CN116619412A - 一种智能化解魔方系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及魔方技术领域，尤其涉及一种智能化解魔方系统，包括：图像采集模块，用以对魔方的不同侧面的图像进行获取；输送模块，其部分设置在所述图像采集模块下方，用以将待处理魔方输送至对应解魔方位置；转动模块，其与所述输送模块相连，用以对魔方的不同侧面的不同单位块进行转动；检测模块，其分别与所述输送模块和所述转送模块相连；中控模块，其分别与所述图像采集模块、所述输送模块、所述转动模块以及所述检测模块相连，用以根据若干魔方的平均解魔方时长将转动电机的转速调节至第一对应转速，以及，根据所述粉尘浓度传感器检测到的粉尘浓度将传送电机转速调节至对应传送电机转速。本发明实现了解魔方精准性的提高。
Description
技术领域
本发明涉及魔方技术领域，尤其涉及一种智能化解魔方系统。
背景技术
现有技术中的解魔方系统存在效率不高和对于解魔方过程的不平衡问题。
中国专利公开号CN103831829B：公开了一种魔方求解机器人驱动装置，包括台体，还包括z向装夹机构、z向旋转机构、x向旋转机构、与x向旋转机构轴向连接的偏心夹、x向往复运动机构和控制装置，所述的z向装夹机构安装于台体上，用于装夹魔方体对面上的两个中心块；所述的z向旋转机构与z向装夹机构轴向连接，用于控制魔方体绕z轴任意方向转动，该z轴过魔方体的中心；所述的x向旋转机构绕x轴任意方向转动，通过偏心夹控制魔方体上对应面的旋转，该x轴过魔方体的中心，且与z轴正交于同一平面；所述的偏心夹切入魔方体上对应面的2/3；所述的x向往复运动机构安装于台体上，用于控制x向旋转机构和偏心夹一起沿x轴方向往复运动；所述的控制装置分别与z向旋转机构、x向旋转机构、x向往复运动机构相连，用于控制z向旋转机构、x向旋转机构和x向往复运动机构执行相应的动作。由此可见，所述魔方求解机器人驱动装置存在解魔方效率低和由于粉尘和光滑程度改变导致解魔方精准性下降的问题。
发明内容
为此，本发明提供一种智能化解魔方系统，用以克服现有技术中解魔方效率低和由于粉尘和光滑程度改变导致解魔方精准性下降的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种智能化解魔方系统，包括：图像采集模块，用以对魔方的不同侧面的图像进行获取，包括若干用以获取魔方表面图像的摄像头；输送模块，其部分设置在所述图像采集模块下方，用以将待处理魔方输送至对应解魔方位置；包括设置在所述旋转组件下方用以输送待解魔方的传送带、与所述传动带相连用以提供传送动力的传送电机、设置在所述传动带的侧面位置处用以对待解魔方的水平位置进行限定的限定组件；转动模块，其与所述输送模块相连，用以对魔方的不同侧面的不同单位块进行转动，包括设置在所述传动带下方用以提供魔方转动场所的魔方台、设置在所述魔方台上方用以对魔方进行转动操作机械臂组件以及与所述机械臂组件相连用以提供转动力矩的转动电机，所述机械臂组件包括第一机械臂和设置在所述第一机械臂上方的第二机械臂；检测模块，其分别与所述输送模块和所述转送模块相连，包括设置在所述机械臂组件上用以对机械臂的振动幅度进行检测的振动传感器、设置在所述传送带上方用以对魔方的偏移长度进行检测的视觉传感器、设置在所述传动带输出端用以对粉尘浓度进行检测的粉尘浓度传感器；中控模块，其分别与所述图像采集模块、所述输送模块、所述转动模块以及所述检测模块相连，用以根据若干魔方的平均解魔方时长将转动电机的转速调节至第一对应转速，以及，根据所述粉尘浓度传感器检测到的粉尘浓度将传送电机转速调节至对应传送电机转速，以及，根据所述视觉传感器检测到的魔方的偏移长度将所述机械臂组件的转动触点数量调节至对应数量，以及，根据所述振动传感器检测到的振动幅度将所述转动电机转速二次调节至第二对应转速。
进一步地，所述中控模块根据所述若干魔方的平均解魔方时长确定系统运行的稳定性是否在允许范围内，其中，
所述中控模块在预设第一时长条件下判定系统运行的稳定性在允许范围内并按照系统预设参数进行对应解魔方操作；
所述中控模块在预设第二时长条件下判定系统运行的稳定性低于允许范围，初步判定魔方的光滑程度超出允许范围，控制所述视觉传感器对魔方的偏移长度进行检测并根据魔方的偏移长度对魔方的光滑程度是否超出允许范围进行二次判定；
所述中控模块在预设第三时长条件下判定系统运行的稳定性低于允许范围，初步判定魔方的转动阻力超出允许范围，并根据所述粉尘浓度传感器检测到的粉尘浓度对魔方的转动阻力是否超出允许范围进行二次判定；
