本實(shí)用新型涉及智能機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種快速還原魔方的智能機(jī)器人。

背景技術(shù)：

為什么要發(fā)展機(jī)器人？一方面是機(jī)器人可以干人不愿意干的事，把人從有毒的、有害的、高溫的或危險(xiǎn)的，這樣的環(huán)境中解放出來，提高產(chǎn)品的質(zhì)量同時(shí)節(jié)約了人力；另一方面它也是生產(chǎn)力發(fā)展的需求的必然結(jié)果，也是人類自身發(fā)展的必然結(jié)果，那么人類的發(fā)展隨著人們這種社會(huì)發(fā)展的情況，人們?cè)絹碓讲粩嗵接懽匀贿^程中，在改造自然過程中，認(rèn)識(shí)自然過程中，實(shí)現(xiàn)人們對(duì)不可達(dá)世界的認(rèn)識(shí)和改造，這也是人們?cè)诳萍及l(fā)展過程中的一個(gè)客觀需要。

而隨著人類生活的不斷進(jìn)步，魔方成為了人們生活中越來越喜歡的智力游戲，而越來越多的解魔方機(jī)器人也應(yīng)運(yùn)而生，現(xiàn)有技術(shù)中的解魔方機(jī)械手大多在魔方四周各布置一個(gè)機(jī)械手用于控制該面的旋轉(zhuǎn)，當(dāng)要旋轉(zhuǎn)上下兩個(gè)表面時(shí)，往往需要通過翻轉(zhuǎn)來旋轉(zhuǎn)魔方的上下表面；而機(jī)械手的形式往往是十分精密的六軸機(jī)械手或者爪狀的機(jī)械手來夾緊魔方的各個(gè)表面來旋轉(zhuǎn)魔方，但采用這些結(jié)構(gòu)往往使得機(jī)械手的成本大大增加，而且很多夾緊結(jié)構(gòu)并不能特別靈活地旋轉(zhuǎn)魔方且旋轉(zhuǎn)速度普遍太慢，整個(gè)解魔方過程往往需要一分鐘左右才能完成；因此，有必要提出一款更好的快速還原魔方的智能機(jī)器人。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于背景技術(shù)所存在的技術(shù)問題，本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種還原速度快，成本低，操作方便且結(jié)構(gòu)穩(wěn)固的快速還原魔方的智能機(jī)器人。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)措施：

一種快速還原魔方的智能機(jī)器人，包括執(zhí)行模塊、控制箱、電源、驅(qū)動(dòng)板和控制器；所述執(zhí)行模塊包括支撐框架、若干個(gè)機(jī)械抓手和固定框；所述機(jī)械抓手包括步進(jìn)電機(jī)和旋轉(zhuǎn)抓手部；所述固定框設(shè)置于控制箱上方，所述固定框包括大固定框和設(shè)置在大固定框外表面上的若干個(gè)小固定框；所述支撐框架設(shè)置于大固定框內(nèi)部；所述小固定框內(nèi)部用于放置所述步進(jìn)電機(jī)；所述旋轉(zhuǎn)抓手部上均勻設(shè)置有多個(gè)固定塊，所述待解魔方表面上開有若干個(gè)孔與所述固定塊相適配，所述旋轉(zhuǎn)抓手部延伸至支撐框架內(nèi)部并與待解魔方相抵接；所述電源、驅(qū)動(dòng)板和控制器均設(shè)置于控制箱內(nèi)部。

作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述機(jī)械抓手的數(shù)量為六個(gè)，分別設(shè)置于所述待解魔方的六面上；所述步進(jìn)電機(jī)上的旋轉(zhuǎn)軸和所述旋轉(zhuǎn)抓手部同軸設(shè)置，所述旋轉(zhuǎn)抓手部上設(shè)置有四個(gè)固定塊，所述固定塊為圓柱體。

作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述支撐框架為正方體，所述支撐框架六個(gè)表面的四角處均開有一第一螺紋孔，通過螺栓將支撐框架底面固定于控制箱上表面上；所述大固定框包括五塊固定板，所述固定板表面對(duì)應(yīng)位置開有第一螺紋孔并通過螺栓與所述支撐框架的另外五個(gè)表面固定連接。

作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述固定板和控制箱上表面開有若干個(gè)第二螺紋孔，所述步進(jìn)電機(jī)對(duì)應(yīng)位置上開有第二螺紋孔并通過螺栓分別與所述固定板和控制箱上表面固定連接；所述固定板和控制箱上表面開有一圓槽以供所述旋轉(zhuǎn)抓手部穿過。

作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述小固定框的數(shù)量為四個(gè)，所述小固定框包括若干塊小固定板；所述小固定框設(shè)置于大固定框的四周，所述小固定框下方設(shè)置有三角支撐板。

