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为了培养在校大学生的科技创新意识和动手设计能力,日前,由中国计算机学会主办,中国计算机学会嵌入式系统专业委员会承办,广州周立功单片机发展有限

    为了培养在校大学生的科技创新意识和动手设计能力,日前,由中国计算机学会主办,中国计算机学会嵌入式系统专业委员会承办,广州周立功单片机发展有限公司和台湾嵌入式暨单晶片系统发展协会共同协办的2010全国“电脑鼠走迷宫”竞赛总决赛在京举行。

    广州周立功单片机发展有限公司为此次比赛的新增院校免费提供2个能初步简单行走(暂无智能算法)的电脑鼠MicroMouse615及IEEE标准1/4迷宫。MicroMouse615电脑鼠微控制器采用TI公司ARM Cortex-M3内核处理器—LM3S615,并提供相应的配套开发工具、指导书籍。最终,来自台湾的南台科技大学代表队以2.9秒成绩力压群芳,荣登冠军。南开大学代表队和华中科技大学代表队则分获第二、三名。

    “电脑鼠(MicroMouse)”,是一种由嵌入式微控制器、传感器和机电运动部件构成的智能行走装置,可在不同“迷宫”中自动记忆和选择路径,通过采用相应算法,可快速达到所设定的目的地。全国政协委员、中国工程院院士倪光南教授在颁奖典礼上表示,“电脑鼠走迷宫竞赛涉及检测、人工智能、自动控制、计算机和机械等多个学科领域,对于培养学生的创新动手能力,推动教育改革,具有很大帮助。”

    由于此次参加决赛的队伍大多采用相同的处理器内核,因此,决定胜负的关键往往体现在软件算法的开发层面。例如,如何检索到最佳路径,如何在电脑鼠的速度与稳定性间找到平衡,以及如何从工程学角度优化电脑鼠的结构,这些都是参赛者必须考虑并不断完善的因素。

    以竞赛中最为常见的“试跑”环节为例。作为获得迷宫地图的唯一方法,电脑鼠必须在规则允许的情况下,尽可能多地获取迷宫信息,为最后冲刺作准备。因此,在试跑过程中,除了要对经过的单元进行线路标记外,还要选择一种合适的探测策略,经过“数据补全”、制作“等高表”、探求“可行路径”、寻找“最佳路径”等环节,才能最终取得优异成绩。

    活动现场,部分参赛学校的同学对本刊记者表示,电脑鼠要在最短的时间内完成冲剌,路径的选择至关重要。“选择步数少的路径是确定最佳路径的条件之一,但不是唯一条件。”因为电脑鼠在拐弯时,同样需要时间,所以要将拐弯次数加权后再加到步数中,以确定加权步数。即加权步数=步数+拐弯次数×拐弯权重,而拐弯权重则需要结合电脑鼠的结构和试跑确定。因此,要想获得最短的加权步数,就必须对电脑鼠的结构、转弯算法、搜索过程进行相应优化。

    另一个有趣的现象是,很多参赛队员在电脑鼠的速度与稳定性间产生了“纠结”的心态:过于求稳,影响速度;追求速度,则常会出现电脑鼠提前转弯或转弯不及时,从而碰撞挡板的情况。有指导老师认为,上述状况的产生很有可能因为:1.电池电量不足,导致电脑鼠失步,从而在运行过程中出现错误;2.跑道的问题。很多学生在电路时采用8×8跑道,而实际比赛则采用16×16跑道,这样就容易导致程序在测试过程中由于冲刺阶段速度设置过大,导致电脑鼠来不及转弯;3.电路环境的影响。例如室内的光线不均匀,电脑鼠传感器出现误判,导致碰撞事故;4.程序与硬件本身存在不稳定因素。

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