基于LEGO平臺(tái)的智能解魔方機(jī)器人系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，是人類文明進(jìn)步的基石?？萍嫉倪M(jìn)步推動(dòng)著人類社會(huì)的發(fā)展?？v觀人類歷史，對(duì)科學(xué)思想和科技成果的廣泛傳播和普及，都積極地推動(dòng)了人類社會(huì)的進(jìn)步?？茖W(xué)技術(shù)普及對(duì)提高國(guó)民的科技素質(zhì)，增強(qiáng)公眾對(duì)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的理解、掌握和運(yùn)用能力，把科學(xué)思想、科學(xué)理念植入民族精神，推動(dòng)科技事業(yè)發(fā)展有著重要作用。
　　本文所設(shè)計(jì)基于LEGO平臺(tái)的智能解魔方機(jī)器人系統(tǒng)主要用于科普展示，采用人機(jī)交互的方式向人們闡述系統(tǒng)所涉及到的技術(shù)原理，展示機(jī)器

2、人的強(qiáng)大功能以及解魔方的方法。本系統(tǒng)涉及到的主要技術(shù)有:圖像處理技術(shù)、藍(lán)牙通信技術(shù)、機(jī)器人控制技術(shù)等。本文針對(duì)智能解魔方機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行了功能性需求分析，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性等非功能性需求做了充分的分析，從軟、硬件兩方面對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了模塊設(shè)計(jì)，并針對(duì)關(guān)鍵技術(shù)提出可行性方案，達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)。為提高系統(tǒng)在不同光照條件下對(duì)魔方狀態(tài)識(shí)別的精確性，本文在圖像處理算法的研究中采用了預(yù)先采樣建立HSV顏色庫(kù)的算法，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)效性和準(zhǔn)確性。

3、本文對(duì)魔方狀態(tài)識(shí)別過(guò)程進(jìn)行論述，首先論述三階魔方數(shù)學(xué)建模，其次通過(guò)魔方圖像采集、圖像預(yù)處理、建立顏色特征數(shù)據(jù)、顏色識(shí)別和狀態(tài)轉(zhuǎn)換等幾個(gè)過(guò)程完成對(duì)魔方初始狀態(tài)的識(shí)別。本文對(duì)手解魔方的CFOP、角先法、TM算法進(jìn)行了學(xué)習(xí)與分析之后，將算法轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可理解的程序語(yǔ)言，同時(shí)根據(jù)機(jī)器人解魔方的特點(diǎn)以及性能要求，對(duì)CFOP、角先法、TM算法等解魔方算法進(jìn)行改進(jìn)，將CFOP的4個(gè)階段分為7個(gè)步驟，去掉了角先法中的x、y、z旋轉(zhuǎn)，為TM算法增加了狀態(tài)

4、轉(zhuǎn)化，隨后通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比和分析，得出TM算法相對(duì)CFOP算法和角先法的復(fù)原步數(shù)少、轉(zhuǎn)化容易，相對(duì)適用于本文研究的系統(tǒng)。針對(duì)本文系統(tǒng)特點(diǎn)及性能需求，充分研究了LEOG機(jī)器人的底層控制機(jī)制及藍(lán)牙通信機(jī)制，有效的提高了機(jī)器人運(yùn)行的效率。重點(diǎn)研究了基于LEGO平臺(tái)的魔方機(jī)器人結(jié)構(gòu)改進(jìn)和解魔方機(jī)器人控制系統(tǒng)，在本文的最后詳細(xì)論述了魔方機(jī)器人展示系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。
　　基于上述系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)以及關(guān)鍵技術(shù)的研究，最終設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了“基于LEGO