魔方操作监测、训练、盲拧方法及系统、介质和设备技术方案

本发明专利技术公开了一种魔方操作监测、训练、盲拧方法及系统、介质和设备，本发明专利技术在监测过程中，考虑到以用户为视角即符合人自然观察角度为原则进行魔方的还原操作，根据体位检测传感器检测到的体位变化信息确定魔方坐标系，将以用户为视角的操作反应到魔方坐标系的变化中，根据魔方中的体位检测传感器和面转动检测传感器检测到的信息确定出魔方在当前坐标系下的实际操作，能够准确无误的对魔方的操作进行监测。另外，本发明专利技术训练方法能够避免现有技术在训练过程中需要大量使用逆算法将魔方打乱到目标算法的状态才能开始算法的训练，大大节约了训练者的训练时间，让训练者在短时间内高频次地大量练习迅速形成肌肉记忆以提高训练效率。

【技术实现步骤摘要】
魔方操作监测、训练、盲拧方法及系统、介质和设备
本专利技术涉及人工智能
，特别涉及一种魔方操作监测、训练、盲拧方法及装置、系统、介质和设备。本专利技术中的魔方涵盖魔方类智力玩具，具体是指进入WCA（国际魔方协会）比赛的全部魔方类智力玩具含2~7阶魔方、金字塔魔方、12面体5魔球、斜转魔方和SQ魔方等。
技术介绍
魔方，也称鲁比克方块，中国台湾称为魔术方块，中国香港称为扭计骰，英文名字是：Rubik'sCube，魔方是在八十年代曾风靡全球的一项智力玩具，作为开发智力的玩具，深受大家喜欢。魔方复原指的是魔方从非原始状态到原始状态的过程，是一个集观察、动手和想象于一体的过程，可以很好的培养人的动手、动脑能力、训练记忆力、空间想象力和判断力。魔方在操作过程中，特别是训练过程中，很有必要对其各个操作过程进行监测，以确定操作过程是否出现问题，现有技术中很少涉及到魔方的监测，一般也是通过人工的方式进行监测，这将带来非常大的监测工作量，而且由于人工监测精力有限，很容易出现监测出错的情况。现有的魔方训练方法通常如下：传统人工教学、根据文字所描述的算法进行自学、跟随算法演示视频或者采用3D动画进行训练等，这些方法针对于初学者来说都是比较有难度的，例如魔方层先法和cfop算法下，在OLL阶段就有57种特征状态，在PLL阶段有26种特征状态，在F2L阶段有41种特征状态，每种特征状态均有若干种还原算法，学习者记忆练习所花时间较多，在每次再训练完成后，还需要大量使用逆算法将魔方打乱到目标算法的状态才能开始算法的新的一次训练，也就是比有效训练时间来说需要至少多一倍的时间，因此大大降低了魔方训练的效率。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种魔方操作监测方法，该方法在层先法和cfop算法下能够针对魔方的操作进行准确无误的监测。本专利技术的第二目的在于提供一种魔方操作监测系统。本专利技术的第三目的在于提供一种存储介质。本专利技术的第四目的在于提供一种计算设备。本专利技术的第五目的在于提供一种魔方训练方法，该方法使得训练者在整个训练过程中都不需要用逆算法将实体魔方打乱到目标状态，从而节约训练者的训练时间，让训练者在短时间内高频次地大量练习迅速形成肌肉记忆以提高训练效率。本专利技术的第六目的在于提供一种魔方训练装置。本专利技术的第七目的在于提供一种魔方训练系统。本专利技术的第八目的在于提供一种存储介质。本专利技术的第九目的在于提供一种计算设备。本专利技术的第十目的在于提供一种魔方盲拧方法，该方法使得魔方盲拧过程中不需要对操作者进行蒙眼，增加了魔方盲拧比赛的趣味性。本专利技术的第十一目的在于提供一种魔方盲拧装置。本专利技术的第十二目的在于提供一种魔方盲拧系统。本专利技术的第十三目的在于提供一种存储介质。本专利技术的第十四目的在于提供一种计算设备。本专利技术的第一目的通过下述技术方案实现：一种魔方操作监测方法，步骤如下：针对于要操作的魔方，接收其中体位检测传感器检测到的魔方体位信息和各面转动检测传感器检测到的魔方各面的转动信息；其中魔方中，体位检测传感器设置于魔方内球中，跟随内球进行转动；魔方中相对位置固定的模块所在层与内球绑定，即这些层转动时均带动内球转动；以下将魔方中相对位置固定的模块所在层定义为固定层，其他层定义为非固定层；魔方中为非固定层的各面均设置有对应的面转动检测传感器，魔方通过各面的面转动检测传感器检测各面相对于内球的转动；若当前接收到一个面或多个相邻面的面转动检测传感器传送到的信息，判定魔方当前仅进行了未带固定层的单层或多层操作，此时首先获取魔方当前坐标系，然后根据面转动检测传感器发送的转动信息识别出魔方在魔方当前坐标系下单层或多层的操作以及单层或多层操作后的目标状态；若当前接收到了一个面或多个相邻面的面转动检测传感器和体位检测传感器传送的信息，判定魔方当前进行了带固定层的双层或多层操作转动，此时首先获取魔方当前坐标系，然后根据面转动检测传感器传送的转动信息以及体位检测传感器传送的体位信息识别出魔方在魔方当前坐标系下的双层操作以及操作后的目标状态；并且依据用户视角、通过当前体位检测传感器