嵌入式智能解魔方机器人设计

作者：赵晓军; 莫益锭^*; 郝文娟; 季桓; 张郁佳

来源：现代电子技术, 2022, 45(14): 139-144.

DOI：10.16652/j.issn.1004-373x.2022.14.025

• 解魔方机器人
• 嵌入式
• 二阶段算法
• Kociemba算法
• 颜色识别
• Lab模型
• 解魔方算法
• 四机械臂

解魔方机器人以Cortex-A9处理器为核心，通过控制执行机构采集魔方6个面色块信息并识别，运行解算法控制机械臂复原魔方。处理器通过PWM波控制舵机系统来转动魔方面，利用OV5640摄像头采集魔方各面颜色，创新性地采用Lab模型+KNN算法进行魔方面颜色识别。结合Kociemba算法步数与计算时间综合指标进行算法优化，得到解魔方还原指令，最后配合执行机构，快速且准确复原魔方。实验观测，解魔方机器人颜色处理采用Lab模型+KNN算法可以获得近似于100%的准确率，采集并识别魔方6面时间约14 s以内。机器人计算解魔方算法设定21步以内时，运算时间小于0.5 s。最后对10组不同打乱状态魔方进行还原。实验结果表明，基于Cortex-A9嵌入式解魔方机器人在优化颜色识别与魔方还原算法后，可以在65 s内很好地完成任意打乱状态的魔方复原任务。

• 单位
  电子信息工程学院; 河北大学