所述中控模块在预设第四时长条件下判定系统运行的稳定性低于允许范围，通过计算所述平均解魔方时长与预设第三时长的差值以将所述转动电机的转速调节至第一对应转速；
其中，所述预设第一时长条件为，平均解魔方时长小于等于预设第一时长；所述预设第二时长条件为，平均解魔方时长大于预设第一时长且小于等于预设第二时长；所述预设第三时长条件为，平均解魔方时长大于预设第二时长且小于等于预设第三时长；所述预设第四时长条件为，平均解魔方时长大于预设第三时长；所述预设第一时长小于所述预设第二时长且预设第二时长小于所述预设第三时长。
进一步地，所述平均解魔方时长的计算公式为：
其中，T为平均解魔方时长，tk为第k个魔方的解魔方时长，n为魔方总数量，n为大于等于1的自然数。
进一步地，所述中控模块在预设第四时长条件下根据平均解魔方时长与预设第三时长的差值确定针对所述转动电机转速的三类调节方式，其中，
第一类调节方式为，所述中控模块在预设第一时长差值条件下将所述转动电机转速调节至预设转速；
第二类调节方式为，所述中控模块在预设第二时长差值条件下使用预设第一转速调节系数将所述转动电机转速调节至第一转速；
第三类调节方式为，所述中控模块在预设第三时长差值条件下使用预设第二转速调节系数将所述转动电机转速调节至第二转速；
其中，所述预设第一时长差值条件为，平均解魔方时长与预设第三时长的差值小于等于预设第一时长差值；所述预设第二时长差值条件为，平均解魔方时长与预设第三时长的差值大于预设第一时长差值且小于等于预设第二时长差值；所述预设第三时长差值条件为，平均解魔方时长与预设第三时长的差值大于预设第二时长差值；所述预设第一时长差值小于所述预设第二时长差值，所述预设第一转速调节系数小于所述预设第二转速调节系数。
进一步地，所述中控模块在所述第二时长条件下根据所述魔方的偏移长度二次判定魔方的光滑程度是否超出允许范围，
所述中控模块在预设偏移长度条件下二次判定魔方的光滑程度超出允许范围，通过计算魔方的偏移长度与预设偏移长度的差值以将机械臂组件的转动触点数量调节至对应数量；
其中，所述预设偏移长度条件为，魔方的偏移长度大于预设偏移长度。
进一步地，所述中控模块在预设偏移长度条件下根据魔方的偏移长度与预设偏移长度的差值确定针对所述机械臂组件转动触点数量的三类调节方式，其中，
第一类数量调节方式为，所述中控模块在预设第一偏移长度差值条件下将所述转动触点数量调节至预设触点数量；
第二类数量调节方式为，所述中控模块在预设第二偏移长度差值条件下使用第一数量调节系数将所述转动触点数量调节至第一数量；
第三类数量调节方式为，所述中控模块在预设第二偏移长度差值条件下使用第二数量调节系数将所述转动触点数量调节至第二数量；
其中，所述预设第一偏移长度差值条件为，魔方的偏移长度与预设偏移长度的差值小于等于预设第一偏移长度差值；所述预设第二偏移长度差值条件为，魔方的偏移长度与预设偏移长度的差值大于预设第一偏移长度差值且小于等于预设第二偏移长度差值；所述预设第三偏移长度差值条件为，魔方的偏移长度与预设偏移长度的差值大于预设第二偏移长度差值；所述预设第一偏移长度差值小于所述预设第二偏移长度差值，所述预设第一数量调节系数小于所述预设第二数量调节系数。
进一步地，所述中控模块在预设第三时长条件下根据所述粉尘浓度二次判定魔方的转动阻力是否超出允许范围，
所述中控模块在预设粉尘浓度条件判定魔方的转动阻力超出允许范围，通过计算粉尘浓度与预设粉尘浓度的差值以将传送电机转速调节至对应传送电机转速；
其中，所述预设粉尘浓度条件为，粉尘浓度大于预设粉尘浓度。
进一步地，所述中控模块在所述预设粉尘浓度条件下根据粉尘浓度与预设粉尘浓度的差值确定针对传送电机转速的三类调节方式，其中，
第一类传送电机转速调节方式为，所述中控模块在预设第一粉尘浓度差值条件下将所述传送电机转速调节至预设传送电机转速；
第二类传送电机转速调节方式为，所述中控模块在预设第二粉尘浓度差值条件下使用预设第一传送电机转速调节系数将所述传送电机转速调节至第三转速；
第三类传送电机转速调节方式为，所述中控模块在预设第三粉尘浓度差值条件下使用预设第二传送电机转速调节系数将所述传送电机转速调节至第四转速；
其中，所述预设第一粉尘浓度差值条件为，粉尘浓度与预设粉尘浓度的差值小于等于预设第一粉尘浓度差值；所述预设第二粉尘浓度差值条件为，粉尘浓度与预设粉尘浓度的差值大于预设第一粉尘浓度差值且小于等于预设第二粉尘浓度差值；所述预设第三粉尘浓度差值条件为，粉尘浓度与预设粉尘浓度的差值大于预设第二粉尘浓度差值；所述预设第一粉尘浓度差值小于所述预设第二粉尘浓度差值，所述预设第一传送电机转速调节系数小于所述预设第二传送电机转速调节系数。
