[实用新型]一种四面对称结构的解魔方机器人

说明书

技术领域

本实用新型涉及智能机器人控制及机械设计领域，特别提供了一种四面对称结构的解魔方机器人。

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。本文所述的一种四面对称结构的解魔方机器人是以机器人作为载体，应用人工智能技术实现对随机乱序三阶魔方的快速还原工作。

专利号为CN201310135362.7，名称为一种智能解魔方机器人及使用了该机器人的人机互动系统，公开了一种解魔方机器人。包括机器人本体、气缸和气泵，其特征在于：还包括控制主机、机械臂、摄像头和魔方仓，在木桁架上设置有气缸，气缸的气缸杆上设置有用于放置魔方的魔方仓，在桁架上方有机器人本体，机器人本体上连接有用于进行解魔方动作的机械臂，在桁架上设置有用于采集数据并传输给控制主机的摄像头，气泵分别与气泵和机械臂相连。

然而，上述实用新型存在如下缺陷，

1.采用气动式结构，控制精度低，体积较大，不具有良好的便携性和稳定性。

2.设计了两个互相垂直的机械臂，完成一次有效操作的步骤过于繁杂，复原效率不高。

3.由于魔方在还原过程中受力点较少，魔方会出现晃动，影响了还原步骤的准确进行。

4.随着还原步骤的增多，魔方被拧动的系统误差会累积，导致魔方卡住无法复原。

5.不能同时完成爪子的开合与旋转。

实用新型内容

为了能实现利用人工智能技术对随机乱序三阶魔方的快速还原工作，本实用新型提供了一种基于智能手机的四面对称结构的解魔方机器人。它的执行机构采用一种具有高度对称性的由四组电机舵机及配套齿轮及连杆组成的机构，不仅解决了各机械爪旋转过程中可能产生的绕线问题，还对爪子的旋转与开闭进行独立控制。四组执行机构共同协调配合，从四个方向夹持和拧动魔方，使该系统在解魔方操作中的稳定性和效率得以保障。此外，其整体设计具有良好的便携性和兼容性，其手机固定调节支架可拆卸，并可调节以适应绝大多数基于Android操作系统的智能手机。

本实用新型解决其技术问题所采用的方案是一种四面对称结构的解魔方机器人，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。