作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述固定板和小固定板的邊緣為方波狀；所述每?jī)蓧K固定板之間通過邊緣的鋸齒配合連接；所述每?jī)蓧K小固定板之間通過邊緣的鋸齒配合連接；所述固定板上開有若干個(gè)方形槽和所述小固定板邊緣的鋸齒相適配。

作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述控制箱包括若干塊拼接板，所述拼接板之間通過卡槽式方式連接；所述控制箱上下表面邊緣處設(shè)置有若干個(gè)T型零件，所述T型零件上開有螺紋孔，使用螺栓穿過所述控制箱四周的拼接板與所述T型零件的螺紋孔相固定連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本實(shí)用新型一種快速還原魔方的智能機(jī)器人中在魔方六個(gè)表面均設(shè)置有一機(jī)械抓手，解決了現(xiàn)有技術(shù)需要通過旋轉(zhuǎn)上下表面來進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)的問題，快速易行。

2、本實(shí)用新型一種快速還原魔方的智能機(jī)器人中機(jī)械爪手采用固定塊的結(jié)構(gòu)可以穩(wěn)固地和魔方進(jìn)行連接，同時(shí)可以快速地旋轉(zhuǎn)魔方。

3、本實(shí)用新型一種快速還原魔方的智能機(jī)器人采用支撐框架和固定框的結(jié)構(gòu)能有效固定機(jī)械抓手和魔方位置使得整個(gè)解魔方過程更加穩(wěn)定，且整個(gè)結(jié)構(gòu)拼裝簡(jiǎn)單。

4、本實(shí)用新型一種快速還原魔方的智能機(jī)器人中控制箱采用T型零件結(jié)合各塊拼接板的卡槽式的連接，有效保證了控制箱的穩(wěn)固性，為支撐執(zhí)行模塊和放置控制器、驅(qū)動(dòng)板和電源起到重要的作用。

附圖說明

附圖1是本實(shí)用新型一種快速還原魔方的智能機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖2是本實(shí)用新型一種快速還原魔方的智能機(jī)器人的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖3是本實(shí)用新型一種快速還原魔方的智能機(jī)器人的固定框部分示意圖；

附圖4是本實(shí)用新型一種快速還原魔方的智能機(jī)器人機(jī)械抓手的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖5是本實(shí)用新型一種快速還原魔方的智能機(jī)器人支撐框架的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖6是本實(shí)用新型一種快速還原魔方的智能機(jī)器人中機(jī)械抓手?jǐn)?shù)量為六個(gè)時(shí)固定待解魔方的示意圖。

主要元件符號(hào)說明

執(zhí)行模塊10、支撐框架11、第一螺紋孔111、機(jī)械抓手12、步進(jìn)電機(jī)121、旋轉(zhuǎn)軸1211、旋轉(zhuǎn)抓手部122、固定塊1221、固定框13、大固定框131、固定板1311、方形槽13111、圓槽13112、小固定框132、小固定板1321、限位插板133、三角支撐板14、控制箱20、第一拼接板21、第二拼接板22、第三拼接板23、電源30、驅(qū)動(dòng)板40、控制器50、T型零件60。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型實(shí)施方式的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施方式中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施方式中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施方式是本實(shí)用新型一部分實(shí)施方式，而不是全部的實(shí)施方式?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施方式，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。因此，以下對(duì)在附圖中提供的本實(shí)用新型的實(shí)施方式的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本實(shí)用新型的范圍，而是僅僅表示本實(shí)用新型的選定實(shí)施方式?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施方式，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

在本實(shí)用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“上”、“下”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的設(shè)備或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。

此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本實(shí)用新型的描述中，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上，除非另有明確具體的限定。

在本實(shí)用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語(yǔ)應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本實(shí)用新型中的具體含義。