进一步地，所述中控模块在完成对于转动电机的转速的首次调节时控制所述振动传感器对机械臂组件的振动幅度进行检测，并根据检测到的振动幅度判定解魔方过程的位置浮动程度是否在允许范围内，
所述中控模块在预设振动幅度条件下判定解魔方过程的位置浮动程度超出允许范围，通过计算振动幅度与预设振动幅度的差值以将所述转动电机的转速二次调节至第二对应转速；
其中，所述预设振动幅度条件为，振动幅度大于预设振动幅度。
进一步地，所述中控模块在预设振动幅度条件下根据振动幅度与预设振动幅度的差值确定针对转动电机转速的三类二次调节方式，其中，
第一类二次调节方式为，所述中控模块在预设第一振动幅度差值条件下将所述转动电机转速二次调节至预设转速；
第二类二次调节方式为，所述中控模块在预设第三振动幅度差值条件下使用预设第四转速调节系数将所述转动电机转速二次调节至第三转速；
第三类二次调节方式为，所述中控模块在预设第二振动幅度差值条件下使用预设第三转速调节系数将所述转动电机转速二次调节至第四转速；
其中，所述预设第一振动幅度差值条件为，振动幅度与预设振动幅度的差值小于等于预设第一振动幅度差值；所述预设第二振动幅度差值条件为，振动幅度与预设振动幅度的差值大于预设第一振动幅度差值且小于等于预设第二振动幅度差值；所述预设第三振动幅度差值条件为，振动幅度与预设振动幅度的差值大于预设所述预设第二振动幅度差值；所述预设第一振动幅度差值小于所述预设第二振动幅度差值，所述预设第三转速调节系数小于所述预设第四转速调节系数。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明所述系统通过设置的图像采集模块、输送模块、转动模块、检测模块以及中控模块，通过根据若干魔方的平均解魔方时长将转动电机的转速调节至第一对应转速，降低了由于对转动电机转速的调节不精准对于解魔方过程稳定性的影响；通过根据粉尘浓度将传送电机转速调节至对应传送电机转速，降低了由于对传送电机转速的调节不精准对于粉尘导致的转动摩擦力增大的影响；通过根据魔方的偏移长度将所述机械臂组件的转动触点数量调节至对应数量，降低了由于对魔方的偏移长度反映出的魔方的光滑程度对于解魔方过程的位置确定精准性的影响；通过根据振动幅度将所述电机转速二次调节至第二对应转速，降低了由于首次转动电机的调节幅度过大导致的振动幅度变大对于解魔方位置稳定性的影响，实现了对于解魔方过程稳定性和精准性的提高。
进一步地，本发明所述系统通过设置的预设第一时长、预设第二时长以及预设第三时长，通过根据若干魔方的平均解魔方时长确定系统运行的稳定性是否在允许范围内，降低了由于对解魔方时长反映出的转动摩擦力增大或者魔方的光滑性增强导致的转动模块对于魔方的转动发生位置的误差，实现了解魔方过程稳定性和精准性的提高。
进一步地，本发明所述系统通过设置的预设第一偏移长度差值、预设第二偏移长度差值、预设第一数量调节系数以及预设第二数量调节系数，通过根据魔方的偏移长度与预设偏移长度的差值确定针对所述机械臂组件转动触点数量的三类调节方式，降低了由于对转动触点数量的调节不精准对于解魔方过程稳定性的影响，进一步实现了对于解魔方过程稳定性和精准性的提高。
进一步地，本发明所述系统通过设置的预设第一粉尘浓度差值、预设第二粉尘浓度差值、预设第一传送电机转速调节系数以及预设第二传送电机转速调节系数，通过根据粉尘浓度与预设粉尘浓度的差值确定针对传送电机转速的三类调节方式，降低了由于对传送电机转速的调节不精准对于转动摩擦力的影响，进一步实现了对于解魔方过程稳定性和精准性的提高。
进一步地，本发明所述系统通过设置的预设第一振动幅度差值、预设第二振动幅度差值、预设第三转速调节系数以及预设第四转速调节系数，通过根据振动幅度与预设振动幅度的差值确定针对转动电机转速的三类二次调节方式，降低了由于对转动电机转速的二次调节的不精准对于解魔方过程位置稳定性的影响，进一步实现了解魔方过程稳定性和精准性的提高。
附图说明
图1为本发明实施例智能化解魔方系统的整体结构框图；
图2为本发明实施例智能化解魔方系统的整体结构示意图；
图3为本发明实施例智能化解魔方系统的输送模块结构框图；
图4为本发明实施例智能化解魔方系统的解魔方过程的动画显示过程通信流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。
请参阅图1、图2以及图3所示，其分别为本发明实施例智能化解魔方系统的整体结构框图、整体结构示意图、输送模块结构框图以及解魔方过程的动画显示过程通信流程图；本实施例一种智能化解魔方系统，包括：
图像采集模块，用以对魔方的不同侧面的图像进行获取，包括若干用以获取魔方表面图像的摄像头4；
