魔方機(jī)器人展示系統(tǒng)研究與開發(fā).pdf

1、智能機(jī)器人技術(shù)隨著機(jī)器人學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、計算機(jī)視覺等學(xué)科的發(fā)展，應(yīng)用范圍和實用價值得到了更廣泛的關(guān)注和提高，成為當(dāng)今世界高科技領(lǐng)域備受關(guān)注的熱點(diǎn)課題。近年來對于科普展品開發(fā)，更加重視科學(xué)性、趣味性、可參與性，隨著智能機(jī)器人逐漸走進(jìn)人類的日常生產(chǎn)和生活，解魔方機(jī)器人成為了科普研究的熱點(diǎn)。但由于解魔方機(jī)器人融合了計算機(jī)視覺、藍(lán)牙通訊、機(jī)器人技術(shù)、圖像處理、虛擬現(xiàn)實交互、魔方算法等多學(xué)科知識，要實現(xiàn)一個快速、穩(wěn)定的魔方機(jī)器人復(fù)原系統(tǒng)具有很大的

2、難度。因此，開展魔方機(jī)器人復(fù)原展示系統(tǒng)的研究具有很強(qiáng)的現(xiàn)實意義和應(yīng)用價值。
　　對本文系統(tǒng)進(jìn)行功能需求以及、穩(wěn)定性、實時性應(yīng)用性能需求分析，研究并設(shè)計了解魔方機(jī)器人系統(tǒng)的體系機(jī)構(gòu)。第一，為保證系統(tǒng)在不同光照條件下對魔方狀態(tài)進(jìn)行精確識別，研究了基于計算機(jī)視覺建立HSV樣本顏色空間庫的算法，降低了漏檢率減少了誤分割，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的實時性和穩(wěn)定性。第二，研究了機(jī)器人解魔方的特點(diǎn)及性能，對CFOP、角先法、TM算法進(jìn)行分析改進(jìn)，通過實驗

3、對比，改進(jìn)TM算法步驟少、平穩(wěn)性好，適用于本文系統(tǒng)，提高了機(jī)器人解魔方的性能。第三，針對系統(tǒng)特點(diǎn)及性能需求，對LEGO魔方機(jī)器人進(jìn)行系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，并設(shè)計運(yùn)動控制系統(tǒng)，有效的提高了機(jī)器人運(yùn)行的效率。第四，為了提高魔方機(jī)器人系統(tǒng)的交互性能和科學(xué)展示性能，研究了虛擬現(xiàn)實交互技術(shù)并設(shè)計了適用于本文系統(tǒng)的三維虛擬魔方系統(tǒng)，增加了系統(tǒng)趣味性和知識性。第五，針對本文系統(tǒng)多平臺結(jié)合運(yùn)行的特點(diǎn)，在研究基于LEGO的藍(lán)牙無線通訊和基于UDP的網(wǎng)絡(luò)通訊