系,减轻主控制器的运算负担。(3)吸盘电脑鼠八方向斜向冲刺算法研究。建立迷宫数学模型,研究墙壁资料的存储方法,及相对方向与绝对方向之间的转化关系。通过分析传统搜索算法与冲刺算法,针对传统冲刺算法转弯动作多、路径长等不足,提出一种八方向斜向冲刺算法,并对冲刺过程中的各种误差深入分析,实现吸盘电脑鼠斜向冲刺。(4)吸盘电脑鼠系统搭建及实验分析。设计吸盘电脑鼠的硬件电路,搭建实验样机,利用IEEE标准迷宫对吸盘电脑鼠的速度响应、吸盘吸力、位置响应、红外测距、冲刺算法进行实验验证,实验表明本文所设计的吸盘电脑鼠有效地提高了运行的稳定性及冲刺速度,冲刺算法优良。