筒型六轴解魔方机器人装置及系统制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种筒型六轴解魔方机器人装置及系统，装置包括筒状支撑、底部卡盘、顶部卡盘、四个滑台和六个电机，其中：筒状支撑内部空间用于容纳魔方，侧壁设有呈“十”字型分布的四个通孔；六个电机分别为四个侧面电机、一个顶部电机和一个底部电机，均由电机本体和联轴器组成；四个滑台分别与四个通孔匹配设置于筒状支撑外侧壁上，用于四个侧面电机的移动和固定，使四个侧面电机的联轴器穿过通孔与魔方的四个侧面连接；底部卡盘和顶部卡盘分别用于固定底部电机和顶部电机。与现有技术相比，本实用新型专利技术简单易制作，装配方便，方便展览，运转可靠，适用性范围广，成本低，易于学生掌握还原魔方原理和和软件二次开发。

The device and system of cylindrical six-axis magic cube robot

【技术实现步骤摘要】
筒型六轴解魔方机器人装置及系统
本技术涉及一种解魔方机器人，尤其是涉及一种筒型六轴解魔方机器人装置及系统。
技术介绍
魔方(Rubik'sCube)又叫魔术方块，也称鲁比克方块。是匈牙利布达佩斯建筑学院厄尔诺·鲁比克教授在1974年技术的。魔方系由富于弹性的硬塑料制成的6面正方体。魔方被称为智力游戏界的三大不可思议。还原魔方机器人，顾名思义能自动还原各种状态下的魔方。随着科技的发展，高智能集成化的自动化作业平台在各个领域都有着越来越重要的应用。还原魔方需要做到对颜色的识别位置的判断，形状的识别，以及转动方式的判别，这对机器人是很高的要求。而目前的机器人普遍存在结构复杂，制作难度大等问题。
技术实现思路
本技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种筒型六轴解魔方机器人装置及系统。本技术的目的可以通过以下技术方案来实现：本技术提供一种筒型六轴解魔方机器人装置，包括：筒状支撑，内部空间用于容纳魔方，侧壁设有呈“十”字型分布的四个通孔，六个电机，分别为四个侧面电机、一个顶部电机和一个底部电机，均由电机本体和联轴器组成，四个滑台，分别与四个通孔匹配设置于筒状支撑外侧壁上，用于四个侧面电机的移动和固定，使四个侧面电机的联轴器穿过通孔与魔方的四个侧面连接，底部卡盘，设置于筒状支撑底部，用于固定底部电机，使底部电机的联轴器与魔方的底面连接，顶部卡盘，设置于筒状支撑顶部，用于固定顶部电机，使顶部电机的联轴器与魔方的顶面连接。优选地，所述的滑台具有与侧面电机匹配以引导侧面电机移动的滑槽和设置于滑槽侧壁上的锁紧螺栓。由于本设计是开环，需要对魔方颜色进行扫描和颜色识别别，所以需要拆装魔方，筒状支撑不能对魔方固定死，本技术设计的间隙有点大，在魔方装上去之后，由滑台来固定电机与魔方本体之间的位置。固定电机是为了使电机的联轴器与魔方的中心线保持一致，不会导致魔方与电机的转动产生滑动，影响最后的结果。优选地，所述的筒状支撑为横截面呈圆形的筒状支撑、横截面呈椭圆形的筒状支撑、横截面呈椭圆形的筒状支撑，或所述的筒状支撑呈球带型筒状结构。优选地，所述的筒状支撑为横截面呈圆形的筒状支撑。优选地，所述的底部卡盘与筒状支撑顶部之间以及顶部卡盘和筒状支撑顶部之间分别设有用于防止底部卡盘和顶部卡盘相对于筒状支撑旋转的限位块。防止底部电机和顶部电机转动过程带动底部卡盘和顶部卡盘转动，从而影响解魔方结果。实际中也可以将筒状支撑与底部卡盘设计成一体结构。