【摘要】：本项目的目标是针对现有魔方机器人所提供的解决方案，采用创新的机构设计技术，设计一种快速解魔方机器人——闪电双臂解魔方机器人。该双臂解魔方机器人有机械系统、控制系统和识别系统三个部分。通过团队合作，我们制作出了双臂解魔方机器人的样机，总成本只有700元。
获奖等级：入围奖
设计者：纪泽源，范思远
指导教师：唐晨，张茂云
长春理工大学，长春，130000
设计者充分调研了各种类型魔方机器人的研究现状，在此基础上分析了现有魔方机器人的功能组成。本项目的目标是针对现有魔方机器人所提供的解决方案，采用创新的机构设计技术，设计一种快速解魔方机器人——闪电双臂解魔方机器人（图134）。
该双臂解魔方机器人有机械系统、控制系统和识别系统三个部分。经团队合作成功设计了机械系统，采用双臂双指结构，手部能够旋转和摆动，转动魔方的动力来自57步进电机，扭矩达到了1.5N·m，保证转动魔方过程中不会丢步。动力由精密万向节传递，能大大减少主轴转动惯量。(www.xing528.com)
控制系统采用STM32微控制器，用Python编写上位机，通信方式为串口通信，下位机通过串口接收上位机发送的数据，用于控制各个电机和舵机的移动，因此系统的稳定性得到提高。识别系统采用开源视觉库OpenCV进行颜色识别，主要用于识别打乱魔方的六个面的颜色，并且在摄像头上增设偏振片以减弱光强的干扰，提高了色块识别的准确率。
团队对魔方复原算法也进行了改进，放弃速拧比赛中的层先法、CFOP等，利用计算机具有快速搜索的特点，采用三阶魔方上帝之数算法，将所有可能的打乱情况统一缩减到20步以内，使得魔方的复原速度大大提高。
通过团队合作，我们制作出了双臂解魔方机器人的样机，总成本只有700元。经过多次实验，平均解算时间控制在40s左右，最快可达20s。同时系统具有较高的稳定性，我们在系统中加入反馈，能有效减少出错的情况，正确率高达90%以上。
图134 闪电双臂解魔方机器人
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