输送模块，其部分设置在所述图像采集模块下方，用以将待处理魔方输送至对应解魔方位置；包括设置在所述旋转组件下方用以输送待解魔方的传送带1、与所述传动带相连用以提供传送动力的传送电机11、设置在所述传动带的侧面位置处用以对待解魔方的水平位置进行限定的限定组件2；
转动模块，其与所述输送模块相连，用以对魔方的不同侧面的不同单位块进行转动，包括设置在所述传动带下方用以提供魔方转动场所的魔方台10、设置在所述魔方台10上方用以对魔方进行转动操作机械臂组件以及与所述机械臂组件相连用以提供转动力矩的转动电机7，所述机械臂组件包括第一机械臂9和设置在所述第一机械臂9上方的第二机械臂6；
检测模块，其分别与所述输送模块和所述转送模块相连，包括设置在所述机械臂组件上用以对机械臂的振动幅度进行检测的振动传感器8、设置在所述传送带1上方用以对魔方的偏移长度进行检测的视觉传感器3、设置在所述传动带输出端用以对粉尘浓度进行检测的粉尘浓度传感器5；
中控模块，其分别与所述图像采集模块、所述输送模块、所述转动模块以及所述检测模块相连，用以根据若干魔方的平均解魔方时长将转动电机7的转速调节至第一对应转速，以及，根据所述粉尘浓度传感器5检测到的粉尘浓度将传送电机转速调节至对应传送电机转速，以及，根据所述视觉传感器3检测到的魔方的偏移长度将所述机械臂组件的转动触点数量调节至对应数量，以及，根据所述振动传感器8检测到的振动幅度将所述转动电机转速二次调节至第二对应转速。
本发明所述系统通过设置的图像采集模块、输送模块、转动模块、检测模块以及中控模块，通过根据若干魔方的平均解魔方时长将转动电机7的转速调节至第一对应转速，降低了由于对转动电机转速的调节不精准对于解魔方过程稳定性的影响；通过根据粉尘浓度将传送电机转速调节至对应传送电机转速，降低了由于对传送电机转速的调节不精准对于粉尘导致的转动摩擦力增大的影响；通过根据魔方的偏移长度将所述机械臂组件的转动触点数量调节至对应数量，降低了由于对魔方的偏移长度反映出的魔方的光滑程度对于解魔方过程的位置确定精准性的影响；通过根据振动幅度将所述电机转速二次调节至第二对应转速，降低了由于首次转动电机7的调节幅度过大导致的振动幅度变大对于解魔方位置稳定性的影响，实现了对于解魔方过程稳定性和精准性的提高。
请继续参阅图1和图2所示，所述中控模块根据所述若干魔方的平均解魔方时长确定系统运行的稳定性是否在允许范围内，其中，
所述中控模块在预设第一时长条件下判定系统运行的稳定性在允许范围内并按照系统预设参数进行对应解魔方操作；
所述中控模块在预设第二时长条件下判定系统运行的稳定性低于允许范围，初步判定魔方的光滑程度超出允许范围，控制所述视觉传感器3对魔方的偏移长度进行检测并根据魔方的偏移长度对魔方的光滑程度是否超出允许范围进行二次判定；
所述中控模块在预设第三时长条件下判定系统运行的稳定性低于允许范围，初步判定魔方的转动阻力超出允许范围，并根据所述粉尘浓度传感器5检测到的粉尘浓度对魔方的转动阻力是否超出允许范围进行二次判定；
所述中控模块在预设第四时长条件下判定系统运行的稳定性低于允许范围，通过计算所述平均解魔方时长与预设第三时长的差值以将所述转动电机7的转速调节至第一对应转速；
其中，所述预设第一时长条件为，平均解魔方时长小于等于预设第一时长；所述预设第二时长条件为，平均解魔方时长大于预设第一时长且小于等于预设第二时长；所述预设第三时长条件为，平均解魔方时长大于预设第二时长且小于等于预设第三时长；所述预设第四时长条件为，平均解魔方时长大于预设第三时长；所述预设第一时长小于所述预设第二时长且预设第二时长小于所述预设第三时长。
具体而言，平均解魔方时长记为T，预设第一时长记为T1，预设第二时长记为T2，预设第三时长记为T3，其中，T1＜T2＜T3，平均解魔方时长与预设第三时长的差值记为△T，设定△T＝T-T3。
本发明所述系统通过设置的预设第一时长、预设第二时长以及预设第三时长，通过根据若干魔方的平均解魔方时长确定系统运行的稳定性是否在允许范围内，降低了由于对解魔方时长反映出的转动摩擦力增大或者魔方的光滑性增强导致的转动模块对于魔方的转动发生位置的误差，实现了解魔方过程稳定性和精准性的提高。
请继续参阅图1所示，所述平均解魔方时长的计算公式为：
其中，T为平均解魔方时长，tk为第k个魔方的解魔方时长，n为魔方总数量，n为大于等于1的自然数。
请继续参阅图1和图2所示，所述中控模块在预设第四时长条件下根据平均解魔方时长与预设第三时长的差值确定针对所述转动电机转速的三类调节方式，其中，
第一类调节方式为，所述中控模块在预设第一时长差值条件下将所述转动电机转速调节至预设转速；
第二类调节方式为，所述中控模块在预设第二时长差值条件下使用预设第一转速调节系数将所述转动电机转速调节至第一转速；
