沈工智能机器人-解魔方机器人的设计与研究

获奖等级：入围奖

设计者：林旭喆，姜一鸣，康英淇

指导教师：李姿

沈阳工学院信息与控制学院，沈阳，113122

我们充分调研了解三阶魔方机器人的研究现状，在此基础上分析了现有解三阶魔方机系统的功能组成。本项目的目标是采用全部自主手动制作技术，自主设计并制作双臂解三阶魔方机器人（图146）。(www.xing528.com)

解三阶魔方机器人为竞技表演类机器人，属智能机器人的一种。它能够独立地像人类一样，针对三阶魔方的具体情况，以最快的速度完成对魔方的恢复。其智能化水平很高，同时解魔方的过程具有很强的观赏性。随着生活水平的不断提高，人们对机器人竞技表演的关注度也不断提高。研究解魔方机器人，既满足了人们生活娱乐的需求，同时也开发了人类的智力。同时，让机器人来完成解魔方这样复杂的任务，通过解三阶魔方的形式来训练机器人，使机器人的发展逐步朝更加智能化方向前进，为其代替人类完成更加特殊复杂的工作奠定基础。

魔方机器人主要由摄像头模块、控制部分、液晶显示器和机械臂结构共同组成。摄像头模块负责在颜色识别过程中获取魔方六个面的六张图片，STM32通过控制舵机让魔方旋转到特定的角度，液晶显示器是人和魔方机器人进行交互的界面，通过APP用蓝牙传送到单片机，从而通过控制机械臂动作来完成魔方复原的核心工作。

本项目设计的魔方机器人通过设计稳定的机械结构，采用当今世界上复原步数最少的Kociemba算法，优化传统的通过设定阈值的颜色识别策略，极大地提高了整个系统工作的稳定性。通过优化魔方复原指令解析算法，进一步减少了魔方复原指令解析得到的舵机执行步数。魔方机器人在复原魔方的快速性和稳定性两方面都达到了很好的效果。当然，我们的魔方机器人还存在着很大的优化空间，例如驱动部件可以采用稳定性更好、速度更快的步进电机。我们会继续优化我们的作品，做出复原魔方速度更快、稳定性更强的魔方机器人。

图146　沈工智能机器人