传送的体位信息确定出魔方下一次操作所依据的魔方坐标系；若当前接收到了相对面的面转动检测传感器和体位检测传感器传送的信息，判定魔方仅进行了固定层的转动，此时首先获取魔方当前坐标系，然后根据相对面的面转动检测传感器传送的转动信息以及体位检测传感器传送的体位信息识别出魔方在魔方当前坐标系下的中层操作以及中层操作后的目标状态；并且依据用户视角、通过当前体位检测传感器传送的体位信息确定出魔方下一次操作所依据的魔方坐标系；若当前仅接收到了体位检测传感器传送的信息，判定魔方进行了翻滚操作，此时首先获取魔方当前坐标系，根据体位检测传感器传送的体位信息识别出魔方在魔方当前坐标系下的翻滚操作以及翻滚操作后的目标状态；并且依据用户视角、通过当前体位检测传感器传送的体位信息确定出魔方下一次操作所依据的魔方坐标系。本专利技术的第二目的通过下述技术方案实现：一种魔方操作监测系统，包括魔方和魔方终端；其中：所述魔方，其内设置有用于检测魔方体位变化的体位检测传感器、用于检测魔方各面转动的各面转动检测传感器以及无线通信模块，体位传感器检测到的魔方体位变化信息通过无线通信通信模块传送给魔方终端；各面转动检测传感器检测到的面转动信息通过无线通信通信模块传送给魔方终端；魔方中，体位检测传感器设置于魔方内球中，跟随内球进行转动；魔方中相对位置固定的模块所在层与内球绑定，即这些层转动时均带动内球转动；将魔方中相对位置固定的模块所在层定义为固定层，其他层定义为非固定层；魔方中为非固定层的各面均设置有对应的面转动检测传感器，魔方通过各面的面转动检测传感器检测各面相对于内球的转动；所述魔方终端，用于执行上述所述的魔方操作监测方法。本专利技术的第三目的通过下述技术方案实现：一种存储介质，存储有程序，所述程序被处理器执行时，实现上述所述的魔方操作监测方法。本专利技术的第四目的通过下述技术方案实现：一种计算设备，包括处理器以及用于存储处理器可执行程序的存储器，所述处理器执行存储器存储的程序时，实现上述所述的魔方操作监测方法。本专利技术的第五目的通过下述技术方案实现：一种魔方训练方法，步骤如下：获取要进行层先法和cfop算法训练的魔方类型，根据该魔方类型构建第一魔方三维模型；进入魔方训练步骤，具体如下：步骤S1、将第一魔方三维模型变化到相应的目标打乱状态；步骤S2、在实体训练魔方操作过程中，获取实体训练魔方中体位检测传感器当前所检测到的实体训练魔方的体位变化信息；获取实体训练魔方中各面转动检测传感器当前所检测到的实体训练魔方的面转动信息；其中，当要进行训练的魔方类型为二阶魔方时，实体训练魔方指的是要进行训练的魔方改变后第二层的各模块颜色相同的魔方；当要进行训练的魔方类型为其他时，实体训练魔方指的是要进行训练的魔方改变后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种魔方操作监测方法，其特征在于，步骤如下：/n针对于要操作的魔方，接收其中体位检测传感器检测到的魔方体位信息和各面转动检测传感器检测到的魔方各面的转动信息；其中魔方中，体位检测传感器设置于魔方内球中，跟随内球进行转动；魔方中相对位置固定的模块所在层与内球绑定，即这些层转动时均带动内球转动；以下将魔方中相对位置固定的模块所在层定义为固定层，其他层定义为非固定层；魔方中为非固定层的各面均设置有对应的面转动检测传感器，魔方通过各面的面转动检测传感器检测各面相对于内球的转动；/n若当前接收到一个面或多个相邻面的面转动检测传感器传送到的信息，判定魔方当前仅进行了未带固定层的单层或多层操作，此时首先获取魔方当前坐标系，然后根据面转动检测传感器发送的转动信息识别出魔方在魔方当前坐标系下单层或多层的操作以及单层或多层操作后的目标状态；/n若当前接收到了一个面或多个相邻面的面转动检测传感器和体位检测传感器传送的信息，判定魔方当前进行了带固定层的双层或多层操作转动，此时首先获取魔方当前坐标系，然后根据面转动检测传感器传送的转动信息以及体位检测传感器传送的体位信息识别出魔方在魔方当前坐标系下的双层操作以及操作后的目标状态；并且依据用户视角、通过当前体位检测传感器传送的体位信息确定出魔方下一次操作所依据的魔方坐标系；/n若当前接收到了相对面的面转动检测传感器和体位检测传感器传送的信息，判定魔方仅进行了固定层的转动，此时首先获取魔方当前坐标系，然后根据相对面的面转动检测传感器传送的转动信息以及体位检测传感器传送的体位信息识别出魔方在魔方当前坐标系下的中层操作以及中层操作后的目标状态；并且依据用户视角、通过当前体位检测传感器传送的体位信息确定出魔方下一次操作所依据的魔方坐标系；/n若当前仅接收到了体位检测传感器传送的信息，判定魔方进行了翻滚操作，此时首先获取魔方当前坐标系，根据体位检测传感器传送的体位信息识别出魔方在魔方当前坐标系下的翻滚操作以及翻滚操作后的目标状态；并且依据用户视角、通过当前体位检测传感器传送的体位信息确定出魔方下一次操作所依据的魔方坐标系。/n...