优选地，通过将魔方每个面的中心块的盖子取下，并将联轴器的自由端伸入中心块中，实现魔方和各电机的电机本体的连接。优选地，所述的联轴器的自由端设有四个卡爪；所述的四个卡爪呈正方形排列，每个卡爪截面为正方形或三角形，或，所述的四个卡爪呈“十”字形排列。联轴器是与电机轴过盈配合，再将联轴器自由端放入改造后的魔方的中心块中，设计过程中，也可以用不同形状的联轴器，只要能够保证电机和魔方的一个面能同步转动均可。优选地，工作时，六个电机的联轴器的自由端指向魔方的中心。本技术还提供一种筒型六轴解魔方机器人系统，包括控制器、摄像头以及所述的筒型六轴解魔方机器人装置，所述的控制器包括PC机和单片机，所述的摄像头与PC机通讯连接，PC机、单片机和电机通讯连接。本技术用PC——单片机(优选采用Arduino单片机)——驱动电机，三位一体共同保证完美的还原魔方。进一步优选地，电机采用型号为J-4218HB2403额步进电机。进一步优选地，Arduino单片机采用ArduinoMEGA2560-rumps带有六个电机驱动器的单片机。所述的筒型六轴解魔方机器人系统的使用方法，包括以下步骤：S1：预先在底部卡盘和顶部卡盘上分别装上底部电机和顶部电机，并将底部卡盘连接于筒状支撑的底部；S2：用摄像头对魔方进行扫描和颜色识别，并将数据传入控制器，进行步骤计算，将魔方六个面的中心块的盖子取下，并记录盖子颜色；S3：将魔方放入筒状支撑，并使底部电机的联轴器插入魔方底部的中心块中；S4：将四个侧面电机放入滑台，并移动侧面电机使四个侧面电机的联轴器穿过通孔与魔方的四个侧面连接，然后将四个侧面电机固定；S5：将顶部卡盘连接到筒状支撑的顶部，并使顶部电机的联轴器插入魔方顶部的中心块中；S6：控制器按照计算步骤控制各电机转动进行解魔方。与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：(1)本技术的筒状支撑、滑台、底部卡盘和顶部卡盘以及联轴器都可以自主设计且自己打印，六个电机放置也简单，大大降低的制作难度和制作成本。(2)本技术采用的是六个电机同时运转，在二十次的转动就可以还原魔方，大大的提高了还原魔方机器人的速度。(3)本技术中，控制为PC端到单片机到驱动部分三位一体，由电脑对魔方进行扫描，计算及步骤传到与电脑相连的Arduino单片机，再由单片机直接控制与之相连的六个电机，进行还原动作，执行步骤简单，单片机相遇速度快。(4)本技术采用圆筒壁以及上下两种卡盘，对六个电机进行固定，在圆筒壁的固定上可用自主设计的滑台使电机固定的更稳，不会出现卡死的概率，还原稳定性更高。(5)本技术的筒型六轴解魔方机器人系统，其电机和Arduino单片机价格便宜、性能稳定，易于自主设计和应用普及。附图说明图1为本技术的结构示意图(去掉顶部卡盘状态)；图2为本技术的主视剖面示意图；图3为本技术的筒状支撑和滑台的示意图；图4为本技术的顶部卡盘的示意图；图5～7为本技术的三种不同卡爪的电机结构示意图。图中，1为筒状支撑，21为侧面电机，22为顶部电机，23为底部电机，201为电机本体，202为联轴器，203为卡爪，3为滑槽，31为锁紧螺栓，4为底部卡盘，5为顶部卡盘，6为魔方。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术进行详细说明。