[发明专利]一种四面对称结构的解魔方机器人

权利要求书

1.一种四面对称结构的解魔方机器人，其特征在于：该机器人包括魔方(1)、智能手机(2)、基本执行单元(8)、控制板、支脚架(6)、底座(7)、手机固定调节支架、控制系统；

基本执行单元(8)包括电机(9)、电机板(10)、支柱(11)、前板(12)、主轴(13)、滚珠轴承件(14)、大滑槽(15)、L型杠杆(16)、杠杆定位孔(17)、舵机板(18)、舵机单摇臂(19)、舵机(20)、推杆(21)、连杆(22)、转轴(23)、爪(24)、销轴(25)、推杆挡肩(26)、套筒(27)、卡簧(28)、小齿轮(29)、大齿轮(30)；

手机固定调节支架包括手机横向调节块(3)、手机纵向调节柱(4)、通用手机固定块(5)；手机纵向调节柱(4)与支脚架(6)相连接；手机横向调节块(3)固定在手机纵向调节柱(4)顶端，手机横向调节块(3)、手机纵向调节柱(4)与通用手机固定块(5)连接；智能手机(2)安装在通用手机固定块(5)上；

其中魔方(1)被稳定放置在四个相互对称布置的基本执行单元(8)中，支脚架(6)与各基本执行单元(8)中的前板(12)固定，使四个基本执行单元(8)相邻两两垂直相连，并共同被固定在底座(7)上，形成一个对称且稳定的四边形结构；

舵机(20)被固定在舵机板(18)上，随着舵机(20)转动，舵机单摇臂(19)转动，带动L型杠杆(16)运动，L型杠杆(16)通过杠杆定位孔(17)固定，其上有大滑槽(15)，滚珠轴承件(14)在大滑槽(15)上与L型杠杆(16)固定，并通过套筒(27)和卡簧(28)固定在主轴(13)上，即随着舵机(20)转动，滚珠轴承件(14)沿主轴(13)上下滑动；

爪(24)通过销轴(25)被固定在连杆(22)和转轴(23)上，连杆(22)与推杆(21)固定，滚珠轴承件(14)沿主轴(13)上下滑动，经过推杆挡肩(26)带动推杆(21)与连杆(22)运动，继而控制爪(24)的开闭；

电机(9)通过支柱(11)固定在前板(12)及电机板(10)之间，电机(9)转动带动小齿轮(29)转动，继而带动大齿轮(30)转动，大齿轮(30)与主轴(13)同轴，带动主轴(13)转动，主轴(13)转动带动转轴(23)转动，实现爪(24)的转动；

该魔方(1)的控制系统包括上位机智能手机、下位机处理器、执行单元和电源管理模块。

2.根据权利要求1所述的一种四面对称结构的解魔方机器人，其特征在于：所述的控制爪(24)开闭的舵机(20)为高精度金属舵机；控制爪(24)旋转的电机(9)为微型直流电机。

3.根据权利要求1所述的一种四面对称结构的解魔方机器人，其特征在于：所述的爪(24)的开闭和旋转功能相互独立，可同时实现。

4.根据权利要求1所述的一种四面对称结构的解魔方机器人，其特征在于：手机横向调节块(3)、手机纵向调节柱(4)、通用手机固定块(5)的材料为不锈钢柱形结构；智能手机(2)最高离魔方(1)的垂直距离为100毫米。

5.根据权利要求1所述的一种四面对称结构的解魔方机器人，其特征在于：所述的四个基本执行单元(8)，分别放置在魔方(1)的四个侧面，对应两个基本执行单元(8)的爪(24)前端相距50毫米，可独立夹持一层魔方(1)并完成旋转。

6.根据权利要求1所述的一种四面对称结构的解魔方机器人，其特征在于：所述的控制系统中，上位机单元包括基于Android操作系统的智能手机，其中包含一款解魔方机器人配套App、摄像头、闪光灯及蓝牙模块；下位机主要包括STM32系列微控制器、蓝牙模块；执行单元主要包括LM293DD电机驱动模块、微型直流电机、高精度金属舵机及必要连杆机构；电源管理模块主要包括3.7V锂电池、12V聚合物锂电池及稳压模块。