[发明专利]一种无损内还原三阶魔方及控制方法

说明书

本公开提供了一种无损内还原三阶魔方及控制方法，涉及益智玩具技术领域，包括设于魔方内部的控制模块、电源模块、无线通信模块和舵机，每个舵机周围分布有三个依次相隔90°的检测元件，且所述驱动块内分布有三个依次相隔90°的磁性元件，所述检测元件通过感应磁性元件所在的位置确定驱动块的旋转角度，并实时发送给控制模块，所述控制模块用于实时记录各个驱动块的旋转轨迹，并根据外置设备的指令，控制舵机带动驱动块转动，实现魔方的倒序恢复或自主寻优恢复；本公开在控制模块的控制下驱动舵机实现魔方的内还原，避免了魔方外还原对魔方面的摩擦，进而避免了对魔方面的损伤，在实现内还原的前提下，保证了魔方的外观完整性。

技术领域

本公开涉及益智玩具技术领域，特别涉及一种无损内还原三阶魔方及控制方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

三阶魔方，是一种变化多端的智力玩具，由于其奥妙无穷，有着大批的爱好者，而复原任意状态的三阶魔方公认具有相当的难度，因此出现了通过解魔方机器人进行解算自动还原三阶魔方的技术。

本公开发明人发现，现有的针对三阶魔方的解魔方机器人存在如下问题：(1)现有的解魔方机器人解魔方速度较慢、互动性较差，只能对特定姿态的三阶魔方进行解魔方，例如水平放置的魔方，才能对魔方进行还原，适应性较差；(2)现有的解魔方机器人一般比较笨重，使用不便，更重要的是，现有的解魔方机器人一般占用体积较大，转臂无法折叠起来，导致运输或闲置时，造成了大量的空间浪费；(3)现有的解魔方机器人在放入魔方的过程中，机械爪一般会与魔方表面摩擦以实现更好的固定，会刮花魔方的表面，影响人们的使用。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种无损内还原三阶魔方及控制方法，在控制模块的控制下驱动舵机实现魔方的内还原，避免了魔方外还原对魔方面的摩擦，进而避免了对魔方面的损伤，在实现内还原的前提下，保证了魔方的外观完整性。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

本公开第一方面提供了一种无损内还原三阶魔方。

一种无损内还原三阶魔方，包括六个魔方面，每个魔方面对应有一个驱动块，包括设于魔方内部的控制模块、电源模块、无线通信模块和舵机，所述电源模块包含无线充电接收模块及可充电电池模块，每个驱动块对应有一台舵机，并与舵机的转轴连接；

每个舵机周围分布有三个依次相隔90°的检测元件，且所述驱动块内分布有三个依次相隔90°的磁性元件，所述检测元件通过感应磁性元件所在的位置确定驱动块的旋转角度，并实时发送给控制模块；

所述控制模块分别与舵机和检测元件通信连接，并通过无线通信模块与外置设备连接，所述控制模块用于实时记录各个驱动块的旋转轨迹，并根据外置设备的指令，控制舵机带动驱动块转动，实现魔方的倒序恢复或自主寻优恢复。

本公开第二方面提供了一种无损内还原三阶魔方的控制方法。

一种无损内还原三阶魔方的控制方法，利用本公开第一方面所述的无损内还原三阶魔方，包括以下步骤：

构建原点位于魔方六面体几何中心的直角坐标系，将检测元件检测到的各驱动块转动角度转换为运动序列；

对魔方进行平面展开后，对每个方块进行编号，得到魔方平面展开的初始状态矩阵；

根据各驱动块的运动序列和初始状态矩阵，确定魔方经过旋转后的当前状态矩阵；

根据当前状态矩阵计算最优还原运动序列，并按照最优还原运动序列进行魔方恢复。

与现有技术相比，本公开的有益效果是：