[实用新型]一种魔方还原机器人

说明书

本实用新型公开了一种魔方还原机器人，包括视觉采集机构、主控机构、电源模块以及执行机构；视觉采集机构包括两个座体、支撑杆和CCD摄像头；主控机构为DSP控制电路板，DSP控制电路板上设有显示屏幕、DSP芯片和若干控制按键，DSP控制电路板上还设有CCD摄像头接口、通讯及电源接口；电源模块包括12V直流电源和电压转换装置；执行机构包括导轨、舵机和机械手臂，舵机安装在导轨上，并沿着导轨的径向来回移动，机械手臂的端头还设有夹持机构，机械手臂的内部设有步进电机，夹持机构通过转轴与步进电机相连。本实用新型不仅体积小巧，无需采用PC机或移动终端作为上位机，设有显示屏，人机交互性好，成本低廉。

技术领域

本实用新型涉及智能机器人技术领域，特别是一种魔方还原机器人。

背景技术

国际上复原魔方的机器人已有很多，中国科学技术大学精密机械与精密仪器系曾研制出一款基于HSV空间颜色识别算法和气压机械结构的魔方还原机器人，此机器人系统可以作为世界主流魔方还原机器人的典型代表。但现有的魔方还原机器人存在以下缺点：

1、绝大多数的魔方还原机器人采用PC机为上位机，因此导致整个机器人系统体积过于庞大，怎样将机器人的体积尽可能地最小化成为了一个至关重要的技术问题；

2、相当一部分魔方还原机器人的图像获取系统是基于与PC机配套的图像采集卡和专用CCD摄像头的。还有一部分机器人采用智能手机作为上位机；这些都造成了单台机器人成本较高的问题，怎样降低机器人的成本成为一个关键的技术问题；

3、一部分机器人的还原过程过于“黑箱化”，人机交互过程较少；怎样友好化人机交互界面成为一个关键的问题；

4、色彩识别方法上大多在RGB和HSV空间进行识别，容易受到环境亮度的影响，怎样在复杂环境下实现对魔方色块进行精确的识别成为一个关键的问题。

实用新型内容

基于上述技术问题，本申请提供了一种魔方还原机器人，其不仅体积小巧，无需采用PC机或移动终端作为上位机，设有显示屏，人机交互性好，成本低廉。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种魔方还原机器人，包括视觉采集机构、主控机构、电源模块以及执行机构；所述电源模块分别为所述视觉采集机构、所述主控机构、所述执行机构供电；所述主控机构分别与所述视觉采集机构以及所述执行机构相连；所述视觉采集机构包括两个座体、安装在两座体上的支撑杆、安装在支撑杆中央的CCD摄像头；所述主控机构为DSP控制电路板，DSP控制电路板上设有显示屏幕、DSP芯片和若干控制按键，DSP控制电路板上还设有CCD摄像头接口、通讯及电源接口；所述电源模块包括12V直流电源和电压转换装置，电压转换装置包括DSP电源转换装置和STM32电源转换装置；所述执行机构包括导轨、舵机和机械手臂，所述舵机安装在所述导轨上，并沿着所述导轨的径向来回移动，所述机械手臂固定在所述舵机上，所述导轨、所述舵机和所述机械手臂组成曲柄滑块机构，所述机械手臂的端头还设有夹持机构，机械手臂的内部设有步进电机，所述夹持机构通过转轴与所述步进电机相连。

进一步的，在本实用新型中，所述CCD摄像头周围排列安装有若干光电二极管，该光电二极管能为CCD摄像头补光，避免外部环境昏暗，无法图像采集的问题。

进一步的，在本实用新型中，执行机构还包括执行电路板，执行电路板上设有STM32芯片、步进电机控制信号接口、舵机控制信号接口、通讯及电源接口、操作按键；步进电机控制信号接口通过信号线、步进电机驱动器与步进电机相连；舵机控制信号接口通过信号线与舵机相连；STM32芯片通过信号线与DSP芯片相连。

进一步的，在本实用新型中，所述显示屏幕为LCD屏幕，该LCD屏幕便于实现人机交互，结构简单，使用方便。

进一步的，在本实用新型中，所述夹持机构为气爪，该气爪用于抓取魔方，并通过电机进行旋转，便于调节和复原魔方。