【摘要】：获奖等级：入围奖设计者：王万辉，刘槟铵，姜童指导教师：徐大伟，孙向阳长春大学，长春，130022本项目设计的TORNADO魔方机器人使用图像识别技术，通过算法设计以及单片机控制完成解魔方的过程。首先，将魔方6个面的坐标数组初始化。魔方机器人采用手指气缸作为气动夹持机构，采用高精度防烧舵机作为旋转机构，使用空气压缩机作为气源，通过电磁阀控制气动回路来实现手指气缸的开合。图133TORNADO魔方机器人
获奖等级：入围奖
设计者：王万辉，刘槟铵，姜童
指导教师：徐大伟，孙向阳
长春大学，长春，130022
本项目设计的TORNADO魔方机器人（图133）使用图像识别技术，通过算法设计以及单片机控制完成解魔方的过程。在硬件条件受到限制的情况下，通过理论分析和实际测试，合理应用技术、调整参数、控制外部环境变量的方式使颜色识别的准确性达到一个较高的水平。(www.xing528.com)
首先，将魔方6个面的坐标数组初始化。坐标数组用于保存魔方每个面中心颜色（ASCII码形式）的变化。机器人通过推和转的动作将要扫描的面翻到顶面，然后通知电脑获取图像，直到6个面的信息采集完毕，然后等待接收电脑向它发送命令。算法的实现运用Python语言，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，将方向矩阵传入基于Kociemba的解魔方算法，并计算出实现魔方还原的步骤，通过串口通信传输给单片机。在控制部分使用的是STM32单片机，STM32单片机接收上位机指令并控制手臂部分的高精度舵机和电子开关，使机械臂准确地旋转90°和快速开合。魔方机器人采用手指气缸作为气动夹持机构，采用高精度防烧舵机作为旋转机构，使用空气压缩机作为气源，通过电磁阀控制气动回路来实现手指气缸的开合。相比于其他舵机夹持结构，气动夹持有着速度快、稳定性高、控制方便等优点，且便于控制夹持力的大小，不会出现夹持力过大而把魔方损毁的情况，更不会出现因夹持力不足而使魔方掉落或者失稳造成解魔方失败的现象。
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133 TORNADO魔方机器人
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