下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述：

實(shí)施例：

請(qǐng)參考圖1至圖6，實(shí)施例中，一種快速還原魔方的智能機(jī)器人，包括執(zhí)行模塊10、控制箱20、電源30、驅(qū)動(dòng)板40和控制器50；所述執(zhí)行模塊10包括支撐框架11、若干個(gè)機(jī)械抓手12和固定框13；所述機(jī)械抓手12包括步進(jìn)電機(jī)121和旋轉(zhuǎn)抓手部122；所述固定框13 設(shè)置于控制箱20上方，所述固定框13包括大固定框131和設(shè)置在大固定框131外表面上的若干個(gè)小固定框132；所述支撐框架11設(shè)置于大固定框131內(nèi)部；所述小固定框132內(nèi)部用于放置所述步進(jìn)電機(jī)121；所述旋轉(zhuǎn)抓手部122上均勻設(shè)置有多個(gè)固定塊1221，所述待解魔方表面上開有若干個(gè)孔與所述固定塊1221相適配，所述旋轉(zhuǎn)抓手部122延伸至支撐框架11 內(nèi)部并與待解魔方相抵接；所述電源30、驅(qū)動(dòng)板40和控制器50均設(shè)置于控制箱20內(nèi)部；所述驅(qū)動(dòng)板型號(hào)為STM32F407ZGT6型步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)板，所述驅(qū)動(dòng)板40與所述機(jī)械抓手12 相連接用于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)121，所述控制器50為單片機(jī)，所述控制器50與所述驅(qū)動(dòng)板40 相連接用于向驅(qū)動(dòng)板40輸出脈沖信號(hào)，所述電源30用于提供整個(gè)裝置動(dòng)力。本實(shí)用新型機(jī)械抓手采用固定塊1221的結(jié)構(gòu)可以穩(wěn)固地和魔方進(jìn)行連接，同時(shí)可以快速地旋轉(zhuǎn)魔方；而采用支撐框架11和固定框13的結(jié)構(gòu)能有效固定機(jī)械抓手12和魔方位置使得整個(gè)解魔方過程更加穩(wěn)定，且整個(gè)結(jié)構(gòu)拼裝簡(jiǎn)單。

請(qǐng)參考圖1至圖6，實(shí)施例中，所述機(jī)械抓手12的數(shù)量為六個(gè)，分別設(shè)置于所述待解魔方的六面上；所述步進(jìn)電機(jī)121上的旋轉(zhuǎn)軸1211和所述旋轉(zhuǎn)抓手部122同軸設(shè)置，所述旋轉(zhuǎn)抓手部122為圓柱體，所述旋轉(zhuǎn)抓手部122上設(shè)置有四個(gè)固定塊1221，所述固定塊1221 為圓柱體，所述固定塊1221與所述旋轉(zhuǎn)抓手部122表面相內(nèi)接。定義所述旋轉(zhuǎn)抓手部122 的高為d，其中d的范圍為18mm～25mm；定義所述旋轉(zhuǎn)抓手部122的底面直徑為a，其中a 的范圍為13mm～15mm；定義所述固定塊1221的高為h，其中h的范圍為2.5mm～3.5mm；定義所述固定塊1221的底面直徑為l，其中l(wèi)的范圍為2.5mm～3.5mm。所述旋轉(zhuǎn)抓手部122 側(cè)面和旋轉(zhuǎn)軸對(duì)應(yīng)位置上開有一螺紋孔，通過螺母將所述旋轉(zhuǎn)抓手部122和旋轉(zhuǎn)軸1211固定連接，采用這樣的結(jié)構(gòu)能夠有效通過螺母將旋轉(zhuǎn)抓手部122固定在旋轉(zhuǎn)軸1211上，保證旋轉(zhuǎn)抓手部122在高速旋轉(zhuǎn)的過程中不脫離旋轉(zhuǎn)軸1211。采用六個(gè)機(jī)械抓手12的結(jié)構(gòu)可以有效轉(zhuǎn)動(dòng)魔方的六個(gè)表面，同時(shí)固定塊1221采用與旋轉(zhuǎn)抓手部122相內(nèi)接的結(jié)構(gòu)，結(jié)合旋轉(zhuǎn)抓手部122和固定塊1221的半徑比例可以有效提高固定塊1221帶動(dòng)魔方旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)效率，節(jié)省動(dòng)力輸出。

請(qǐng)參考圖1、圖3和圖5，實(shí)施例中，所述支撐框架11為正方體，所述支撐框架11六個(gè)表面的四角處均開有一第一螺紋孔111，通過螺栓將支撐框架11底面固定于控制箱20上表面上；所述大固定框131包括五塊固定板1311，所述固定板1311表面對(duì)應(yīng)位置開有第一螺紋孔111并通過螺栓與所述支撐框架11的另外五個(gè)表面固定連接。所述控制箱20上表面開有若干個(gè)第二螺紋孔，所述步進(jìn)電機(jī)121對(duì)應(yīng)位置上開有第二螺紋孔并通過螺栓分別與所述控制箱20上表面固定連接；所述固定板1311和控制箱20上表面開有一圓槽13112以供所述旋轉(zhuǎn)抓手部122穿過。所述小固定框132的數(shù)量為四個(gè)，所述小固定框132包括若干塊小固定板1321，優(yōu)選的，小固定板1321的數(shù)量為三塊；所述固定板1311和小固定板1321 的邊緣為方波狀；所述每?jī)蓧K固定板1311之間通過邊緣的鋸齒配合連接；所述每?jī)蓧K小固定板1321之間通過邊緣的鋸齒配合連接；所述固定板1311上開有若干個(gè)方形槽13111和所述小固定板1321邊緣的鋸齒相適配從而將小固定板1321限位于固定板1311上。所述小固定框132下方設(shè)置有三角支撐板14用于支撐整個(gè)小固定框132，所述三角支撐板14直角面為方波狀，所述固定板1311上開有若干個(gè)方形槽13111與所述三角支撐板14的直角面相適配。所述上表面的小固定板132上設(shè)置有一限位插板133用于進(jìn)一步固定所述步進(jìn)電機(jī)的位置；采用方波狀邊緣相互配合和支撐框架11這樣的結(jié)構(gòu)能有效保證固定板1311和小固定板 1321的牢固性，能夠穩(wěn)固固定機(jī)械抓手12和待解魔方的位置，且整個(gè)結(jié)構(gòu)拼裝簡(jiǎn)單使用方便。

