《解魔方机器人的算法与结构研究》。
机器人解魔方
机器人解魔方
库尔Core
【期刊名称】《《科学FANS》》
【年(卷),期】2014(000)009
【摘要】魔方很流行!自从国内魔方圈颇有名气的贾立平（千年）同学登陆“最强大脑”节目，并成功挑战了水下盲拧魔方之后，网络上更是掀起了一股“魔方热”。【总页数】4页(P24-27)
【作者】库尔Core
【作者单位】
【正文语种】中文
【相关文献】
1.项目教学在机器人研究性学习中的应用--以乐高EV3搭建解魔方机器人结构和
程序算法探究为例 [J], 梁宏
2.基于二阶段双向搜索的解魔方机器人系统 [J], 张金龙;邹裕龙;杨斌;姚灿杰;郑耀
宗
3.基于Arduino的两臂两指解魔方机器人的实现 [J], 张光辉; 张昆明; 任宣宇; 唐
日成; 宋伟
4.基于Kociemba算法的双臂解魔方机器人还原算法研究 [J], 卢桂萍;程开;罗泽奇;吴荣鑫;陈永键;康诗铄
5.解魔方竞赛机器人设计 [J], 玉健鸿;李品;张帆;史颖刚;刘利;谷芳
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乐高MINDSTORMS EV3软件程序模块开发
乐高MINDSTORMS EV3软件程序模块开发
李润成
【期刊名称】《中国信息技术教育》
【年(卷),期】2018(0)20
【摘要】乐高MINDSTORMS EV3机器人产品被广泛用于开展STEAM和创客教育,然而该产品的电子模块数量相对较少,目前虽有教育者制作新的电子模块,但因为没有对应的程序模块,难以用于教学.因此,本文首先介绍了EV3编程软件和开发软件,然后剖析程序模块的组成内容,最后对每一要素给出具体实现方法.
【总页数】4页(P73-76)
【作者】李润成
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】G40-057
【相关文献】
1.项目教学在机器人研究性学习中的应用--以乐高EV3搭建解魔方机器人结构和程序算法探究为例 [J], 梁宏
2.PID控制器在乐高EV3巡线程序中的应用 [J], 才奕
3.关注细节,耐心坚持
——乐高EV3巡线小车调试感悟 [J], 陈若鑫;陈怀宇
4.NI与乐高玩具强强联手，全新LabVIEW工具包现可应用于新一代乐高
MINDSTORMS NXT玩具机器人系统 [J],
5.STEAM理念下小学乐高EV3机器人教学课例研究 [J], 黄璐
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毕业设计开题报告 基于STM32单片机的魔方机器人设计
青岛理工大学毕业设计（论文）开题报告
题目名称：基于STM32单片机的魔方机器人的设计学院：机电学院
专业：电气工程及其自动化
学生姓名：XXX
学号：XXX
指导教师：XXX
职称：教授
2019年12月17日
毕业设计（论文）开题报告
二、研究内容
1．主要研究内容、目标及拟解决的关键问题
（1）研究内容
①功能设计：魔方机器人通过STM32单片机控制8个舵机，独立完成魔方的抓取、转体、以及单个面的旋转等功能。通过颜色识别程序扫描魔方状态，实时传输给单片机，了解魔方复原过程，控制舵机进行对应的转动，从而复原魔方；
②机械结构设计：机械部分首先通过CAD软件画出机械抓手、支架等单个部件的雕刻图，使用雕刻机雕刻。材料选择亚克力有机玻璃作为主要材料。另外使用四组滑轨滑块用来控制机械臂的前进与后退，从而控制是否握持；
③硬件设计：硬件电路设计部分包括STM32配置电路部分、电源部分、舵机控制部分等；
④软件设计：软件部分包括STM32控制主程序、不同模块的子程序和各个模块的子程序等；
⑤设计完成后用AltiumDesigner10软件画出系统电路的原理图进行实物制作调试；系统测试：利用测试环境对设计的终端进行测试，统计测试结果改进监测终端。
（2）研究目标
设计出一款可以将任何混乱程度的三阶魔方还原的魔方机器人，相对于以往的魔方机器人，在多个方面做出优化设计，使得机器人在稳定性和复原魔方的快速性方面达到更好的效果，通过颜色识别程序扫描魔方状态，实时传输给单片机，了解魔方复原过程。通过STM32单片机控制8个舵机，独立的完成魔方的抓取、转体、以及单个面的旋转等功能。对于精度要求极高的机械部分，采用亚克力雕刻组装来完成。最终可以成功的复原任意打乱的魔方。
AI机器人在人工智能领域的算法与模型研究
