CN204278004U - 一种魔方机器人 - Google Patents

Abstract

一种魔方机器人，包括由上层支板和下层支板组成的底座组件，四个结构相同的机械手支架、四个机械手和摄像头。四个机械手支板沿圆周方向，且等距离设置在上层支板上，且位置可径向调节。四个机械手分别装设在四个机械手支架上。四个机械手支板中的一个机械手支板上连接有直角摄像头安装板，在该安装板的直角处安装有照明灯。摄像头通过摄像头保持架安装在直角摄像头安装架的上直角支板上。本实用新型提高了机器人控制的灵活性、开放性、实用性和功能性。

Description

一种魔方机器人

技术领域

本实用新型涉及一种机器人，特别是涉及一种魔方机器人。

背景技术

魔方已经风靡全球四十几年了，在魔方机器人出现以前人们只能依靠手来解魔方。最近几年开始出现魔方机器人，很快吸引了很多人的目光，其中主要包括科学界、纯粹的玩家以及对科学有浓厚兴趣的孩童。然而造成魔方机器人没有大量普及的一个重要原因就是成本过高，基于这个原因我们开发了一个低成本的魔方机器人，较大程度的改变现有魔方机器人难以普及的缺点。

实用新型内容

本实用新型的目的，是提供一种魔方机器人，提高了机器人的灵活性、开放性和实用性。

采用的技术方案

一种魔方机器人，包括底座组件、第一机械手支架、第二机械手支架、第三机械手支架、第四机械手支架，其特征在于：

底座组件由上层支板和下层支板组成，上层支板与下层支板平行设置，上层支板与下层支板之间通过四个六角铜柱支承连接。下层支板的下端面上沿圆周方向等距离安装有多个可调螺柱。

第一机械手支架下端呈直角一体连接有位置调节板，位置调节板上径向开设有第一滑槽和第二滑槽，第一滑槽与第二滑槽平行，并通过二个螺旋柱定位，二个螺旋柱分别穿过第一滑槽和第二滑槽，二个螺旋柱下端分别固定在上层支板上。第一机械手支架可通过二个滑槽滑动调节位置，以适应魔方尺寸。第一机械手支架、第二机械手支架、第三机械手支架和第四机械手支架沿圆周方向等距离设置在上层支板上，且第二机械手支架、第三机械手支架、第四机械手支架在结构上及与上层支板的装配关系上均与第一机械手支架相同。

第一机械手支架、第二机械手支架、第三机械手支架和第四机械手支架上分别通过航机支架固定有二自由度的第一机械手、第二机械手、第三机械手和第四机械手。第四机械手支架的上端固定有直角摄像头安装板。在直角摄像头安装板的直角处安装有照明灯，对魔方上端进行45度照射，便于摄像头准确采集颜色。摄像头通过摄像头保持架安装在直角摄像头安装板的上直角支板上，位置与上层支板保持竖直。

上层支板与下层支板为直径400mm，厚4mm的铝合金板。

工作原理：

    基于ARM的多自由度魔方机器人。它涉及魔方视觉跟踪、魔方数据采集、魔方谜题算法、机械手控制系统以及魔方机器人3D旋转系统。首先依靠视觉系统采集图像，由ARM控制器进行处理，然后由魔方谜题算法通过解耦算出开解步骤，最后通过前后左右四个机械手完成开解魔方的步骤。

下面重点介绍机械手是如何配合完成解魔方：

魔方由六个面组成，在采集魔方颜色的时候由于摄像头不动，只能采集一个面的颜色，通过机械的转动使魔方整体翻转把每个面都转动到上面，完成图像采集。可以先把四个机械手按顺时针方向标号为A、B、C、D。A、C同时竖直张开，B、D夹持魔方顺时针同时转动90度即可完成一次翻转。其它各个面的整体翻转类似。四个机械手相互配合可以完成魔方整体顺/逆时针转90度，顺/逆时针转180度，前后四个方向均可完成这些动作。

本实用新型优点：

本实用新型较大程度的改变现有魔方机器人难以普及的缺点，并可以应用于机器人控制的诸多领域。嵌入式系统在魔方机器人控制技术中的应用，不仅可以使得机器人向小型化、微型化方向发展，而且开创性的改变了现在玩魔方机器人的控制结构和功能，提高了机器人控制的灵活性、开放性、实用性和功能性。