第三类调节方式为，所述中控模块在预设第三时长差值条件下使用预设第二转速调节系数将所述转动电机转速调节至第二转速；
其中，所述预设第一时长差值条件为，平均解魔方时长与预设第三时长的差值小于等于预设第一时长差值；所述预设第二时长差值条件为，平均解魔方时长与预设第三时长的差值大于预设第一时长差值且小于等于预设第二时长差值；所述预设第三时长差值条件为，平均解魔方时长与预设第三时长的差值大于预设第二时长差值；所述预设第一时长差值小于所述预设第二时长差值，所述预设第一转速调节系数小于所述预设第二转速调节系数。
具体而言，预设转速记为V0，预设第一时长差值记为△T1，预设第二时长差值记为△T2，预设第一转速调节系数记为α1，预设第二转速调节系数记为α2，其中，1＜α1＜α2，△T1＜△T2，调节后的转动电机转速记为V’，设定V’＝V0×αi，其中αi为预设第i转速调节系数，设定i＝1，2。
请继续参阅图1和图3所示，所述中控模块在所述第二时长条件下根据所述魔方的偏移长度二次判定魔方的光滑程度是否超出允许范围，
所述中控模块在预设偏移长度条件下二次判定魔方的光滑程度超出允许范围，通过计算魔方的偏移长度与预设偏移长度的差值以将机械臂组件的转动触点数量调节至对应数量；
其中，所述预设偏移长度条件为，魔方的偏移长度大于预设偏移长度。
具体而言，魔方的偏移长度记为L，预设偏移长度记为L0，魔方的偏移长度与预设偏移长度的差值记为△L，设定△L＝L-L0。
请继续参阅图1所示，所述中控模块在预设偏移长度条件下根据魔方的偏移长度与预设偏移长度的差值确定针对所述机械臂组件转动触点数量的三类调节方式，其中，
第一类数量调节方式为，所述中控模块在预设第一偏移长度差值条件下将所述转动触点数量调节至预设触点数量；
第二类数量调节方式为，所述中控模块在预设第二偏移长度差值条件下使用第一数量调节系数将所述转动触点数量调节至第一数量；
第三类数量调节方式为，所述中控模块在预设第二偏移长度差值条件下使用第二数量调节系数将所述转动触点数量调节至第二数量；
其中，所述预设第一偏移长度差值条件为，魔方的偏移长度与预设偏移长度的差值小于等于预设第一偏移长度差值；所述预设第二偏移长度差值条件为，魔方的偏移长度与预设偏移长度的差值大于预设第一偏移长度差值且小于等于预设第二偏移长度差值；所述预设第三偏移长度差值条件为，魔方的偏移长度与预设偏移长度的差值大于预设第二偏移长度差值；所述预设第一偏移长度差值小于所述预设第二偏移长度差值，所述预设第一数量调节系数小于所述预设第二数量调节系数。
具体而言，预设触点数量记为Q0，预设第一偏移长度差值记为△L1，预设第二偏移长度差值记为△L2，预设第一数量调节系数记为β1，预设第二数量调节系数记为β2，其中，1＜β1＜β2，△L1＜△L2，调节后的转动触点数量记为Q’，设定Q’＝Q0×(1+βj)/2，其中，βj为第j数量调节系数，设定j＝1，2。
本发明所述系统通过设置的预设第一偏移长度差值、预设第二偏移长度差值、预设第一数量调节系数以及预设第二数量调节系数，通过根据魔方的偏移长度与预设偏移长度的差值确定针对所述机械臂组件转动触点数量的三类调节方式，降低了由于对转动触点数量的调节不精准对于解魔方过程稳定性的影响，进一步实现了对于解魔方过程稳定性和精准性的提高。
请继续参阅图1和图2所示，所述中控模块在预设第三时长条件下根据所述粉尘浓度二次判定魔方的转动阻力是否超出允许范围，
所述中控模块在预设粉尘浓度条件判定魔方的转动阻力超出允许范围，通过计算粉尘浓度与预设粉尘浓度的差值以将传送电机转速调节至对应传送电机转速；
其中，所述预设粉尘浓度条件为，粉尘浓度大于预设粉尘浓度。
具体而言，粉尘浓度记为R，预设粉尘浓度记为R0，粉尘浓度与预设粉尘浓度的差值记为△R，设定△R＝R-R0。
请继续参阅图1所示，所述中控模块在所述预设粉尘浓度条件下根据粉尘浓度与预设粉尘浓度的差值确定针对传送电机转速的三类调节方式，其中，
第一类传送电机转速调节方式为，所述中控模块在预设第一粉尘浓度差值条件下将所述传送电机转速调节至预设传送电机转速；
第二类传送电机转速调节方式为，所述中控模块在预设第二粉尘浓度差值条件下使用预设第一传送电机转速调节系数将所述传送电机转速调节至第三转速；
第三类传送电机转速调节方式为，所述中控模块在预设第三粉尘浓度差值条件下使用预设第二传送电机转速调节系数将所述传送电机转速调节至第四转速；