AI机器人在人工智能领域的算法与模型研究人工智能（Artificial Intelligence，简称AI）机器人在当今科技领域中扮演着越来越重要的角色。AI机器人的算法与模型是实现其智能化的关键。本文将探讨AI机器人在人工智能领域的算法与模型研究的相关内容。
一、算法研究
AI机器人的算法是实现其智能化的核心。在人工智能领域中，有以下几种常见的算法：
1. 机器学习算法
机器学习算法是目前应用最为广泛的算法之一。其通过给机器提供大量数据并进行学习，从而让机器具备某种能力，如识别图像、自然语言处理等。在机器学习算法中，常见的有决策树算法、支持向量机算法、神经网络算法等。
2. 深度学习算法
深度学习算法是机器学习算法中的一种重要分支。其通过构建神经网络模型来实现对复杂问题的学习与处理。深度学习算法的特点是具有多层次的神经网络结构，能够自动提取特征并进行有效的分类与识别。深度学习算法的典型模型包括卷积神经网络（Convolutional Neural Network，简称CNN）和循环神经网络（Recurrent Neural Network，简称RNN）等。
3. 遗传算法
遗传算法是一种模拟自然界遗传机制的优化算法。其通过模拟进化过程中的基因交叉、变异等操作，逐步搜索最优解。遗传算法广泛应用于复杂优化问题，如路径规划、参数优化等。
二、模型研究
AI机器人的模型是实现其智能化的框架。在人工智能领域中，有以下几种常见的模型：
1. 专家系统模型
专家系统模型是基于专家知识的一种推理系统。其通过获取领域专家的知识，并构建相应的推理规则和数据库，从而实现问题的诊断、决策等智能化过程。
魔方数学原理以及解法演变历程回顾
魔方数学原理以及解法演变历程回顾
魔方，也被称为魔方立方体、魔方方块，是一种拼图玩具，由三维立方体组成，每个面上有不同的颜色，挑战者的目标是将魔方的每个面都恢复成同一种颜色。自魔方被发明以来，它吸引了无数数学家和谜题爱好者的兴趣，魔方数学原理的研究也因此而诞生。
魔方的解法可以追溯到20世纪70年代，当时匈牙利的鲁比克教授发明了这个
玩具。起初，鲁比克教授打算设计一个机制复杂的谜题，但他万万没有想到的是，这个看似简单的玩具最终成为了一道数学难题，引起了全球范围内的研究热潮。
早期的魔方解法方法以暴力搜索为主，也就是尝试所有可能的移动组合，直到
找到一种恢复到初始状态的解法。这种方法非常耗时，需要进行大量的反复尝试，不适合于解决速度问题。然而，正是这种暴力搜索的方法，使得魔方解法这一领域开始了追求更高效解法的探索。
1981年，美国的著名计算机科学家迪奥·科纳斯提出了一个基于组群理论的复
杂性分析模型，被称为魔方问题的驱动程序。这一模型为解决魔方问题提供了一种新的思路。科纳斯发现，魔方有可能通过将其分解为特定操作的乘积，而达到恢复到初始状态的目标。
他的研究成果进一步推动了魔方解法的发展。随后的几十年里，全球范围内的
数学家和爱好者们利用数学原理和算法研究魔方的解法，探索魔方数学原理的奥秘。
以凯琳目标为例，它根据魔方三层的状态为基础，提出了一种实用且高效的解法。凯琳方法将魔方的恢复分为四个步骤：交叉、底角、底棱和顶层。这个方法基于分层思想，通过将整个过程分为几个阶段，逐步恢复魔方。
另一个著名的解法方法是弗里德里希方法。弗里德里希方法是一个快速解法方法，其目标是在尽可能短的时间内，通过最少的步骤完成魔方的还原。这个方法基于预定义的顶层算法和层次变换，能够在很短的时间内找到最优解。
筒型六轴解魔方机器人装置、系统及使用方法[发明专利]
![筒型六轴解魔方机器人装置、系统及使用方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/41ab433b240c844768eaeeb2.png)
专利名称：筒型六轴解魔方机器人装置、系统及使用方法专利类型：发明专利
发明人：陈志澜,王银,刘长青
申请号：CN201811639891.X
申请日：20181229
公开号：CN109571500A
公开日：
20190405
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种筒型六轴解魔方机器人装置、系统及使用方法，装置包括筒状支撑、底部卡盘、顶部卡盘、四个滑台和六个电机，其中：筒状支撑内部空间用于容纳魔方，侧壁设有
