一種魔方機器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種機器人，特別是涉及一種魔方機器人。
【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器人，較大程度的改變現(xiàn)有魔方機器人難以普及的缺點。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的，是提供一種魔方機器人，提高了機器人的靈活性、開放性和實用性。
[0004]采用的技術(shù)方案
[0005]一種魔方機器人，包括底座組件、第一機械手支架、第二機械手支架、第三機械手支架、第四機械手支架，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。第一機械手支架、第二機械手支架、第三機械手支架和第四機械手支架沿圓周方向等距離設(shè)置在上層支板上，且第二機械手支架、第三機械手支架、第四機械手支架在結(jié)構(gòu)上及與上層支板的裝配關(guān)系上均與第一機械手支架相同。
[0008]第一機械手支架、第二機械手支架、第三機械手支架和第四機械手支架上分別通過航機支架固定有二自由度的第一機械手、第二機械手、第三機械手和第四機械手。第四機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，對魔方上端進行45度照射，便于攝像頭準確采集顏色。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、機械手控制系統(tǒng)以及魔方機器人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械手完成開解魔方的步驟。
[0012]下面重點介紹機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€機械手按順時針方向標號為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]本實用新型優(yōu)點:
[0015]本實用新型較大程度的改變現(xiàn)有魔方機器人難以普及的缺點，并可以應(yīng)用于機器人控制的諸多領(lǐng)域。嵌入式系統(tǒng)在魔方機器人控制技術(shù)中的應(yīng)用，不僅可以使得機器人向小型化、微型化方向發(fā)展，而且開創(chuàng)性的改變了現(xiàn)在玩魔方機器人的控制結(jié)構(gòu)和功能，提高了機器人控制的靈活性、開放性、實用性和功能性。
[0016]機械機構(gòu)是實現(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)定性以及準確性，還應(yīng)具有很好的美學(xué)特點，能夠給人帶來直觀的視覺享受。
【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2是圖1的正面視圖。
【具體實施方式】
[0019]一種魔方機器人，包括底座組件1、第一機械手支架2、第二機械手支架3、第三機械手支架4、第四機械手支架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。第一機械手支架2、第二機械手支架3、第三機械手支架4和第四機械手支架5沿圓周方向等距離設(shè)置在上層支板6上，且第二機械手支架3、第三機械手支架4、第四機械手支架5在結(jié)構(gòu)上，與上層支板6的裝配關(guān)系上均與第一機械手支架2相同。
[0022]第一機械手支架2、第二機械手支架3、第三機械手支架4和第四機械手支架5上分別通過航機支架固定有二自由度的第一機械手13、第二機械手14、第三機械手15和第四機械手16。第四機械手支架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，對魔方上端進行45度照射，便于攝像頭準確采集顏色。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。
【主權(quán)項】
1.一種魔方機器人，包括底座組件(I)、第一機械手支架(2)、第二機械手支架(3)、第三機械手支架(4)、第四機械手支架(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；第一機械手支架(2)、第二機械手支架(3)、第三機械手支架(4)和第四機械手支架(5)沿圓周方向等距離設(shè)置在上層支板上，且第二機械手支架(3)、第三機械手支架(4)、第四機械手支架(5)在結(jié)構(gòu)上與上層支板的裝配關(guān)系上均與第一機械手支架相同； 第一機械手支架(2)、第二機械手支架(3)、第三機械手支架(4)和第四機械手支架(5)上分別通過航機支架固定有二自由度的第一機械手(13)、第二機械手(14)、第三機械手(15)和第四機械手(16);第四機械手支架(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)，對魔方上端進行45度照射，便于攝像頭準確采集顏色；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。
【專利摘要】一種魔方機器人，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)相同的機械手支架、四個機械手和攝像頭。四個機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)。四個機械手分別裝設(shè)在四個機械手支架上。四個機械手支板中的一個機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。本實用新型提高了機器人控制的靈活性、開放性、實用性和功能性。
【IPC分類】B25J9-00
【公開號】CN204278004
【申請?zhí)枴緾N201420711396
【發(fā)明人】古長軍, 張艷珠, 張傳杰, 楊杰, 朱嘯天
【申請人】沈陽理工大學(xué)
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年11月25日