【摘要】：获奖等级：入围奖设计者：郝健雄，刘沁翔，张皓指导老师：姜杉天津大学机械工程学院/微电子学院，天津，300350本项目设计了一款解魔方机器人。其次，相比于以往的解魔方机器人，在翻转过程的控制上我们采用动态数组来存储魔方色块的相对位置，减少了每一步中的复原步骤，很大程度上节约了时间。总体来说，结构精巧，系统稳定，较已有的双臂魔方机器人有很大的改善。图148宇宙魔方机器人
获奖等级：入围奖
设计者：郝健雄，刘沁翔，张皓
指导老师：姜杉
天津大学机械工程学院/微电子学院，天津，300350
本项目设计了一款解魔方机器人（图148）。在机械结构上，在抓取部分我们采用了独创的五指结构——复合二指机械手的设计，由一对夹持长指、一对夹持短指和一个限位短指组成，可以通过不同的开合组合以最少的自由度实现魔方的翻转。机械爪由舵机控制，可以实现快速夹持与放松。手腕部分由步进电机驱动，可以精确地实现90°翻转，兼顾效率与准确性。控制部分采用PC端上位机与Arduino下位机联合控制，运用OpenCV 3.0进行魔方色块识别，采用改进的群论算法求解魔方，将复杂问题进行分块简化。(www.xing528.com)
程序部分，首先，我们在翻转过程中加入了纠正步骤，解决了在翻转过程中由于误差积累所产生的问题，有着很大的容错率，成功率也获得极大提高。其次，相比于以往的解魔方机器人，在翻转过程的控制上我们采用动态数组来存储魔方色块的相对位置，减少了每一步中的复原步骤，很大程度上节约了时间。在制作过程中，关键零部件我们采用3D打印的形式制作，有利于缩短设计与改进的周期。
通过实际实验发现，机械结构上的夹持部分可以轻松快速地实现魔方六个面的翻转，限位部分可有效减少结构震动带来的干扰，整体没有干涉现象，运动过程中表现十分稳定，极少出现卡顿、掉落等失败情况。改进的群论算法表现优异，运算速度较以往有很大提高。修正步骤效果明显，可以有效修正每步误差积累导致的偏移、错位现象。总体来说，结构精巧，系统稳定，较已有的双臂魔方机器人有很大的改善。
图148 宇宙魔方机器人
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