專利名稱:一種魔方機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】一種魔方機(jī)器人，包括由上層支板和下層支板組成的底座組件，四個結(jié)構(gòu)相同的機(jī)械手支架、四個機(jī)械手和攝像頭。四個機(jī)械手支板沿圓周方向，且等距離設(shè)置在上層支板上，且位置可徑向調(diào)節(jié)。四個機(jī)械手分別裝設(shè)在四個機(jī)械手支架上。四個機(jī)械手支板中的一個機(jī)械手支板上連接有直角攝像頭安裝板，在該安裝板的直角處安裝有照明燈。攝像頭通過攝像頭保持架安裝在直角攝像頭安裝架的上直角支板上。本實(shí)用新型提高了機(jī)器人控制的靈活性、開放性、實(shí)用性和功能性。
【專利說明】一種魔方機(jī)器人

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種機(jī)器人，特別是涉及一種魔方機(jī)器人。

【背景技術(shù)】
[0002]魔方已經(jīng)風(fēng)靡全球四十幾年了，在魔方機(jī)器人出現(xiàn)以前人們只能依靠手來解魔方。最近幾年開始出現(xiàn)魔方機(jī)器人，很快吸引了很多人的目光，其中主要包括科學(xué)界、純粹的玩家以及對科學(xué)有濃厚興趣的孩童。然而造成魔方機(jī)器人沒有大量普及的一個重要原因就是成本過高，基于這個原因我們開發(fā)了一個低成本的魔方機(jī)器人，較大程度的改變現(xiàn)有魔方機(jī)器人難以普及的缺點(diǎn)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的，是提供一種魔方機(jī)器人，提高了機(jī)器人的靈活性、開放性和實(shí)用性。
[0004]采用的技術(shù)方案
[0005]一種魔方機(jī)器人，包括底座組件、第一機(jī)械手支架、第二機(jī)械手支架、第三機(jī)械手支架、第四機(jī)械手支架，其特征在于:
[0006]底座組件由上層支板和下層支板組成，上層支板與下層支板平行設(shè)置，上層支板與下層支板之間通過四個六角銅柱支承連接。下層支板的下端面上沿圓周方向等距離安裝有多個可調(diào)螺柱。
[0007]第一機(jī)械手支架下端呈直角一體連接有位置調(diào)節(jié)板，位置調(diào)節(jié)板上徑向開設(shè)有第一滑槽和第二滑槽，第一滑槽與第二滑槽平行，并通過二個螺旋柱定位，二個螺旋柱分別穿過第一滑槽和第二滑槽，二個螺旋柱下端分別固定在上層支板上。第一機(jī)械手支架可通過二個滑槽滑動調(diào)節(jié)位置，以適應(yīng)魔方尺寸。第一機(jī)械手支架、第二機(jī)械手支架、第三機(jī)械手支架和第四機(jī)械手支架沿圓周方向等距離設(shè)置在上層支板上，且第二機(jī)械手支架、第三機(jī)械手支架、第四機(jī)械手支架在結(jié)構(gòu)上及與上層支板的裝配關(guān)系上均與第一機(jī)械手支架相同。
[0008]第一機(jī)械手支架、第二機(jī)械手支架、第三機(jī)械手支架和第四機(jī)械手支架上分別通過航機(jī)支架固定有二自由度的第一機(jī)械手、第二機(jī)械手、第三機(jī)械手和第四機(jī)械手。第四機(jī)械手支架的上端固定有直角攝像頭安裝板。在直角攝像頭安裝板的直角處安裝有照明燈，對魔方上端進(jìn)行45度照射，便于攝像頭準(zhǔn)確采集顏色。攝像頭通過攝像頭保持架安裝在直角攝像頭安裝板的上直角支板上，位置與上層支板保持豎直。
[0009]上層支板與下層支板為直徑400mm,厚4mm的招合金板。
[0010]工作原理:
[0011]基于ARM的多自由度魔方機(jī)器人。它涉及魔方視覺跟蹤、魔方數(shù)據(jù)采集、魔方謎題算法、機(jī)械手控制系統(tǒng)以及魔方機(jī)器人3D旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)。首先依靠視覺系統(tǒng)采集圖像，由ARM控制器進(jìn)行處理，然后由魔方謎題算法通過解耦算出開解步驟，最后通過前后左右四個機(jī)械手完成開解魔方的步驟。
[0012]下面重點(diǎn)介紹機(jī)械手是如何配合完成解魔方:
[0013]魔方由六個面組成，在采集魔方顏色的時候由于攝像頭不動，只能采集一個面的顏色，通過機(jī)械的轉(zhuǎn)動使魔方整體翻轉(zhuǎn)把每個面都轉(zhuǎn)動到上面，完成圖像采集?？梢韵劝阉膫€機(jī)械手按順時針方向標(biāo)號為A、B、C、D0 A、C同時豎直張開，B、D夾持魔方順時針同時轉(zhuǎn)動90度即可完成一次翻轉(zhuǎn)。其它各個面的整體翻轉(zhuǎn)類似。四個機(jī)械手相互配合可以完成魔方整體順/逆時針轉(zhuǎn)90度,順/逆時針轉(zhuǎn)180度,前后四個方向均可完成這些動作。
[0014]本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn):
[0015]本實(shí)用新型較大程度的改變現(xiàn)有魔方機(jī)器人難以普及的缺點(diǎn)，并可以應(yīng)用于機(jī)器人控制的諸多領(lǐng)域。嵌入式系統(tǒng)在魔方機(jī)器人控制技術(shù)中的應(yīng)用，不僅可以使得機(jī)器人向小型化、微型化方向發(fā)展，而且開創(chuàng)性的改變了現(xiàn)在玩魔方機(jī)器人的控制結(jié)構(gòu)和功能，提高了機(jī)器人控制的靈活性、開放性、實(shí)用性和功能性。
[0016]機(jī)械機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)魔方復(fù)原的最基本的部分，良好的結(jié)構(gòu)不僅能夠保證功能的穩(wěn)定性以及準(zhǔn)確性，還應(yīng)具有很好的美學(xué)特點(diǎn)，能夠給人帶來直觀的視覺享受。

