玩魔方机器人的设计与实现文献综述

 2023-11-01 10:52:29

文献综述

本课题的现状及发展趋势:

魔方,英文名为Rubiks Cube,又叫鲁比克方块,自1974年由匈牙利布达佩斯建筑学院厄尔诺·鲁比克教授发明以来,逐渐发展成为一项手部极限运动,吸引来自全世界的大量玩家,截至2017年12月三阶魔方官方世界纪录是由来自韩国的SeungBeom Cho ()保持的4.59秒。2017年3月,在“慕尼黑电子贸易博览会”上,由德国芯片制造商英飞凌(Infineon)设计的“Sub1 Reloaded”机器仅用0.637秒就解开了三阶魔方,并打破了自己先前创下的0.887秒吉尼斯世界纪录,并已远超人类的记录。

随着科技的发展,高智能集成化的自动化作业平台在各个领域都有着越来越重要的应用,世界各国和地区在自动化智能平台上的研究投入也是不遗余力的。机器人作为自动化智能平台的一个重要代表,在实际应用中有着重要的地位,魔方还原机器人是其中一个典型的例子。魔方机器人集机械设计、系统控制、机器视觉于一身,拥有很多机器人的优点,很容易将其技术用于工业生产完成特定的功能。基于ARM的魔方机器人能够将任意打乱的三阶魔方还原,它涉及魔方视觉跟踪、魔方数据采集、魔方解耦算法以及机械手控制系统。通过嵌入式系统在魔方机器人控制技术中的应用,可以使得机器人向小型化、微型化方向发展。魔方机器人是一个集技术与兴趣于一身的机器人,能够极大程度的激发人们对于科学的兴趣。目前,魔方机器人并没有普及,电器控制系统过于复杂、控制系统精度不高等原因成为其关键因素这样一个智能化且益智的机器人,本来应该出现在人们的生活中,然而却呆在了少数的研究所里,没有形成大面积普及,针对这一现象,未来魔方机器人将会有更多的研究和发展。

本课题的价值:

本设计的研究具有深远的现实意义。首先,魔方机器人能够将任意打乱的三阶魔方还原,极大的激发了人们的科研兴趣。其次,现有的魔方机器人由于电气控制及系统过于复杂,对环境适应性不够,控制系统精度不高,本课题研究系统控制误差来源,改进提升控制系统精度。再者,本课题采用基于ARM的嵌入式系统,能够设计一种体积小、性能稳定的机械结构,提高机器人控制的灵活性。最后,人类现在发展的主流走向是自动化、智能化,本课题迎合了当今技术与产品结合的趋势,对将来这方面的发展具有深远的意义。

参考文献:

[1] Lendino, Jamie. Android-Powered Lego Robot SolvesRubiks Cube in 12.5 Seconds [J]. Extreme Tech.com,2010.

[2] Si Liang Lu,Ming Huang,Fan Rang Kong. The Designof a Rubiks Cube Robot[J]. Advanced Materials Research,2013,2441(709).

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