呈“十”字型分布的四个通孔；六个电机分别为四个侧面电机、一个顶部电机和一个底部电机，均由电机本体和联轴器组成；四个滑台分别与四个通孔匹配设置于筒状支撑外侧壁上，用于四个侧面电机的移动和固定，使四个侧面电机的联轴器穿过通孔与魔方的四个侧面连接；底部卡盘和顶部卡盘分别用于固定底部电机和顶部电机。与现有技术相比，本发明简单易制作，装配方便，方便展览，运转可靠，适用性范围广，成本低，易于学生掌握还原魔方原理和和软件二次开发。
申请人：上海建桥学院
地址：201306 上海市浦东新区沪城环路1111号
国籍：CN
代理机构：上海科盛知识产权代理有限公司
代理人：林君如
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基于ARDUNO单片机的魔方机器人解决方案
基于ARDUNO单片机的魔方机器人解决方案
作者：唐日成宋伟李泽萱滕旭阳郑艺彬
来源：《电脑知识与技术》2018年第17期
摘要：本设计由特定摄像头作为颜色识别系统，采用两机械臂的操作方式，以机械爪作为操作设备，对魔方进行还原的操作。机械控制作为解魔方机器人的核心模块之一，是机械结构与算法的桥梁。
关键词：Arduino单片机；魔方算法；机器人
中图分类号：TP302 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）17-0267-02
机器人技术的不断发展与进步，可以说是各项科学技术共同发展所得到的一个综合性的结果，同时，机器人这门科学技术对社会经济的发展产生了一个巨大的推进作用。它的发展主要归功于在第二次世界大战中，各国加强了经济的投入，同时也就就推进了本国的经济的发展。同时，科技的发展也是人类发展的一个必然结果，机器人技术当然也就是科技发展的一项产物。另一方面，这也是人类生产力需求的必然结果。随着社会的发展，对这个世界，对自然的更多的认识，在人力不可达到不可完成的对自然改造的情况下，科技发展，机器人技术的发展就成为人类的一个客观需要。本设计将完成既可以用于教育行业作为典型的机器人教学教具，它还可以用于娱乐业作为显示和性能的机器人，并且还可以产生一些经济效益。魔方机器人的解决方案是利用数字舵机的颜色识别和精确控制。对于解魔方机器人，控制系统就如同人的神经中枢，它起着承接算法与机械结构的作用。本文将从机械控制部分进行论述。
1 初步设计分析
世界各地的公司和魔方爱好者都生产了各种魔方机器人，最快的解决魔方机器人"SUB1重装"0.637秒恢复三阶魔方，并创造吉尼斯世界纪录的魔方。机器人由麻省理工学院（麻省理工学院）研究由Ben Katz和Jared Di Carlo创建，他们采用了摩根交叉直线电机。这种电机具有高速、高精度、和高扭矩的特点，但价格比较昂贵。此次我们打算设计一款低成本，简单并且体积较小的解魔方机器人。我们以图像传感器作为识别工具，使用两个机械臂作为魔方的反转和旋转的操作工具。控制部分采用四个转向机构来控制机械手的转动和机械爪的抓取。阿杜诺控制舵，实现算法与机械动作的结合。由于体积较小所以需要对于抓取的精度和舵机转动的速度要有比较精确的操控。图1是控制流程图。
第8章 解魔方机器人设计
目录
3.本项目1和22项为特殊定制件。需要同学们注意相 关的细节问题，以免由于个人疏忽造成不必要的经济损 失。
4.第36项是STM32系统的专用仿真器，仿真器购买 时需注意对应的型号和相应配置，如果型号和stm32开 发板不匹配则无法进行数据的下载和导入。
8.3 机械零件设计
以下为亚克力定制工程图，因为考虑项目整体的可塑 性和便携性，不建议用钢板、塑料等其他材料。选用亚克 力板作为本设计的底盘是因其材料具有较好的透明性、易 加工、不容易变形，表面光泽度较高，成本相对较低等优 点。
耗，这个还需要数据的测试。 为了测试以取得最优模 型，我们增加了“限时取解”的逻辑：让 Kociemba 算 法连续运行 t 秒的时间，获取得到最优解，然后通过 对比寻找最优解的时间消耗 与最优解带来的的时间收 益，来判断“限时取解”是否是一种可行的方法。测试 过程中，我们取限制时间 t 为 0.4S 和远大于 0.4S 的时间，如 5S，同时我们统计 出每次运行算法得到的 复原公式对应的舵机步数。
图8-14下位机连接图
魔方研究报告
魔方研究报告
摘要：
本研究旨在调查不同年龄组与不同魔方玩家在解决魔方的时间、次数以及算法使用方面的表现。针对样本进行实验检测后，我们
发现年龄与魔方解决时间呈负相关，其中50岁以上的玩家解决时
间最长。而次数与时间呈正相关，初学者需要更多的时间进行练习。对于算法使用方面，我们口头询问并记录数据，发现高手们
更加倾向于自己编写算法，而初学者则多使用互联网上的资源。
