[发明专利]一种自感应式三阶金字塔魔方及复原方法

说明书

本公开提供了一种自感应式三阶金字塔魔方及复原方法，涉及益智玩具技术领域，包括设于魔方内部的控制模块、电源模块和舵机，每个驱动块对应有一台舵机，每个舵机周围分布有三个依次相隔120°的检测元件，且所述驱动块内分布有两个相隔120°的磁性元件，所述检测元件通过感应磁性元件所在的位置确定驱动块的旋转角度，并实时发送给控制模块；所述控制模块实时记录各个驱动块的旋转轨迹，当检测元件信号在预设时间段内没有发生变化时，控制模块控制舵机带动驱动块转动，实现魔方的倒序复原或自解算复原；本公开实现了魔方转动角度的实时采集和记录，同时还实现了魔方当前状态的实时计算，集倒序复原、自主寻优复原于一体，提高了用户体验。

技术领域

本公开涉及益智玩具技术领域，特别涉及一种自感应式三阶金字塔魔方及复原方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

三阶金字塔魔方是一种四面体异型魔方。三阶金字塔魔方包括中轴、外角块、内角块和棱块。其设有四根连杆。每一根连杆的中部可转动地安装有内角块,端部可转动地安装有外角块。内角块的底部设有凹面,凹面内设置三段滑道。棱块安装于相邻的两个内角块之间。棱块的底部设有两个卡脚，两个卡脚分别卡接相邻的两个内角块的滑内，从而棱块之相邻的内角块同步转动。

本公开发明人发现，(1)现有的解魔方的方式主要为采用外在的解魔方机器人夹紧魔方后进行魔方复原，但是这种解魔方机器人一般比较笨重，使用不便，更重要的是，现有的解魔方机器人一般占用体积较大，转臂无法折叠起来，导致运输或闲置时，造成了大量的空间浪费，而且解魔方机器人目前只用于一般的三阶魔方，对于三阶金字塔魔方这种异构魔方，复原过程中无法实现有效的复原，从而极大的降低了魔方复原的效率；(2)现有技术中，有研究人员通过设计三阶金字塔的智能中轴，通过同时对每个内角块和外角块同时进行角度检测来实现轨迹检测，这不仅增加了检测难度，而且需要布置至少二十组传感器来实现对各个角块的转动角度检测，使得魔方内部结构拥挤，不仅容易相互干扰，还可能影响魔方的正常运转。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种自感应式三阶金字塔魔方及复原方法，无需外界设备的配合即可快速的实现自复原，只需对四个驱动块进行转动角度的检测，无需监控每个角块，极大的节省了魔方内部空间，使得内部电子结构的添加不影响魔方的转动，提高了用户体验。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

本公开第一方面提供了一种自感应式三阶金字塔魔方。

一种自感应式三阶金字塔魔方，包括四个角块，每个角块对应有一个驱动块，包括设于魔方内部的控制模块、电源模块和舵机，所述电源模块用于给各个用电模块供电，每个驱动块对应有一台舵机，并与舵机的转轴连接，所述驱动块与角块活动连接；

每个舵机周围分布有三个依次相隔120°的检测元件，且所述驱动块内分布有两个相隔120°的磁性元件，所述检测元件通过感应磁性元件所在的位置确定驱动块的旋转角度，并实时发送给控制模块；

所述控制模块分别与舵机和检测元件通信连接，并实时记录各个驱动块的旋转轨迹，当检测元件感应到的信号在预设时间段内没有发生变化时，控制模块控制舵机带动驱动块转动，实现魔方的倒序复原或自解算复原。

本公开第二方面提供了一种自感应式三阶金字塔魔方的复原方法。

一种自感应式三阶金字塔魔方的复原方法，利用本公开第一方面所述的自感应式三阶金字塔魔方，包括以下步骤：

构建原点位于金字塔魔方几何中心的坐标系，四个方向的坐标轴分别穿过一个角块的几何中心，将检测元件检测到的各驱动块转动角度转换为运动序列；

对魔方进行平面展开后，对每个块体进行编号，得到魔方平面展开的初始状态矩阵；