钱雅婷,施骅洛,俞龙杰,傅宛鑫,江晓亮,冯凯萍

(衢州学院 机械工程学院,浙江 衢州 324000)

0 引言

随着当今人类社会的快速发展，“智能化”成为21世纪的一个新主题。从世界工业的发展潮流看，发展机器人是一条必由之路。目前机器人的数量逐年增加，销售额也急剧上升，机器人越来越频繁地出现在人们的视野中。魔方机器人是一个集技术与兴趣于一身的机器人，极具创新创意思维，能够极大程度地激发人们对科学的兴趣。

本文介绍了一种双臂二指魔方还原机器人，它利用摄像头获取图像，然后利用Kociemba算法来决定最佳恢复方案，精确地控制手臂进行魔方的还原。

1 魔方还原机器人整体结构设计

魔方机器人主要由机械结构及还原算法组成。本文所描述的是一种双臂二指魔方还原机器人，它包含框架结构、控制系统、识别系统及算法分析等部件。图1为魔方机器人的3D模型。本机器人设置有两个1080P摄像头、2个57步进电机及控制器、2个联轴器、2个气动手爪、2个电磁阀、1个继电器、1只气瓶以及LED灯若干。将控制板和驱动控制机构安装在控制箱中，固定在底座的一端。考虑到魔方机器人质量和体积，选用双臂二指的复位方法，将两个机械臂固定在底座两侧的45°斜面上，相交成一个直角。由气动手爪来实现魔方的夹取与松开，步进电机实现魔方的旋转，两者相互配合完成相应的复原动作实现魔方还原。

图1 魔方机器人整体3D模型

用气动手爪将魔方紧紧夹住，再打开启动键，两个摄像头获取魔方各个面的图像，通过图像识别及算法运算来获取最佳的还原方案，再通过控制气动手爪和步进电机来实现魔方的还原。……