嵌入式智能解魔方机器人设计

摘要

解魔方机器人以Cortex-A9处理器为核心,通过控制执行机构采集魔方6个面色块信息并识别,运行解算法控制机械臂复原魔方。处理器通过PWM波控制舵机系统来转动魔方面,利用OV5640摄像头采集魔方各面颜色,创新性地采用Lab模型+KNN算法进行魔方面颜色识别。结合Kociemba算法步数与计算时间综合指标进行算法优化,得到解魔方还原指令,最后配合执行机构,快速且准确复原魔方。实验观测,解魔方机器人颜色处理采用Lab模型+KNN算法可以获得近似于100%的准确率,采集并识别魔方6面时间约14 s以内。机器人计算解魔方算法设定21步以内时,运算时间小于0.5 s。最后对10组不同打乱状态魔方进行还原。实验结果表明,基于Cortex-A9嵌入式解魔方机器人在优化颜色识别与魔方还原算法后,可以在65 s内很好地完成任意打乱状态的魔方复原任务。