简介：
魔方是一款由匈牙利发明家埃尔诺·鲁本·埃尔内斯特·鲁本（Erno Rubik）于1974年推向市场的益智玩具。随着时间的推移，魔方已经成为广受欢迎的竞技项目之一。魔方有三种不同的尺寸：2x2，3x3以及4x4，其中3x3魔方最为流行，也是我们本研究的
探究对象。
方法：
我们在不同年龄组和不同经验水平的魔方玩家中问题样本，并
记录其解决时间、次数以及算法使用情况。我们在实验开始前告
知被试了解我们的实验目的并取得他们的同意。所有实验都在同
一房间中同样的环境条件中进行。
结果：
我们发现年龄与魔方解决时间呈负相关，其中50岁以上的玩
家的平均解决时间是4分钟，而18岁以下的玩家平均解决时间不
到1分钟30秒。而对于次数以及时间呈正相关，初学者需要更多
的时间进行练习。平均来说，初学者需要尝试40次解决一个魔方。对于算法使用方面，我们口头询问并记录数据，发现高手倾向于
自己编写算法，而初学者则多借助互联网上的资源。我们还发现，18岁以下的玩家更易选择大众方法来解决魔方。
讨论：
我们的实验结果表明，魔方的解决时间、次数以及算法使用方
面受到不同年龄组以及经验水平的影响。解决魔方需要大量的练
一种双臂魔方还原机器人机构设计
设计与开发2021年第1期（第34卷，总第171期）-机械研究与应用-
doi：10.16576/ki.1007-4414.2021.01.029
一种双臂魔方还原机器人机构设计
阮嘉宏，翁涌杰，俞龙杰，邹赵渭，储博凯，陈龙，江晓亮
(衢州学院机械工程学院，浙江衢州324000)
摘要:针对机器人仿人还原魔方智能化，提出了一种双臂二指型还原魔方的机器人机构设计方案。设计中包含机械臂结构、气动手爪、识别结构、框架结构等部分。手爪利用气缸与步进电机作为夹持与旋转的动力源，优化了魔方还原机器人尺寸、机械响应速度，同时降低了制造成本。结构搭建采用铝材框架式，减轻了整体重量，加强机器人结构强度，降低机械振动，提高还原动作准确度。
关键词：魔方；机器人；机械臂
中图分类号：TP242.2文献标志码：A文章编号:1007-4414(2021)01-0096-03
Mechanism Design of a Double-Arm Rubik's Cube Reduction Robot
RUAN Jia-hong,WENG Yong-jie,YU Long-jie,ZOU Zhao-wei,CHU Bo-kai,
CHEN Long,JIANG Xiao-liang
(School of Mechanical Engineering,Quzhou University,Quzhou Zhejiang324000,China) Abstract:Aiming at the intelligentization of the robot to restore the Rubik's cube by imitating human beings,this paper proposes a design scheme of the two-arm and two-finger type robot mechanism to restore the Rubik's Cube.The design includes mechanical arm structure，pneumatic gripper，identification structure，frame structure and other parts.The gripper uses a cylinder and a stepping motor as the power source for clamping and rotation,optimizing the size of the Rubik's cube reduction robot,reducing the mechanical response speed and the manufacturing cost.The structure adopts aluminum frame type,which reduces the overall weight，strengthens the strength of the robot structure，reduces mechanical vibration，and improves the accuracy of the restoration action.
