张雨田

摘要：本研究在图像识别技术的帮助下，让乐高机器人完成解魔方的过程。在硬件条件受到限制的情况下，通过理论分析和实际测试，尽可能用合理应用函数、调整参数、适当控制外部环境变量的方式使颜色识别的准确性达到一个较高的水平。实验中，转魔方用的机械臂、转盘由Lego Mindstorms NXT的零件组装而成，魔方各个面的图像由一个普通摄像头拍摄，由一台电脑进行图像分析和还原步骤的计算。在魔方还原过程中，PC端和NXT端要运行各自的程序，程序均使用LabVIEW编写。

关键词：LabVIEW 乐高机器人 魔方 模式匹配 图像分析

中图分类号：TP242 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）12-0136-02

随着科技的进步，越来越多的人试图用机器人自动复原魔方。本研究参考了网上的魔方机器人的相关资料，实现了一个完整的魔方机器人系统。

1 系统结构

图1为包括机械部分和所有外部设备在内的完整系统结构。

2 硬件实现

机械部分采用了乐高MindStorms NXT机器人套件，采用2个电机配合完成魔方的翻滚与扭转，造型仿造了动力老男孩的博客中的魔方机器人[1]。此外，一台计算机用于分析图像和计算还原步骤并实时显示魔方当前状态，一个摄像头用于采集图像。

如图2所示，摄像头从魔方上方垂直对着魔方的角度进行拍摄，照明条件良好。使用的魔方为国甲5三阶速拧魔方。

3 软件实现

软件部分分为PC端程序和NXT端程序两部分。

3.1 PC端程序

PC端程序功能分为：（1）获取图像；（2）分析图像；（3）查错；（4）解魔方；（5）传送指令。

3.1.1 获取图像

拍摄魔方6个面的图像，存入指定目录下。……