电脑鼠的设计与控制是微型机器人研究领域的一个重要分支,涉及机器人机械稳定性及系统控制问题。本文针对电脑鼠高速运行稳定性不足展开研究工作,首先对电脑鼠机械结构稳定性进行分析,然后进行电脑鼠硬件电路设计,改进电脑鼠底层运动控制和顶层路径优化算法,最后利用设计的高端电脑鼠进行相应实验。本文的创新性研究工作如下:1、针对电脑鼠所需要具备的功能要求,设计电脑鼠车体尺寸；考虑电脑鼠重心高低以及加减速和转弯时重心转移对其稳定性的影响,设计了低重心电脑鼠;针对车轮尺寸影响电脑鼠的重心并考虑其附着灰尘能力、轮胎摩擦系数、器件摆放对转动惯量的影响等,对车轮尺寸和轮胎选型及器件布局进行了全新设计；为增加电脑鼠高速运行和转弯时对迷宫底板的附着力并考虑空气动力学而设计了吸地风扇。2、构建了电脑鼠硬件系统架构图,选用高性价比STM32F103RET6作为核心控制器,完成了包括STM32F103RET6处理器最小系统、红外接发电路、转弯陀螺仪电路、电机驱动电路、吸地风扇电路以及系统电源等电路的设计。3、改进了传统的底层控制算法。将传统两轮独立控制改为左右轮协调控制完成电脑鼠直行和转弯动作;利用陀螺仪、编码器、红外矫正融合加权控制弧形转弯;为克服离心力导致电脑鼠转弯侧滑,将传统梯形转弯更改为变加速弧形转弯,使转弯顺畅且减少侧向滑动的现象。针对电脑鼠运行中产生的横向偏移、纵向偏移和角度误差,提出了利用红外进行车身单面矫正、双面矫正和立柱矫正。最后将电脑鼠冲刺弧形转弯采用红外检测立柱振幅大小决定入弯旋转半径。4、提出了概率距离融合算法。采用二维数组对迷宫格进行编号记忆,并将每格采用坐标表示,采用绝对方向与相对方向间进行转化,方便坐标记忆以及行走方向的识别;针对传统算法搜索效率低、无法走“回”字弯和占用大量CPU资源问题采用概率距离数学建模方法,将全迷宫进行八区域划分和相应算法填充,形成了概率距离融合算法,提高了迷宫搜索效率。5、高端电脑鼠控制实验。测试开启和关闭吸地风扇对电脑鼠摩擦力的影响,并对电脑鼠进行红外特性实验、速度响应实验、位置响应实验,最后测试概率距离融合算法高效性。