项目2： 魔方机器人

周肖宇(PB13001082)¹      陈臻(PB14001085)¹      张占秋(PB14001026)¹

¹数学科学院2014级

指导老师：刘利刚

项目简介：

魔方，这一在青少年中风靡的智力玩具，如何快速还原魔方，吸引着无数青少年为之着迷。本 小组尝试使用arduino 板、四只机械臂、摄像头组成的机器人，实现自动识别魔方状态、还原魔方。 具体过程如下：通过WiFi 模块拍照识别魔方每个面的状态，通过降群法得到还原步骤，最后通过 arduino 板控制机械臂完成特定指令的转动。

电路图：

 

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项目分工：

• 周肖宇：机械臂的制作，后期装置的调试和美化

• 陈臻：魔方还原算法的实现，后期装置的调试和美化

• 张占秋：颜色识别算法的实现和arduino 板控制指令的编程，后期装置的调试和美化

感想与不足：

本次做魔方机器人对我们三个人而言都是一种极大的挑战：

• 首先，我们摒弃了传统的魔方解法：层先法，而使用降群法，是对自身能力的一种极大的挑 战，后者的理论难度远大与前者，不过，较为幸运的是，在网上找到了C 版本的源码，这在 一定程度上加快了项目的进展。

• 同时，机械臂的制作上，也是煞费苦心，由于以前从未接触过这方面的知识，我们基本属于从 零开始学习，如何设计机械臂的形状，以满足我们的要求，这是第一个难题，如何通过arduino 板准确控制机械臂，这又是一个难题，这两个问题上我们耗费了大量时间，最终加以克服。

• 再者是图像的传输与识别，这是我们从一开始就碰到的疑问，第一个问题，我们通过孙瀚学 长了解到自动小车上的WIFI 模块+ 自带摄像头可以解决这个问题，对于第二个问题，我们 充分利用了我们待处理问题的特性，取特定位置对比与基准色的余弦相似度加以实现。

• 总体而言，我们的项目的进展前期是较为顺利的，后期却颇为坎坷。第一周就基本完成了魔 方算法的实现以及颜色识别算法的实现，并于第二周的初完成了机械臂的制作，于第二周周 末实现了第一次自动还原。但是，不幸的是，在第三周周中我们在测试过程中出现了舵机不 转的情况，我们初步分析可能是降压模块的电压的问题，并与隔天买回了低压电源(5V) 直接 供电，但是仍没有解决上述问题，并不幸烧坏了一个舵机。着实给我们惊出了一身冷汗，急 忙下单再买了两个舵机(备用舵机早就烧坏)，不过最后有惊无险还是完成了这次作业。

致谢：

• 感谢刘利刚老师给予我们项目的大力支持和指导, 以及提供经费上的支持

• 感谢助教和孙瀚学长的大力支持和指导