請(qǐng)參考圖2，實(shí)施例中，所述控制箱20包括若干塊拼接板，具體的，包括構(gòu)成控制箱 20六個(gè)表面的第一拼接板21，所述控制箱20中間且與上下表面平行處設(shè)置有一塊第二拼接板22用于放置驅(qū)動(dòng)板40；所述控制箱20下半部中間且與前后表面平行處設(shè)置有一塊第三拼接板23用于支撐第二拼接板，所述電源30和控制器50放置于下半層控制箱中；所述拼接板之間通過卡槽式方式連接；所述控制箱上下表面邊緣處設(shè)置有若干個(gè)T型零件60，所述T 型零件60上開有螺紋孔，使用螺栓穿過所述第一拼接板與所述T型零件60的螺紋孔相固定連接。采用這樣結(jié)構(gòu)的控制箱20拆卸方便，且通過T型零件使得控制箱20的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)固。

本實(shí)用新型一種快速還原魔方的智能機(jī)器人的完整拼裝過程如下：

S1：先將各個(gè)機(jī)械抓手12的旋轉(zhuǎn)抓手部122穿過大固定板1311上的圓槽，通過螺栓將步進(jìn)電機(jī)121和大固定板1311固定連接；

S2：將各塊大固定板1311和機(jī)械抓手12的組合體通過螺栓固定于支撐框架11上，然后用手將待解魔方放置于支撐框架11中間并與機(jī)械抓手12相抵接；

S3：將除了最下方的機(jī)械抓手12外的整個(gè)執(zhí)行模塊10通過螺栓固定于所述控制箱20 上表面，拼接其他拼接板最后通過T型零件60做最后的固定。

本實(shí)用新型一種快速還原魔方的智能機(jī)器人的完整控制方法如下：

打開app,首先點(diǎn)擊手機(jī)子菜單搜索連接藍(lán)牙模塊，連接成功后點(diǎn)擊進(jìn)入自定義相機(jī)，根據(jù)按鍵提示由人工拍取魔方各個(gè)面的照片，每次拍照以bitmap生成照片并根據(jù)相機(jī)的邊框畫裁剪照片使魔方覆蓋整個(gè)照片畫面，以坐標(biāo)x，y獲取每張照片9個(gè)顏色塊所在的像素點(diǎn)，并分離R,G,B三個(gè)值，再根據(jù)R,G,B三個(gè)值的關(guān)聯(lián)性取一定范圍值作為該像素點(diǎn)的取色標(biāo)準(zhǔn)，將獲取的顏色以字符型數(shù)字的形式存入數(shù)組中。完成六面拍照后，將所獲取的顏色數(shù)組值顯示在頻幕上以便更改確認(rèn)，在確認(rèn)顏色數(shù)值無(wú)誤后，便將數(shù)組值放至到藍(lán)牙串口調(diào)試的發(fā)送框上，在確認(rèn)藍(lán)牙連接成功的情況下點(diǎn)擊發(fā)送，提示發(fā)送成功，目標(biāo)機(jī)藍(lán)牙模塊受到數(shù)組，開始工作。單片機(jī)通過藍(lán)牙模塊接收數(shù)據(jù)后，通過調(diào)用事先編寫燒錄在單片機(jī)的子函數(shù)，將數(shù)據(jù)按照一定規(guī)則賦值給三維坐標(biāo)系里面特定的坐標(biāo)點(diǎn)。此后程序根據(jù)這個(gè)三維坐標(biāo)系內(nèi)的這些數(shù)據(jù)，使用CFOP算法對(duì)魔方進(jìn)行復(fù)原(注：假設(shè)程序判斷需要轉(zhuǎn)動(dòng)魔方頂面時(shí)，此時(shí)單片機(jī)會(huì)同步輸出脈沖信號(hào)給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，進(jìn)而控制魔方物理旋轉(zhuǎn)。因此，當(dāng)程序執(zhí)行結(jié)束后，魔方也會(huì)同步被復(fù)原)。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型保護(hù)的范圍之內(nèi)。