好奇解魔方机器人
好奇解魔方机器人
版本信息：
1.1 在1.0的基础上增加了自动颜色校正，优化了执行程序，增加模拟魔方变化配置
1、技术背景
看了网上的各种乐高的解魔方机器人，参照着做了，但是结果总是不尽如意，分析起来存在如下问题：
1.在进行魔方旋转时，没有通过软件或者硬件手段对旋转的角度进行校正。
如果采用分层复原算法，对于一般的魔方，大概有100多步，再转换成魔方机器人能够操作的步骤，大概有300多步，要完成300多步的准确操作，在没有人工干预的情况下，对于NXT控制的电机来说基本是不可能的。
至于其它求解魔方的更优算法，目前网上我还没有找到公开的资料，如果哪位大神，能够有更好的算法，希望不吝赐教。
2.在复原魔方时只是单纯的通过蓝牙驱动电机，关于蓝牙驱动电机的每个命
令，我都进行了测试，效果都不太理想，很难将电机控制到比较精确的位置。特别是在同时驱动两个电机协调运行的时候，我采用过定时器和和多线程的方式。但是都没有达到 MINDSTORMS控制电机的效果。这样的结果只会导致软件对硬件的依赖性强，系统的可重复性差。
3.在进行复原操作时没有图形模拟，对于300多步的操作，如果没有仿真模
拟，用户等了20多分钟，只是看着机器人对魔方翻来覆去的操作，感觉心里还真没有底，因为中间如果错了一步，则最终结果就完全不一样。
针对上面的问题，我们对David Gilday搭建MindCuber的解魔法的机器人进行了改进，并且开发了相应的软件，好奇解魔法机器人解决了如下问题：
1.在进行魔方的旋转操作时，通过机械的手段进行了位置矫正，使得魔方总
新型解魔方机器人系统设计与研究
新型解魔方机器人系统设计与研究
摘要
随着未来科技的发展和应用，机器人技术日益成熟，其应用在许多方面表现出色。本文研究了一种新型解魔方机器人系统，并提出了系统的整体设计方案。首先，对解魔方机器人进行了系统分析，结合需求分析，确定了系统设计的基本要求。其次，根据系统要求编制硬件电路方案，并采用C语言开发解魔方算法，调试硬件电路和软件程序，完成解魔方机器人系统的设计。最后，进行了实验验证，验证了系统的可行性，表明该系统设计满足解魔方机器人系统的基本要求。
关键词：机器人技术；解魔方；电路；算法；设计
1.绪论
随着未来科技的发展和应用，机器人技术日益成熟，其应用在许多方面表现出色。机器人是一种具有自主理解能力的电子系统，可以实现自动智能操作[1]。机器人技术具有体积小、操作正确率高、速度快等优点，在精密制造、重复劳动、危险任务等方面得到了广泛应用[2]。
魔方游戏是世界上最受欢迎的益智游戏之一，其运动机制特别复杂，涉及大量的算法和知识，是一项智力挑战[3]。尽管目前从小孩到成年人的许多人都喜欢玩魔方，但大多数人不能在短时间内自己解决魔方，也许会面临困难。
魔方游戏算法解析和挑战
魔方游戏算法解析和挑战
在现代科技迅速发展的时代，人们对于游戏的追求也开始变得
多样化。在电子游戏和手机游戏逐渐流行的同时，仿佛也有一种
传统玩具游戏的复活，那就是魔方游戏。魔方游戏作为一种古老
的智力玩具，曾经在世界各地掀起了巨大的热潮，而现在，它又
重新被年轻人关注和挑战。然而，很多人对于魔方游戏的解法和
算法并不熟悉，所以在这里，我们将对魔方游戏的算法进行解析
和挑战。
一、魔方游戏的背景和类型
魔方游戏也叫魔方或Rubik's Cube，是由匈牙利人鲁比克于
1974年发明的。魔方游戏的形状是一个3x3x3的正方体，每个正
