魔方机器人 开题报告

该软件支持tcp-ip协议，可利用此 协议进行通信。 2.利用vc++6。0向浏览器发送相 关语句即可实现软件对魔方颜色的 识别和解法的生成 3.生成的解法保存在一个网页文件 中（html格式）,从网页文件中即 可提取解法
单片机
1、将相应解法步骤翻译
为各电机转动步骤 2、实现单片机对8路舵 机的控制 3、与上位机配合，转动 停止时进行颜色识别
6.魔方机器人发展现状
• 1.四手机构
• 2.二手机构 • 3.六手机构 • 4.三手机构 • 5.上下两手机构 • 创新：五手机构
3.原理介绍
1、颜色识别 魔方有红、橙、白、黄、蓝、绿六种颜色，魔方 复原软件CE兼具有颜色识别功能 2、软件计算 颜色识别结束后，采用CE算法，生成魔方转动步 骤的代码 3、单片机控制 单片机将魔方解法代码转化为相应电机的转动步 骤 因只需进行90度或180度转动，故选用舵机 4、机械转动 通过“四手”结构和“导轨滑块结构”提供空间 八个方向的自由度实现魔方的还原。

2.机械导轨与滑块之间利 用塑料条防止滑块左右晃 动
3.导轨上喷适量D39减小摩 擦。

6、滑块
1.滑块和导轨配套
使用舵机通过钣金 成型的铁片固定在 滑块上 2.滑块同时与后方 舵机通过铁片相连 进行传动
导轨、滑块、抓手及固定件 整体结构
如何与软件进行通信？
1.我们要做的就是与软件进行通信。
5.项目时间规划
• • • • • • 2014.4.30 至 2014.5.30 2014.5.30 至 2014.6.30 2014.6.30 至 2014.8.30 2014.8.30 至 2014.10.30 2014.10.30 至 2014.12.30 2014.12.30 至 2015.2.30 助功能） • 2015.2.30 至 2015.5.5 查阅资料，确定机械结构 机械部分设计及确定 软件部分的编写与开发 嵌入式编程及调试 组装并完成主要功能 显示器及计时器部分（辅 再次调试，加以完善
魔方机器人就是还 原魔方的机器人。 给定任意一个打乱 的三阶魔方均可还原。
作品简介
通过颜色识别，算 法计算，机械转动 三个部分模仿人的 眼睛，大脑，手指， 进行魔方还 原。
2.创意来源
魔方是19世纪70年代发明的益智玩具 ，几乎每个人都多多少少玩过。但能 把魔方复原的人并不多。 相关研发团队开发出的软件cube explorer专门实现生成三阶魔方的解 法代码，且该软件通过tcp-ip协议提 供接口，实现与外界通信，为制作魔 方机器人提供了可能。
原理介绍
1.魔方共有四千亿亿种变化，所以想要自己 写出复原魔方的程序难度可想而知。Cube explorer是相关研发团队经数年研发出的 魔方复原软件，软件可在很短时间内生成任 意打乱魔方的解法，并将解法步骤控制在 20步以内。该软件同时具有颜色识别功能 。 2.通过tcp-ip通信协议，与软件进行通信。 3.51单片机控制八路舵机转动，实现魔方还 原。

1.爪子大小应配合魔方 大小 （标准魔方大小为 57mm） 2.爪子直接通过螺丝螺 母固定在舵机 3.爪子后垫海绵防止打 滑， 以便可以抓住魔方


4、电机
魔方复原过程中
只需要进行90度和180度的旋转
鉴于此，采用舵机作为驱动电机 舵机连线简单，转动精度较高，控制简单 前方电机 180度舵机，最大转角为180度
整体步骤
1、运行单片机扫描转动程序
2、运行上位机控制程序（控
制软件识别颜色） 3、上位机得到解法 4、将解法写入单片机复原魔 方的转动程序中，单片机实现 对魔方的复原。
作品预想
魔方复原机器人包括图像识别，网络通信，自动化 ，人工智能，精密机械等技术，难度较大。团队根 据自身情况酌情降低了难度。 魔方机器人预计能够在灯光条件理想条件下，经过 调试后复原魔方。并将时间控制在三分钟以内。
4.作品结构介绍
1、底座及旁壁

底座采用亚克力板（有机 玻璃） 优点 1、透明，可从外部直接 看清各部件转动情况 2、易切割，打孔。 利用锯子和小手钻即可实 现 3、易连接 利用胶枪即可实现有机玻 璃之间连接 并且连接可靠 4、质量轻，不易损坏
2、摄像头及固定件

1.摄像头位于魔方正 上方，对魔方进行拍 照颜色识别
2.要求：由于在实际 复原过程中



可能会对摄像头位置 进行调整
所以摄像头应可以上 下 左右 前后运动，


在空间有三个自由度
3.摄像头通过舵机架 与有机玻璃连接
图像处理
利用魔方复 原软件 cube Explorer 自带有颜色 识别功能
3、机械爪wenku.baidu.com
基于51单片机及魔方复原 软件的还原魔方机器人
报告同学：支烽耀（2012210052） 答辩同学：张文友（2012210088） 何玮 （2012210023）
目录
• 1.作品简介 • 2.创意来源 • 3.原理介绍 • 4.作品结构介绍 • 5.项目时间规划 • 6.魔方机器人发展现状
1.作品简介
后方电机 90度舵机，最大转角为90度
或使用步进电机也可实现精确控制
前方舵机
1.前方舵机通
过钣金成型的 铁片 固定在滑块上 2.舵机与滑块 同时使用 胶带连接形成 过约束
后方舵机

1.后方舵机固 定在钣金成型 的铁片中

2.铁片通过螺 丝螺母与底座 相连
5、导轨

1.想要实现魔方转动，四 个机械爪之间应进行配合 转动，所以需要爪子可前 后移动，故采用机械导轨。