[发明专利]一种基于智能手机的解魔方机器人

说明书

技术领域

本发明公开了一种基于智能手机的解魔方机器人，涉及机器人装置。

背景技术

机器人学的研究推动了许多人工智能思想的发展，有一些技术可在人工智能研究中用来建立世界状态的模型和描述世界状态变化的过程。解魔方机器人将机器人作为载体，应用人工智能技术解决三阶魔方还原问题。

专利号为ZL201020628689.X的专利公开了一种机器人，其利用旋转气缸控制两个夹角为90°的机械臂，利用夹执气缸控制两个夹手，气缸通过气管连接到电磁气阀，电磁气阀连接到气泵，两个夹手用来夹持魔方，摄像头将连接到计算机，计算机控制电磁气阀。

该方案存在以下几个方面尚需完善：

1、气缸、电磁气阀、气泵等元件耗能太多，能量利用率低。

2、未提到用于连接夹手的气管在机械臂转动如何解决缠绕问题。

3、由于环境光所造成的摄像头图像识别的不准确。

4、计算机不便携，且体积大，不利于在不同环境下工作。

发明内容

本发明提供了一种基于智能手机的解魔方机器人，它通过上位机单元采集魔方颜色信息，完成乱序魔方还原逻辑运算，并将解法通过蓝牙通信发送给机器人上控制单元进行实时控制，由执行单元完成对三阶魔方的还原。解魔方机器人的执行单元采用一种解决机械爪旋转绕线的传动机构解决由于机械臂在转动时所产生的爪部舵机绕线问题。解魔方机器人采用补光辅助装置来解决由于环境光所造成的摄像头图像识别不准确问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于智能手机的解魔方机器人，其特征在于，包括：

上位机单元：主要为智能手机，其安装有android应用程序和智能手机摄像头、智能手机蓝牙设备；控制单元：包括下位机处理器、蓝牙模块；执行单元：主要为驱动电路、电机、舵机；电源单元：主要为锂电池、稳压电源。

上位机单元对魔方状态进行识别分析，将计算得到的还原步骤通过智能手机蓝牙设备发送给控制单元。控制单元通过蓝牙模块接收到上位机单元发送的还原步骤，根据还原步骤控制执行单元。执行单元通过电机、舵机的配合完成对机械臂、机械爪控制还原魔方。电源单元为上位机单元、控制单元和执行单元供电。

一解三阶魔方机器人结构，由魔方、机械爪、舵机、机械爪支撑、转盘、转臂、转轴支座、同步带轮、同步带、导电滑环支座、导电滑环、控制电路、支撑板、底板、固定板、小步进电机、补光支架、LED、智能手机组成。

魔方放在机械爪上，两个机械爪相互垂直固定。将机械爪通过支撑片固定在转盘上，转盘和转臂的上端固定，转臂穿过轴承支座，下端和大同步带轮相连，小步进电机轴上连接小同步带轮，通过同步带与大同步带轮相连接。导电滑环与导电滑环支座相连，导电滑环支座固定在支撑板上，安装位置与转轴同心。支撑板和补光支架固定在底板上。

一解决机械爪旋转绕线的传动结构，由转盘、转臂、轴承支座、支撑板、大同步带轮、同步带、导电滑环支座、导电滑环、底板、小同步带轮、固定板、小步进电机组成。

将转盘和转臂的上端固定，转臂穿过轴承支座和大同步带轮后与导电滑环固定，小步进电机转轴与小同步带轮相连，小同步带轮通过同步带与大同步带轮相连接，导电滑环通过导电滑环支座固定在支撑板上，支撑板固定在底板上。

机械爪上舵机引线穿过转臂内部与导电滑环相连，小步进电机转轴在驱动电路控制下转动270°或540°，通过同步带传动转臂转动90°或180°，机械爪同转臂固定，机械爪上舵机转动90°或180°，从而解决由于机械臂转动引起的机械爪上舵机引线缠绕问题。

一补光辅助装置，由补光支架和LED组成。

将LED固定在补光支架前端，构成补光辅助装置。

所述机械爪由连杆、齿轮、铝制L型结构组成。其中铝制L型结构与魔方接触面长为20mm，宽为15mm，高为18mm。

所述机械爪固定方式为：

两机械爪相互垂直固定，中心距90mm，每个机械爪由两个铝制L型结构加持魔方非中间层中间块，使魔方固定于俩机械爪上。

所述转臂内部为空心，舵机引线可以从转臂内部穿出与下方导电滑环上端引线处相连接。

所述补光支架为一铝制环形结构，环形面与待识别魔方面平行，且距离魔方表面距离为150mm。

本发明与现有的解魔方机器人相比，可以去得如下有益效果：

本发明采用电机和舵机作为执行机构，原料易于取得，控制上更加方便简单，节能环保。