面都由9个小正方体组成，共计有26个小正方体。每个小正方体
可以沿着3个方向的轴心旋转，每个面都可以顺时针或逆时针旋转。魔方游戏的初衷是为了让人们通过此游戏锻炼智力和想象力，同时对于空间几何的理解也有了更深刻的认识。
魔方游戏的种类繁多，其中最常见的是3x3的魔方，还有4x4、5x5、7x7的变种。此外，还有金字塔魔方、时钟魔方、斜转立方
体等奇形怪状的魔方，让人们玩起来更加刺激和有趣。
二、魔方游戏的挑战和趣味
魔方游戏的规则很简单，就是把同一面的9个小正方体颜色组
合整齐，还原成一面完整的颜色块。但是，仅仅这样的规则并不
足以削弱魔方游戏的难度和挑战。魔方游戏的复杂性主要体现在
它的种种可能性和变化性上，几乎有无数种可能的状态和步骤，
甚至有人曾计算过，3x3魔方游戏的状态总数高达43252003274489856000种，其超过教科书上所能打印的数字总和。而且，在玩家理解魔方游戏的最基本算法以后，接下来的挑战便
解魔方机器人
解魔方
第一章：引言
1.1 背景说明
描述魔方游戏的流行和对人类解魔方速度的挑战，以及解魔方
的需求。
1.2 目的
解释本文档的目的，即提供解魔方的详细说明和使用指南。
1.3 范围
确定本文档涵盖的解魔方的功能、操作指南和技术规范。
1.4 参考资料
列出与解魔方相关的任何参考资料，如技术手册、用户反馈等。
第二章：概述
2.1 特点
描述解魔方的外观特点、硬件配置和功能特性。
2.2 工作原理
解释解魔方如何通过传感器和算法来实现解魔方的能力。
2.3 系统要求
说明在使用解魔方时所需的硬件和软件要求。
第三章：使用指南
3.1 装配和设置
提供解魔方的安装和设置说明，包括组装过程和在软件上进行
初始化的步骤。
3.2 操作步骤
详细说明解魔方的操作步骤，从开始到完成解魔方的过程。
3.3 故障排除
列出常见问题和解决方法，以帮助用户解决操作过程中可能遇
到的问题。
3.4 维护和保养
提供维护和保养的建议，包括清洁、更换零件等。
第四章：附件
4.1 部件清单
提供解魔方所需的部件清单。
4.2 技术手册
在此处添加技术手册的或概述，以便用户深入了解的工作原理。
第五章：法律名词及注释
在此处解释本文档中涉及的法律名词及其定义，以帮助读者更好地理解相关内容。
第六章：结束
---
1.本文档涉及附件：部件清单，技术手册等。
2.本文所涉及的法律名词及注释：无。
机器人解魔方,只需要 1.019 秒
机器人解魔方，只需要 1.019 秒
你一定玩儿过魔方吧，有时候打乱的魔方花上一整天的功夫都没办法还原。如果有人能在一分钟内快速还原，那一定是大神级别了。不过最近，软件工程师 Jay Flatland
和 Paul Rose 研发了一款会玩儿魔方的机器人，它解魔方的速度奇快，最短只需
要 1.019 秒。
从下面的视频里，你可以看到这个聪明的机器人解魔方的过程。在这个视频里，工程师打乱了四次魔方，而机器人几乎是一眨眼的功夫就把魔方恢复了原状，分别只用了1.196 秒；1.152 秒；1.047 秒和 1.019 秒。可以看出，这款机器人解魔方的速度一直很快，保持在 1 到 1.2 秒之间。
你可能会好奇这款机器人的构造。它主要是由步进电机， 3D 打印的框架以及 4 个 USB 摄像头组成。摄像头连接上电脑之后会扫描魔方，了解整个魔方的结构状态，再接着把信息发给 Kociemba 魔方算法，机器人在接到指令后可以快速完成动作。只有这 4 个摄像头都能正常工作的时候，这个机器人才能开始操作。因此在准备工作中，需要把镜头盖上，然后手工打乱魔方。同时有一点也与人类直接移动魔方不太相同，可能还有点“作弊”的嫌疑：机器人需要在魔方每一面的中间钻四个孔，这样才能操纵它。
