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。

（3）拟解决的关键问题

①使8个舵机的误差控制在5°以内，以及使机械部分精度达到标准；

②魔方复原方法的程序设计。

2．拟采取的研究方法、技术路线、实施方案及可行性分析

（1）研究方法

查阅相关文献，了解国内外魔方机器人的现状，确定研究方案。

（2）技术路线

查阅相关文献确定研究方向完成硬件电路设计

及元器件的选型

熟悉软件，完成

软件程序设计

进行实物设计

与制作

对设计的终端进行

测试

（3）实施方案

先通过STM32与APP的协作，得到魔方的打乱状态。然后读取魔方的状态分布，通过算法处理得到复原公式，然后通过STM32控制舵机执行操作，从而复原魔方。

（4）可行性分析

在此之前国内外研究魔方机器人已经有一段的时间并且取得了相应的成果，因此基于单片机的魔方机器人具有很大的现实可行性。我在教育机构任职过程中学习到与魔方、编程、机械有关知识经验，我在学校单片机原理及控制技术、C语言、电力电子技术等专业课的课程设计中，积累了一定的实践经验，为本次毕业设计的完成奠定了较好的基础。

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