其中，所述预设第一粉尘浓度差值条件为，粉尘浓度与预设粉尘浓度的差值小于等于预设第一粉尘浓度差值；所述预设第二粉尘浓度差值条件为，粉尘浓度与预设粉尘浓度的差值大于预设第一粉尘浓度差值且小于等于预设第二粉尘浓度差值；所述预设第三粉尘浓度差值条件为，粉尘浓度与预设粉尘浓度的差值大于预设第二粉尘浓度差值；所述预设第一粉尘浓度差值小于所述预设第二粉尘浓度差值，所述预设第一传送电机转速调节系数小于所述预设第二传送电机转速调节系数。
具体而言，预设传送电机转速记为B0，预设第一粉尘浓度差值记为△R1，预设第二粉尘浓度差值记为△R2，预设第一传送电机转速调节系数记为γ1，预设第二传送电机转速调节系数记为γ2，其中，1＜γ1＜γ2，△R1＜△R2，调节后的传送电机转速记为B’，设定B’＝B0×(1+2γg)/3，其中，γg为预设第g传送电机转速调节系数，设定g＝1，2。
本发明所述系统通过设置的预设第一粉尘浓度差值、预设第二粉尘浓度差值、预设第一传送电机转速调节系数以及预设第二传送电机转速调节系数，通过根据粉尘浓度与预设粉尘浓度的差值确定针对传送电机转速的三类调节方式，降低了由于对传送电机转速的调节不精准对于转动摩擦力的影响，进一步实现了对于解魔方过程稳定性和精准性的提高。
请继续参阅图1所示，所述中控模块在完成对于转动电机7的转速的首次调节时控制所述振动传感器8对机械臂组件的振动幅度进行检测，并根据检测到的振动幅度判定解魔方过程的位置浮动程度是否在允许范围内，
所述中控模块在预设振动幅度条件下判定解魔方过程的位置浮动程度超出允许范围，通过计算振动幅度与预设振动幅度的差值以将所述转动电机7的转速二次调节至第二对应转速；
其中，所述预设振动幅度条件为，振动幅度大于预设振动幅度。
具体而言，振动幅度记为E，预设振动幅度记为E0，振动幅度与预设振动幅度的差值记为△E，设定△E＝E-E0。
请继续参阅图1和图2所示，所述中控模块在预设振动幅度条件下根据振动幅度与预设振动幅度的差值确定针对转动电机转速的三类二次调节方式，其中，
第一类二次调节方式为，所述中控模块在预设第一振动幅度差值条件下将所述转动电机转速二次调节至预设转速；
第二类二次调节方式为，所述中控模块在预设第三振动幅度差值条件下使用预设第四转速调节系数将所述转动电机转速二次调节至第三转速；
第三类二次调节方式为，所述中控模块在预设第二振动幅度差值条件下使用预设第三转速调节系数将所述转动电机转速二次调节至第四转速；
其中，所述预设第一振动幅度差值条件为，振动幅度与预设振动幅度的差值小于等于预设第一振动幅度差值；所述预设第二振动幅度差值条件为，振动幅度与预设振动幅度的差值大于预设第一振动幅度差值且小于等于预设第二振动幅度差值；所述预设第三振动幅度差值条件为，振动幅度与预设振动幅度的差值大于预设所述预设第二振动幅度差值；所述预设第一振动幅度差值小于所述预设第二振动幅度差值，所述预设第三转速调节系数小于所述预设第四转速调节系数。
具体而言，预设第一振动幅度差值记为△E1，预设第二振动幅度差值记为△E2，预设第三转速调节系数记为α3，预设第四转速调节系数记为α4，其中，0＜α3＜α4＜1，△E1＜△E2，二次调节后的转动电机转速记为V”，设定V”＝V’×αh，其中，αh为预设第h转速调节系数，设定h＝3，4。
本发明所述系统通过设置的预设第一振动幅度差值、预设第二振动幅度差值、预设第三转速调节系数以及预设第四转速调节系数，通过根据振动幅度与预设振动幅度的差值确定针对转动电机转速的三类二次调节方式，降低了由于对转动电机转速的二次调节的不精准对于解魔方过程位置稳定性的影响，进一步实现了解魔方过程稳定性和精准性的提高。
请继续参阅图4所示，魔方首先通过蓝牙连接到CubeStat ionApp后，魔方芯片发送魔方数据给到App，通过魔方的状态数据，魔方的转动数据，魔方重置数据，魔方转动历史数据等进行协议处理，根据不同的功能模块进行协议分发，转换出渲染数据，对魔方模型进行渲染，并通过动画呈现出转动效果。在蓝牙数据收发处理上，当前协议数据为十六进制数据，通过解析处理得到对应的魔方棱块，角块的数据，转动数据则通过对应的枚举，转换出所用到的转动字母公式，得到对应的转动和方向，从而同步在App的魔方上面。
实施例1
本实施例1中，所述中控模块在预设第四时长条件下根据平均解魔方时长与预设第三时长的差值确定针对所述转动电机转速的三类调节方式，预设转速记为V0，预设第一时长差值记为△T1，预设第二时长差值记为△T2，预设第一转速调节系数记为α1，预设第二转速调节系数记为α2，其中，α1＝1.1，α2＝1.3，△T1＝20s，△T2＝40s，V0＝960r/min，
本实施例1求得△T＝30s，中控模块判定△T1＜△T≤△T2并使用预设第一转速调节系数α1将所述转动电机转速调节至第一转速V’，计算得V’＝960r/min×1.1＝1056r/min。