机械机构是实现魔方复原的最基本的部分，良好的结构不仅能够保证功能的稳定性以及准确性，还应具有很好的美学特点，能够给人带来直观的视觉享受。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1的正面视图。

具体实施方式

一种魔方机器人，包括底座组件1、第一机械手支架2、第二机械手支架3、第三机械手支架4、第四机械手支架5，其特征在于：

底座组件1由上层支板6和下层支板7组成，上层支板6与下层支板7平行设置，上层支板6与下层支板7之间通过四个M3×26的六角铜柱8支承连接。上层支板6与下层支板7为直径400mm，厚4 m的铝合金板。下层支板7的下端面上沿圆周方向等距离安装有多个可调螺旋柱22。

第一机械手支架2下端呈直角一体连接有位置调节板9，位置调节板9上径向开设有第一滑槽10和第二滑槽11，第一滑槽10与第二滑槽11平行，并通过二个M3X6螺旋柱12定位，二个M3X6螺旋柱12分别穿过第一滑槽10和第二滑槽11，二个螺柱12下端分别固定在上层支板6上。第一机械手支架2可通过二个滑槽（10，11）滑动调节位置，以适应魔方尺寸。第一机械手支架2、第二机械手支架3、第三机械手支架4和第四机械手支架5沿圆周方向等距离设置在上层支板6上，且第二机械手支架3、第三机械手支架4、第四机械手支架5在结构上，与上层支板6的装配关系上均与第一机械手支架2相同。

第一机械手支架2、第二机械手支架3、第三机械手支架4和第四机械手支架5上分别通过航机支架固定有二自由度的第一机械手13、第二机械手14、第三机械手15和第四机械手16。第四机械手支架5的上端固定有直角摄像头安装板17。在直角摄像头安装板17的直角处安装有照明灯18，对魔方上端进行45度照射，便于摄像头准确采集颜色。摄像头19通过摄像头保持架20安装在直角摄像头安装板17的上直角支板21上，位置与上层支板6保持竖直。

Claims (2)

1.一种魔方机器人，包括底座组件（1）、第一机械手支架（2）、第二机械手支架（3）、第三机械手支架（4）、第四机械手支架（5），其特征在于：

底座组件（1）由上层支板（6）和下层支板（7）组成，上层支板（6）与下层支板（7）平行设置，上层支板（6）与下层支板（7）之间通过四个六角铜柱（8）支承连接；下层支板（7）的下端面上沿圆周方向等距离安装有多个可调螺柱（22）；

第一机械手支架（2）下端呈直角一体连接有位置调节板（9），位置调节板（9）上径向开设有第一滑槽（10）和第二滑槽（11），第一滑槽（10）与第二滑槽（11）平行，并通过二个螺旋柱（12）定位，二个螺旋柱（12）分别穿过第一滑槽和第二滑槽，二个螺旋柱（12）下端分别固定在上层支板上；第一机械手支架（2）可通过二个滑槽（11）滑动调节位置，以适应魔方尺寸；第一机械手支架（2）、第二机械手支架（3）、第三机械手支架（4）和第四机械手支架（5）沿圆周方向等距离设置在上层支板上，且第二机械手支架（3）、第三机械手支架（4）、第四机械手支架（5）在结构上与上层支板的装配关系上均与第一机械手支架相同；

第一机械手支架（2）、第二机械手支架（3）、第三机械手支架（4）和第四机械手支架（5）上分别通过航机支架固定有二自由度的第一机械手（13）、第二机械手（14）、第三机械手（15）和第四机械手（16）；第四机械手支架（5）的上端固定有直角摄像头安装板（17）；在直角摄像头安装板（17）的直角处安装有照明灯（18），对魔方上端进行45度照射，便于摄像头准确采集颜色；摄像头（19）通过摄像头保持架（20）安装在直角摄像头安装板（17）的上直角支板（21）上，位置与上层支板（6）保持竖直。

2.根据权利要求1所述的一种魔方机器人，其特征在于：上层支板与下层支板为直径400mm，厚4mm的铝合金板。