【附圖說明】

[0017]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2是圖1的正面視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019]一種魔方機(jī)器人，包括底座組件1、第一機(jī)械手支架2、第二機(jī)械手支架3、第三機(jī)械手支架4、第四機(jī)械手支架5，其特征在于:
[0020]底座組件I由上層支板6和下層支板7組成，上層支板6與下層支板7平行設(shè)置，上層支板6與下層支板7之間通過四個M3 X 26的六角銅柱8支承連接。上層支板6與下層支板7為直徑400mm，厚4 m的鋁合金板。下層支板7的下端面上沿圓周方向等距離安裝有多個可調(diào)螺旋柱22。
[0021]第一機(jī)械手支架2下端呈直角一體連接有位置調(diào)節(jié)板9，位置調(diào)節(jié)板9上徑向開設(shè)有第一滑槽10和第二滑槽11，第一滑槽10與第二滑槽11平行，并通過二個M3X6螺旋柱12定位，二個M3X6螺旋柱12分別穿過第一滑槽10和第二滑槽11，二個螺柱12下端分別固定在上層支板6上。第一機(jī)械手支架2可通過二個滑槽(10，11)滑動調(diào)節(jié)位置，以適應(yīng)魔方尺寸。第一機(jī)械手支架2、第二機(jī)械手支架3、第三機(jī)械手支架4和第四機(jī)械手支架5沿圓周方向等距離設(shè)置在上層支板6上，且第二機(jī)械手支架3、第三機(jī)械手支架4、第四機(jī)械手支架5在結(jié)構(gòu)上，與上層支板6的裝配關(guān)系上均與第一機(jī)械手支架2相同。
[0022]第一機(jī)械手支架2、第二機(jī)械手支架3、第三機(jī)械手支架4和第四機(jī)械手支架5上分別通過航機(jī)支架固定有二自由度的第一機(jī)械手13、第二機(jī)械手14、第三機(jī)械手15和第四機(jī)械手16。第四機(jī)械手支架5的上端固定有直角攝像頭安裝板17。在直角攝像頭安裝板17的直角處安裝有照明燈18，對魔方上端進(jìn)行45度照射，便于攝像頭準(zhǔn)確采集顏色。攝像頭19通過攝像頭保持架20安裝在直角攝像頭安裝板17的上直角支板21上，位置與上層支板6保持豎直。
【權(quán)利要求】
1.一種魔方機(jī)器人，包括底座組件(I)、第一機(jī)械手支架(2)、第二機(jī)械手支架(3)、第三機(jī)械手支架(4)、第四機(jī)械手支架(5)，其特征在于: 底座組件(I)由上層支板(6 )和下層支板(7 )組成，上層支板(6 )與下層支板(7 )平行設(shè)置，上層支板(6)與下層支板(7)之間通過四個六角銅柱(8)支承連接；下層支板(7)的下端面上沿圓周方向等距離安裝有多個可調(diào)螺柱(22)； 第一機(jī)械手支架(2 )下端呈直角一體連接有位置調(diào)節(jié)板(9 )，位置調(diào)節(jié)板(9 )上徑向開設(shè)有第一滑槽(10)和第二滑槽(11)，第一滑槽(10)與第二滑槽(11)平行，并通過二個螺旋柱(12)定位，二個螺旋柱(12)分別穿過第一滑槽和第二滑槽，二個螺旋柱(12)下端分別固定在上層支板上；第一機(jī)械手支架(2)可通過二個滑槽(11)滑動調(diào)節(jié)位置，以適應(yīng)魔方尺寸；第一機(jī)械手支架(2)、第二機(jī)械手支架(3)、第三機(jī)械手支架(4)和第四機(jī)械手支架(5)沿圓周方向等距離設(shè)置在上層支板上，且第二機(jī)械手支架(3)、第三機(jī)械手支架(4)、第四機(jī)械手支架(5)在結(jié)構(gòu)上與上層支板的裝配關(guān)系上均與第一機(jī)械手支架相同； 第一機(jī)械手支架(2)、第二機(jī)械手支架(3)、第三機(jī)械手支架(4)和第四機(jī)械手支架(5)上分別通過航機(jī)支架固定有二自由度的第一機(jī)械手(13)、第二機(jī)械手(14)、第三機(jī)械手(15)和第四機(jī)械手(16);第四機(jī)械手支架(5)的上端固定有直角攝像頭安裝板(17);在直角攝像頭安裝板(17)的直角處安裝有照明燈(18)，對魔方上端進(jìn)行45度照射，便于攝像頭準(zhǔn)確采集顏色；攝像頭(19)通過攝像頭保持架(20)安裝在直角攝像頭安裝板(17)的上直角支板(21)上，位置與上層支板(6)保持豎直。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種魔方機(jī)器人，其特征在于:上層支板與下層支板為直徑400mm,厚4mm的招合金板。
【文檔編號】B25J9-00GK204278004SQ201420711396
【發(fā)明者】古長軍, 張艷珠, 張傳杰, 楊杰, 朱嘯天 [申請人]沈陽理工大學(xué)