摘要：为了解决舵机本身旋转角度的限制、滑轨机械自由度的限制,以及在四机械臂的机械限制下能够协调控制旋转魔方6个平面的问题,针对魔方结构建立易于控制的位置状态模型,通过切换魔方位置状态控制其所有平面。建立舵机及机械臂的状态模型,进而针对建立的模型设计四机械臂协调控制算法,有序执行魔方的各个旋转操作。通过设计控制电路、舞台演示模块、滑轨机械臂、U型机械手等模块完成系统硬件搭建,并根据四机械臂协调控制算法设计了完整的控制程序。结果表明,系统通过四机械臂协调控制算法能够在现有机械结构的限制下流畅地将一个任意打乱、任意放置的魔方还原,实现教学演示与科普展示的推广使用。系统中的颜色识别和机械手的协同控制部分为其他分拣装配提供了新的思路,对无人自动展示装置等设计也具有一定的参考价值。

摘要：设计了基于SoC FPGA异构平台,充分利用FPGA和HPS各自的优势,实现了一套高性能的魔方快速还原系统;系统由开发板,魔方还原机械结构,CCD摄像头以及VGA显示器组成;FPGA端实现摄像头图像采集和魔方色块RGB值的获取;HPS端完成颜色识别,运用二阶段算法还原魔方,然后将还原步骤编码之后回传给FPGA,由FPGA中的并行舵机控制模块实现对魔方还原机械结构精准快速的控制,从而完成实体魔方的还原;测试结果表明,对于任意随机打乱的三阶魔方,整个识别以及还原过程在一分钟内完成。

摘要：以单片机和安卓手机为核心部件,设计新型四轴解魔方机器人,以实现打乱魔方的自动还原。机器人下位机采用STM32F407VET6单片机对步进电机和舵机进行控制,实现机械臂的解魔方操作;利用Android手机作为上位机,基于手机摄像头和手机APP软件,完成魔方状态的识别及解魔方算法的计算,并通过HC⁃08蓝牙模块将控制指令传送至下位机。实验结果表明,机器人机械结构合理,硬件电路和软件设计方案正确,具有较高的实用性和有效性。