CUBESTORMER 3
Lucas Etter 打破记录现场
目前 Jay 和 Paul 正在申请吉尼斯世界纪录，因为他们的这个机器人已经打破
了 2014 年由另一台魔方机器人“ CUBESTORMER 3 ”保持的 3.253 秒的世界纪录。当时 CUBESTORMER 3 依靠的是一部 Samsung Galaxy S4 作为大脑，外部被乐高玩具模块包围。而人类解魔方的世界纪录保持者是美国 14 岁的男孩 Lucas Etter， 他的记录是 4.904 秒。
魔方教研室
善 了单 纯腿式 、 轮式等 机 器人只 能适 应特 定地 面环 境 或行 走效 率
低 的情况 。 大大提 高 了机器 人的 实用性 和探 测效 率。
。 ～ ｌ０
…
作者姓名： 磊、 綮、 康 岑 毛华超、 邵一楠、 丹 冯薯
所在院系．匕 ｊ京航空航天大学机械工程及自动化学院
空大委政詈０３ 航学 錾编：８３ 天团 。３ １２ ０ ０
器 人 绘 图 高效 、 确 。 其 适 用 于 替 代 人 进 入 危 险 区域 进 行 地 准 尤
形 探 索和 地 图绘 制 的 场 合 ． 少 不 必 要 的 人 员 伤 亡 。 项 目具 减 本 有 很 强 的军 民两 用 性 。 用 前 景 良好 。 应
作者姓名
所在院系
⑧ 京窒ＶＩ 歹ＡＵＥ学 Ｂ Ｙ ＮＮＲ Ｅ亢ＩＳ ＩＧ Ｔ Ｈ 航大 天
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关于我们
这个学期对于我们魔方组的四个人来说，应该是 变化最大的一年。我们从对代码充满茫然的技术 白痴变成了可以差不多读懂一整本代码的英语学 霸，从面对整箱零件无所适从到现在有了自己的 萝卜头，甚至还有一些“技术宅拯救世界”的小自 豪。在这半年中，我们磨合了各自的棱角，一起 发现并探索那些古怪的问题，培养了自己独立发 现并解决问题的能力。我相信这半年的自主研学， 以及在这半年中所学到的各种知识，任何经历都 会是我们今后人生中的一笔宝贵的财富
我们的mindcuber❤❤❤
Same & Different
关于结构那些不得不说的故事· 1
萝卜头结构非常不合理的一个地方就在于 萝卜头的机械手臂改变魔方面的原理是夹取 所以每一次手臂都要达到一个确定的角度，这 种方法的可控性地，因此实验的成功率也因此 受到影响，但是Mindcuber采用的是上下翻转 魔方的方式，提高了实验的可控性，，因此实 验的成功率较高。
我很丑但是我很实用
关于算法那些不得不说的故事· 3
虽然我们组的魔方算法设计顾问很早以前就 已经着手于算法的研究了，但是由于中间我 们改变了研究方向因此原先的算法与mindcuber的算法在一定的还原顺序是存在在一定 出入的。经过与我们组算法顾问的交流我才 知道其实mindcuber虽然只是在顺序上做了 调整但是却比我们这个简单的算法减少了大 约有近两百步。
真正的手写算法草图（看起来好高深）
那些关于真正的算法不得不说的故事· 4
现在我们要向大家介绍一下mindcuber的真正 算法。通过RGB颜色传感器读取颜色后，选取 任意一个面，拼出三个立面的四个角块，再在 拼出相邻的两个竖直块，还原出两阶之后，最 上面一层的拼法就是最原始的三阶魔方还原。