本实施例通过对转动电机转速的调节，降低了由于对转动电机转速的调节不精准对于解魔方稳定性和解魔方效率的影响，实现了对于解魔方稳定性和解魔方效率的提高。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种智能化解魔方系统，其特征在于，包括：
图像采集模块，用以对魔方的不同侧面的图像进行获取，包括若干用以获取魔方表面图像的摄像头；
输送模块，其部分设置在所述图像采集模块下方，用以将待处理魔方输送至对应解魔方位置；包括设置在所述旋转组件下方用以输送待解魔方的传送带、与所述传动带相连用以提供传送动力的传送电机、设置在所述传动带的侧面位置处用以对待解魔方的水平位置进行限定的限定组件；
转动模块，其与所述输送模块相连，用以对魔方的不同侧面的不同单位块进行转动，包括设置在所述传动带下方用以提供魔方转动场所的魔方台、设置在所述魔方台上方用以对魔方进行转动操作机械臂组件以及与所述机械臂组件相连用以提供转动力矩的转动电机，所述机械臂组件包括第一机械臂和设置在所述第一机械臂上方的第二机械臂；
检测模块，其分别与所述输送模块和所述转送模块相连，包括设置在所述机械臂组件上用以对机械臂的振动幅度进行检测的振动传感器、设置在所述传送带上方用以对魔方的偏移长度进行检测的视觉传感器、设置在所述传动带输出端用以对粉尘浓度进行检测的粉尘浓度传感器；
中控模块，其分别与所述图像采集模块、所述输送模块、所述转动模块以及所述检测模块相连，用以根据若干魔方的平均解魔方时长将转动电机的转速调节至第一对应转速，以及，根据所述粉尘浓度传感器检测到的粉尘浓度将传送电机转速调节至对应传送电机转速，以及，根据所述视觉传感器检测到的魔方的偏移长度将所述机械臂组件的转动触点数量调节至对应数量，以及，根据所述振动传感器检测到的振动幅度将所述转动电机转速二次调节至第二对应转速。
2.根据权利要求1所述的智能化解魔方系统，其特征在于，所述中控模块根据所述若干魔方的平均解魔方时长确定系统运行的稳定性是否在允许范围内，其中，
所述中控模块在预设第一时长条件下判定系统运行的稳定性在允许范围内并按照系统预设参数进行对应解魔方操作；
所述中控模块在预设第二时长条件下判定系统运行的稳定性低于允许范围，初步判定魔方的光滑程度超出允许范围，控制所述视觉传感器对魔方的偏移长度进行检测并根据魔方的偏移长度对魔方的光滑程度是否超出允许范围进行二次判定；
所述中控模块在预设第三时长条件下判定系统运行的稳定性低于允许范围，初步判定魔方的转动阻力超出允许范围，并根据所述粉尘浓度传感器检测到的粉尘浓度对魔方的转动阻力是否超出允许范围进行二次判定；
所述中控模块在预设第四时长条件下判定系统运行的稳定性低于允许范围，通过计算所述平均解魔方时长与预设第三时长的差值以将所述转动电机的转速调节至第一对应转速；
其中，所述预设第一时长条件为，平均解魔方时长小于等于预设第一时长；所述预设第二时长条件为，平均解魔方时长大于预设第一时长且小于等于预设第二时长；所述预设第三时长条件为，平均解魔方时长大于预设第二时长且小于等于预设第三时长；所述预设第四时长条件为，平均解魔方时长大于预设第三时长；所述预设第一时长小于所述预设第二时长且预设第二时长小于所述预设第三时长。
3.根据权利要求2所述的智能化解魔方系统，其特征在于，所述平均解魔方时长的计算公式为：
其中，T为平均解魔方时长，tk为第k个魔方的解魔方时长，n为魔方总数量，n为大于等于1的自然数。
4.根据权利要求3所述的智能化解魔方系统，其特征在于，所述中控模块在预设第四时长条件下根据平均解魔方时长与预设第三时长的差值确定针对所述转动电机转速的三类调节方式，其中，
第一类调节方式为，所述中控模块在预设第一时长差值条件下将所述转动电机转速调节至预设转速；
第二类调节方式为，所述中控模块在预设第二时长差值条件下使用预设第一转速调节系数将所述转动电机转速调节至第一转速；
第三类调节方式为，所述中控模块在预设第三时长差值条件下使用预设第二转速调节系数将所述转动电机转速调节至第二转速；
其中，所述预设第一时长差值条件为，平均解魔方时长与预设第三时长的差值小于等于预设第一时长差值；所述预设第二时长差值条件为，平均解魔方时长与预设第三时长的差值大于预设第一时长差值且小于等于预设第二时长差值；所述预设第三时长差值条件为，平均解魔方时长与预设第三时长的差值大于预设第二时长差值；所述预设第一时长差值小于所述预设第二时长差值，所述预设第一转速调节系数小于所述预设第二转速调节系数。
5.根据权利要求4所述的智能化解魔方系统，其特征在于，所述中控模块在所述第二时长条件下根据所述魔方的偏移长度二次判定魔方的光滑程度是否超出允许范围，
