获奖等级：入围奖
设计者：王泽，刘槟铵，王万辉
指导教师：刘刚，云微
长春大学，长春，130022
模型设计与建立：根据大赛要求初步设计出了魔方机器人的模型，并建立了3D模型。魔方机器人（图131）主体由两个机械手构成，两手相互垂直，并与底座成45°。手指由联轴器将手臂舵机和手指夹持舵机连接而成，同时单片机产生PWM波控制电机（舵机）转动，每次舵机旋转90°来完成魔方的转动和翻转，并通过舵机的旋转完成魔方的夹持。
控制：单片机通过串口与PC端依照协议进行通信。每次PC端通过串口给单片机发送一个旋转指令，当单片机接收到PC端的指令后控制电机按指令旋转。(www.xing528.com)
图像识别及解决方案：电脑通过USB端口连接摄像头，通过OpenCV设置摄像头获取图片文件的大小与格式。然后使用色阶梯度算法缩小并保存图片为3×3像素，每一个像素代表一个魔方色块。发出指令操纵机械臂，按一定顺序翻转并扫描魔方的六个面，储存颜色矩阵数据，通过矩阵转置和中心色块识别将颜色矩阵转化为坐标方向矩阵，将方向矩阵使用Kociemba算法计算出解法，通过一个方向堆栈记录魔方各个面的状态，并通过六个机械臂组合动作函数进行魔方的还原。
总结：在进行机器人的制作以及调试等操作时遇到了不少问题，比如传输的命令丢失，手指（机械臂）无法准确旋转90°，机械结构不稳定等。所以在后期项目组同学还做了大量的调试工作，比如用光电开关解决命令在传输中的丢失问题。最终在不断解决问题之后，完成了魔方机器人设计。
亮点：本作品所有非标准件均由3D打印技术制作而成，相较于标准件及传统工艺加工的零件，具有精度高、易加工的优点。
图131 N.Ein魔方机器人
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