关于调试不得不说的故事· 5
关于感谢
感谢无私给予我们无限技术帮助并不求回报，远 在海外的David先生 感谢一直认真指导我们几个技术白痴并教授我们 研究方法的王德庆老师 感谢给予算法支持的蒋子豪同学 感谢我们四个人的一路陪伴，今天的快乐离不开 每一个人的努力 感谢大家给予我们的帮助 真的 谢谢你们。
哎呀 又卡了
终于将前期准备做好后，我们开始了第一次的 实验，但不得不惭愧的说刚开始的几次试验效 果很不理想，究其原因，我们发现这次的问题 主因并非机器人而是魔方。市场上有两种最主 要的魔方，一种是白底浅色魔方，一种是黑底 深色魔方，而颜色传感器对于黑的魔方的颜色 辨识更为敏感，原因是黑底魔方的色差较大， 容易分辨。但我们实验时用的却是浅色魔方因此 机器人在读完白色中心块后就静止了。
这夹子老是松 干脆拆了吧
关于结构那些不得不说的故事· 2 既然有让人省心的地方，那么mindcuber也不 例外有让人操心的的地方，譬如底座问题。我 们使用的魔方与底座其实并不百分百吻合，这 就使得每次手臂将魔方翻转后，魔方就会在底 座中左右摆动，这就影响了机械手臂的翻转， 同时对于刚一开始颜色的读取也存在影响。因此 我们对于机器人的底座进行了改装（用软塑料 将底座的空隙填补好）虽然并不是那么的美观 但不得不说真的是效果显著。
研究进行学习。前期我们查阅资料包括
书籍,我们组百度文库程序学习的是机器人大神
David Daylid所编写的Mindcuber。
研学过程
前期研究 萝卜头
中期研究 mindcuber
后期 总结，反 思
前期研究
前期我们首先研究的是网上最为普通的解魔方机器人，俗称——萝卜头。
正在一步步成长的萝卜头
改变
萝卜头可以算的上是我们小组的第一个智慧的 结晶，但是在之后的实验研究中萝卜头却暴露 出了许多问题。比如机器人的手臂与魔方中总 有一部分空隙但是改进后的手臂又无法成功夹 起魔方，实验的成功率过低。最后经过协商我 们决定放弃这个方案，改用由大神David创造的 mindcuber。一切再次从零开始，Mindcuber 这个称为记忆立方体的机器人，就是这场全新 旅程的出发点。
关于调试那些不得不说的故事· 6
总结魔方的教训后，我们又一次开始试验， 而这时机器人又罢工了。之后，我们上网 查询后才知道，光线对于机器人色彩的识 别能力影响也是比较大的在光线过于明亮
或是过于黑暗的地方都不适宜机器人读取
颜色，因为辨识率过低。
关于Mindcuber不得不说的故事· 8
学习mindcuber后，大家都对于机器人 的结构设计，算法的编写，代码的编写 等方面有了较大的收获。Mindcuber是 一个非常厉害的程序与机器人，而我们 这短短的一个学期，说实话也只是接触 了皮毛，如果仔细思考这里还有许多值 得探究的方面，比如说，对于程序我能 否想出更好的方法，减少还原步骤呢。 这些问题都是非常有价值的。仔细研究 一定会比现在收获的更加巨大。
解魔方机械人的 结构与算法研究
总结回顾
活动次数 时间(_小时_分)
小组讨论 1
资料查阅 1 开题报告 1 外出调查 0 2 实验 5 制作
45分
45分 45分 1小时30分 3小时45分
数据处理 4 2 其它
合计
3小时
1小时30分
摘要
本小组课题为《解魔方机器人的算法与 结构研究》。主要是围绕乐高魔方机器 人的搭建，编程和解魔方机器人的算法