实施例1一种筒型六轴解魔方机器人装置，如图1～4所示，包括筒状支撑1、底部卡盘4、顶部卡盘5、四个滑台和六个电机，其中：筒状支撑1内部空间用于容纳魔方6，侧壁设有呈“十”字型分布的四个通孔11；六个电机分别为四个侧面电机21、一个顶部电机22和一个底部电机23，均由电机本体201和联轴器202组成；四个滑台分别与四个通孔11匹配设置于筒状支撑1外侧壁上，用于四个侧面电机21的移动和固定，使四个侧面电机21的联轴器202穿过通孔11与魔方6的四个侧面连接；底部卡盘4设置于筒状支撑1底部，用于固定底部电机23，使底部电机23的联轴器202与魔方6的底面连接；顶部卡盘5设置于筒状支撑1顶部，用于固定顶部电机22，使顶部电机22的联轴器202与魔方6的顶面连接。本实施例通过将魔方6每个面的中心块的盖子取下，并将联轴器202的自由端伸入中心块中，实现魔方6和各电机的电机本体201的连接。筒状支撑1为横截面呈圆形的筒状支撑、横截面呈椭圆形的筒状支撑、横截面呈椭圆形的筒状支撑，或筒状支撑1呈球带型筒状结构。本实施例优选采用横截面呈圆形的筒状支撑。本实施例中的筒状支撑1可以是透明材质，以方便展览。进一步优选底部卡盘4与筒状支撑1顶部之间以及顶部卡盘5和筒状支撑1顶部之间分别设有用于防止底部卡盘4和顶部卡盘5相对于筒状支撑1旋转的限位块。本实施中的底部卡盘4还可以与筒状支撑1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种筒型六轴解魔方机器人装置，其特征在于，包括：筒状支撑(1)，内部空间用于容纳魔方(6)，侧壁设有呈“十”字型分布的四个通孔(11)，六个电机，分别为四个侧面电机(21)、一个顶部电机(22)和一个底部电机(23)，均由电机本体(201)和联轴器(202)组成，四个滑台，分别与四个通孔(11)匹配设置于筒状支撑(1)外侧壁上，用于四个侧面电机(21)的移动和固定，使四个侧面电机(21)的联轴器(202)穿过通孔(11)与魔方(6)的四个侧面连接，底部卡盘(4)，设置于筒状支撑(1)底部，用于固定底部电机(23)，使底部电机(23)的联轴器(202)与魔方(6)的底面连接，顶部卡盘(5)，设置于筒状支撑(1)顶部，用于固定顶部电机(22)，使顶部电机(22)的联轴器(202)与魔方(6)的顶面连接。

【技术特征摘要】
1.一种筒型六轴解魔方机器人装置，其特征在于，包括：筒状支撑(1)，内部空间用于容纳魔方(6)，侧壁设有呈“十”字型分布的四个通孔(11)，六个电机，分别为四个侧面电机(21)、一个顶部电机(22)和一个底部电机(23)，均由电机本体(201)和联轴器(202)组成，四个滑台，分别与四个通孔(11)匹配设置于筒状支撑(1)外侧壁上，用于四个侧面电机(21)的移动和固定，使四个侧面电机(21)的联轴器(202)穿过通孔(11)与魔方(6)的四个侧面连接，底部卡盘(4)，设置于筒状支撑(1)底部，用于固定底部电机(23)，使底部电机(23)的联轴器(202)与魔方(6)的底面连接，顶部卡盘(5)，设置于筒状支撑(1)顶部，用于固定顶部电机(22)，使顶部电机(22)的联轴器(202)与魔方(6)的顶面连接。2.根据权利要求1所述的一种筒型六轴解魔方机器人装置，其特征在于，所述的滑台具有与侧面电机(21)匹配以引导侧面电机(21)移动的滑槽(3)和设置于滑槽(3)侧壁上的锁紧螺栓(31)。3.根据权利要求1所述的一种筒型六轴解魔方机器人装置，其特征在于，所述的筒状支撑(1)为横截面呈圆形的筒状支撑、横截面呈椭圆形的筒状支撑、横截面呈椭圆形的筒...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志澜，王银，刘长青，
申请(专利权)人：上海建桥学院，
类型：新型
国别省市：上海,31