所述中控模块在预设偏移长度条件下二次判定魔方的光滑程度超出允许范围，通过计算魔方的偏移长度与预设偏移长度的差值以将机械臂组件的转动触点数量调节至对应数量；
其中，所述预设偏移长度条件为，魔方的偏移长度大于预设偏移长度。
6.根据权利要求5所述的智能化解魔方系统，其特征在于，所述中控模块在预设偏移长度条件下根据魔方的偏移长度与预设偏移长度的差值确定针对所述机械臂组件转动触点数量的三类调节方式，其中，
第一类数量调节方式为，所述中控模块在预设第一偏移长度差值条件下将所述转动触点数量调节至预设触点数量；
第二类数量调节方式为，所述中控模块在预设第二偏移长度差值条件下使用第一数量调节系数将所述转动触点数量调节至第一数量；
第三类数量调节方式为，所述中控模块在预设第二偏移长度差值条件下使用第二数量调节系数将所述转动触点数量调节至第二数量；
其中，所述预设第一偏移长度差值条件为，魔方的偏移长度与预设偏移长度的差值小于等于预设第一偏移长度差值；所述预设第二偏移长度差值条件为，魔方的偏移长度与预设偏移长度的差值大于预设第一偏移长度差值且小于等于预设第二偏移长度差值；所述预设第三偏移长度差值条件为，魔方的偏移长度与预设偏移长度的差值大于预设第二偏移长度差值；所述预设第一偏移长度差值小于所述预设第二偏移长度差值，所述预设第一数量调节系数小于所述预设第二数量调节系数。
7.根据权利要求6所述的智能化解魔方系统，其特征在于，所述中控模块在预设第三时长条件下根据所述粉尘浓度二次判定魔方的转动阻力是否超出允许范围，
所述中控模块在预设粉尘浓度条件判定魔方的转动阻力超出允许范围，通过计算粉尘浓度与预设粉尘浓度的差值以将传送电机转速调节至对应传送电机转速；
其中，所述预设粉尘浓度条件为，粉尘浓度大于预设粉尘浓度。
8.根据权利要求7所述的智能化解魔方系统，其特征在于，所述中控模块在所述预设粉尘浓度条件下根据粉尘浓度与预设粉尘浓度的差值确定针对传送电机转速的三类调节方式，其中，
第一类传送电机转速调节方式为，所述中控模块在预设第一粉尘浓度差值条件下将所述传送电机转速调节至预设传送电机转速；
第二类传送电机转速调节方式为，所述中控模块在预设第二粉尘浓度差值条件下使用预设第一传送电机转速调节系数将所述传送电机转速调节至第三转速；
第三类传送电机转速调节方式为，所述中控模块在预设第三粉尘浓度差值条件下使用预设第二传送电机转速调节系数将所述传送电机转速调节至第四转速；
其中，所述预设第一粉尘浓度差值条件为，粉尘浓度与预设粉尘浓度的差值小于等于预设第一粉尘浓度差值；所述预设第二粉尘浓度差值条件为，粉尘浓度与预设粉尘浓度的差值大于预设第一粉尘浓度差值且小于等于预设第二粉尘浓度差值；所述预设第三粉尘浓度差值条件为，粉尘浓度与预设粉尘浓度的差值大于预设第二粉尘浓度差值；所述预设第一粉尘浓度差值小于所述预设第二粉尘浓度差值，所述预设第一传送电机转速调节系数小于所述预设第二传送电机转速调节系数。
9.根据权利要求8所述的智能化解魔方系统，其特征在于，所述中控模块在完成对于转动电机的转速的首次调节时控制所述振动传感器对机械臂组件的振动幅度进行检测，并根据检测到的振动幅度判定解魔方过程的位置浮动程度是否在允许范围内，
所述中控模块在预设振动幅度条件下判定解魔方过程的位置浮动程度超出允许范围，通过计算振动幅度与预设振动幅度的差值以将所述转动电机的转速二次调节至第二对应转速；
其中，所述预设振动幅度条件为，振动幅度大于预设振动幅度。
10.根据权利要求9所述的智能化解魔方系统，其特征在于，所述中控模块在预设振动幅度条件下根据振动幅度与预设振动幅度的差值确定针对转动电机转速的三类二次调节方式，其中，
第一类二次调节方式为，所述中控模块在预设第一振动幅度差值条件下将所述转动电机转速二次调节至预设转速；
第二类二次调节方式为，所述中控模块在预设第三振动幅度差值条件下使用预设第四转速调节系数将所述转动电机转速二次调节至第三转速；
第三类二次调节方式为，所述中控模块在预设第二振动幅度差值条件下使用预设第三转速调节系数将所述转动电机转速二次调节至第四转速；
其中，所述预设第一振动幅度差值条件为，振动幅度与预设振动幅度的差值小于等于预设第一振动幅度差值；所述预设第二振动幅度差值条件为，振动幅度与预设振动幅度的差值大于预设第一振动幅度差值且小于等于预设第二振动幅度差值；所述预设第三振动幅度差值条件为，振动幅度与预设振动幅度的差值大于预设所述预设第二振动幅度差值；所述预设第一振动幅度差值小于所述预设第二振动幅度差值，所述预设第三转速调节系数小于所述预设第四转速调节系数。
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