[发明专利]一种解魔方机器人及魔方教学系统与方法

权利要求书

1.一种解魔方机器人，其特征在于，包括第一机械臂机构（5）、第二机械臂机构（6）、转盘位置检测传感器（7）、散热风扇（8）、板卡（9）、魔方限位转盘（10）、摄像头安装机构（11）、摄像头（12）、补光灯（13）、无线通信模块（14）、魔方限位转盘电机（15）、联轴器（16）；

其中，魔方限位转盘（10）放置在底座上的中心处，板卡（9）设置在底座内魔方限位转盘（10）的正下方，魔方限位转盘电机（15）跟魔方限位转盘（10）通过联轴器（16）连接一起，板卡（9）控制魔方限位转盘电机（15）旋转，魔方限位转盘电机（15）带动魔方限位转盘（10）旋转，板卡（9）上连接有无线通信模块（14）；底座内设置有散热风扇（8）；魔方限位转盘（10）的一侧设置有第一机械臂结构（5），用于从下方将魔方（4）顶起一个角度；魔方限位转盘另一侧设置有第二机械臂结构（6），用于从魔方（4）一侧的上方将其向下压；转盘位置检测传感器（7）安装在第二机械臂结构（6）下方；第二机械臂结构（6）以及魔方限位转盘（10）之间安装有一个摄像头安装机构（11），摄像头安装机构（11）顶部向魔方限位转盘（10）正上方延伸出一部分用于安装摄像头（12）和补光灯（13），摄像头（12）用于拍摄魔方（4）各个面中的色块颜色的照片；

第一机械臂结构（5）末端为圆弧结构，使第一机械臂结构（5）顶起魔方时不卡住魔方色块之间的缝隙，第二机械臂结构（6）最上方和左右都有一块限位块，用于卡住魔方以及起到校正魔方的作用。

2.根据权利要求1所述的一种解魔方机器人，其特征在于，魔方限位转盘（10）用于带动魔方360度转动，魔方限位转盘（10）上设置有高5mm~15mm的限位转盘护栏，用于限制魔方（4）的位置。

3.根据权利要求1所述的一种解魔方机器人，其特征在于，第一机械臂结构（5）在魔方（4）一侧从下往上顶起魔方（4），第二机械臂结构（6）在另一侧从上往下下压魔方（4），然后第一机械臂返回原来的位置实现魔方（4）在第一机械臂结构和第二机械臂结构所在方向翻转90度；第二机械臂结构（6）具有纠正对齐魔方块和定位魔方（4）的作用，当第二机械臂结构（6）从上往下下压到一定位置时，可卡住魔方（4）的上面两层色块，此时魔方限位转盘（10）转动，实现只有底层的魔方块转动。

4.根据权利要求1所述的一种解魔方机器人，其特征在于，第二机械臂机构（6）和第一机械臂机构（5）不进行操作，只旋转魔方限位转盘（10）完成空转。

5.根据权利要求1所述的一种解魔方机器人，其特征在于，魔方限位转盘（10）每次旋转的度数都是90度的倍数；转盘位置检测传感器（7）用于检测魔方限位转盘（10）旋转的度数是否有误，并将检测结果发送至无线通信模块（14）。

6.根据权利要求1所述的一种解魔方机器人，其特征在于，解魔方机器人上印有二维码，用于建立智能手机与无线通信模块（14）之间的连接；无线通信模块（14）用于接收智能手机发送的指令、控制第一机械臂机构（5）、第二机械臂机构（6）、散热风扇（8）、板卡（9）、魔方限位转盘（10）、转盘位置检测传感器（7）、摄像头（12）、补光灯（13）工作以及接收转盘位置检测传感器（7）、摄像头（12）测量的数据并将其传送至智能手机。

7.一种应用权利要求1所述解魔方机器人的魔方教学系统，其特征在于，包括云端服务器（1）、智能手机（2）和解魔方机器人（3）；其中，智能手机（2）和解魔方机器人（3）通过短距离无线通讯，智能手机（2）和云端服务器（1）采用广域网通讯；智能手机（2）用于查看教学视频、发送数据或指令给解魔方机器人（3）和云端服务器（1）以及接收两者传送的数据；解魔方机器人（3）用于接收指令还原魔方以及发送魔方色块数据给智能手机（2）；云端服务器（1）用于通过智能手机（2）接收魔方色块数据，根据魔方色块数据进行还原逻辑运算并且转化为机械步骤传给智能手机（2）；解魔方机器人（3）还原魔方以及智能手机（2）播放教学视频结合实现魔方教学。