[发明专利]一种基于MCU芯片的魔方转动状态智能监测方法与系统

权利要求书

1.一种基于MCU芯片的魔方转动状态智能监测方法，其特征在于，所述方法包括：

魔方转动检测和姿态编码；魔方内置九轴传感器和MCU芯片，九轴传感器检测魔方的转动，并且将魔方转动姿态进行编码，传给MCU芯片魔方转动步骤解析；魔方通过手机端远程操控；建立深度学习模型对所有魔方姿态的难度进行评估；在魔方姿态难度评估结果的基础上结合用户解魔方的数据，对用户解魔方的水平进行评分；根据用户评分，生成对应的等级二维码；系统读取到某用户的二维码，即随机生成相应难度的魔方初始姿态和提供语音提示；当用户想要体验不同难度的魔方姿态，能够进行魔方姿态难度的调节；系统根据用户选择的解魔方难度，自动从数据库中查找对应难度评估分数的魔方姿态，并且将魔方旋转调节为相应的魔方初始姿态；用户解魔方的能力评分和用户等级是随着用户玩魔方的次数动态更新的；用户的等级可以通过用户玩魔方的能力评分提高，战胜等级高的用户的途径来提高；但是用户的等级也随着后期表现不好，能力评分降低而降低；

其中，所述对用户解魔方水平进行评分，包括:

建立深度学习模型对所有魔方姿态的难度进行评估；在魔方姿态难度评估结果的基础上结合用户解魔方的数据，对用户解魔方的水平进行评分；包括：建立解魔方难度评估模型；对用户解魔方的水平进行评分；

所述建立解魔方难度评估模型，还包括：

收集开源的大量用户通过该手机端系统解魔方的数据，训练解魔方难度评估模型；其中，以用户解魔方的成功率，平均时间，步骤数量，用户步骤错误概率的数据作为特征向量输入，以难度评估分数作为标注值，训练解魔方难度评估模型；

所述对用户解魔方的水平进行评分，还包括：

记录用户每一次解魔方所花费的时间，步骤数，停顿次数，步骤重复次数，是否解开的数据，以及每一次通过解魔方难度评估模型得到的某姿态难度评估分数；将该用户的数据与该魔方姿态的相应数据一一对应相减并且乘以加权，得到每一次的解魔方的评估分数；最后将所有评估分数取平均值，得到用户解魔方的能力评分。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述魔方转动检测和姿态编码，包括:

魔方内置九轴传感器和MCU芯片，九轴传感器检测魔方的转动，并且将魔方转动姿态进行编码，传给MCU芯片；包括：魔方转动检测；魔方的姿态编码；

所述魔方转动检测，还包括：

9轴传感器拥有三维空间的X Y Z三个方向的加速度、角速度和磁场的监测功能，根据魔方转动时自身的加速度和角速度以及磁场方向，能够计算出魔方的转动情况；其中：加速度三轴监测魔方在空间的位置移动情况，角速度三轴监测魔方自身的转动变化情况，磁场三轴监测当前位置的地球磁场方向；通过魔方的加速度，角速度和磁场数据的监测，能够准确的描述魔方的转动情况；

所述魔方的姿态编码，还包括：

根据9轴传感器监测到的魔方转动情况对魔方的当前姿态进行编码；魔方的姿态编码根据魔方的六个面的编号来生成。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述魔方转动步骤解析，包括:

9轴传感器将魔方每一步转动的姿态编码传送到内置的MCU芯片进行解析，获取魔方的每一步转动情况；然后MCU根据这些转动情况推算出还原魔方的步骤；魔方的转动情况根通过当前的姿态编码和上一个姿态编码比对来推断。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述魔方通过手机端远程操控，包括:

魔方的转动正常情况下通过手机端进行操控，同样的，当用户手动操控魔方时，魔方的状态变化也在手机端显示；魔方内置蓝牙模块，MCU通过蓝牙与手机进行通信；用户通过手机端的魔方操控界面发出操作指令，该指令通过蓝牙被魔方接收，然后MCU根据指令内容对魔方进行相应的操作；操作完成后魔方通过蓝牙向手机端反馈操作成功的提示信息，然后用户就能够进行下一步操作。