【技术特征摘要】
1.一种魔方操作监测方法，其特征在于，步骤如下：
针对于要操作的魔方，接收其中体位检测传感器检测到的魔方体位信息和各面转动检测传感器检测到的魔方各面的转动信息；其中魔方中，体位检测传感器设置于魔方内球中，跟随内球进行转动；魔方中相对位置固定的模块所在层与内球绑定，即这些层转动时均带动内球转动；以下将魔方中相对位置固定的模块所在层定义为固定层，其他层定义为非固定层；魔方中为非固定层的各面均设置有对应的面转动检测传感器，魔方通过各面的面转动检测传感器检测各面相对于内球的转动；
若当前接收到一个面或多个相邻面的面转动检测传感器传送到的信息，判定魔方当前仅进行了未带固定层的单层或多层操作，此时首先获取魔方当前坐标系，然后根据面转动检测传感器发送的转动信息识别出魔方在魔方当前坐标系下单层或多层的操作以及单层或多层操作后的目标状态；
若当前接收到了一个面或多个相邻面的面转动检测传感器和体位检测传感器传送的信息，判定魔方当前进行了带固定层的双层或多层操作转动，此时首先获取魔方当前坐标系，然后根据面转动检测传感器传送的转动信息以及体位检测传感器传送的体位信息识别出魔方在魔方当前坐标系下的双层操作以及操作后的目标状态；并且依据用户视角、通过当前体位检测传感器传送的体位信息确定出魔方下一次操作所依据的魔方坐标系；
若当前接收到了相对面的面转动检测传感器和体位检测传感器传送的信息，判定魔方仅进行了固定层的转动，此时首先获取魔方当前坐标系，然后根据相对面的面转动检测传感器传送的转动信息以及体位检测传感器传送的体位信息识别出魔方在魔方当前坐标系下的中层操作以及中层操作后的目标状态；并且依据用户视角、通过当前体位检测传感器传送的体位信息确定出魔方下一次操作所依据的魔方坐标系；
若当前仅接收到了体位检测传感器传送的信息，判定魔方进行了翻滚操作，此时首先获取魔方当前坐标系，根据体位检测传感器传送的体位信息识别出魔方在魔方当前坐标系下的翻滚操作以及翻滚操作后的目标状态；并且依据用户视角、通过当前体位检测传感器传送的体位信息确定出魔方下一次操作所依据的魔方坐标系。


2.一种魔方操作监测系统，其特征在于，包括魔方和魔方终端；其中：
所述魔方，其内设置有用于检测魔方体位变化的体位检测传感器、用于检测魔方各面转动的各面转动检测传感器以及无线通信模块，体位传感器检测到的魔方体位变化信息通过无线通信通信模块传送给魔方终端；各面转动检测传感器检测到的面转动信息通过无线通信通信模块传送给魔方终端；
魔方中，体位检测传感器设置于魔方内球中，跟随内球进行转动；魔方中相对位置固定的模块所在层与内球绑定，即这些层转动时均带动内球转动；将魔方中相对位置固定的模块所在层定义为固定层，其他层定义为非固定层；魔方中为非固定层的各面均设置有对应的面转动检测传感器，魔方通过各面的面转动检测传感器检测各面相对于内球的转动；
所述魔方终端，用于执行权利要求1所述的魔方操作监测方法。


3.一种存储介质，存储有程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时，实现权利要求1中所述的魔方操作监测方法。


4.一种计算设备，包括处理器以及用于存储处理器可执行程序的存储器，其特征在于，所述处理器执行存储器存储的程序时，实现权利要求1中所述的魔方操作监测方法。


5.一种魔方训练方法，其特征在于，步骤如下：
获取要进行层先法和cfop算法训练的魔方类型，根据该魔方类型构建第一魔方三维模型；
进入魔方训练步骤，具体如下：
步骤S1、将第一魔方三维模型变化到相应的目标打乱状态；
步骤S2、在实体训练魔方操作过程中，获取实体训练魔方中体位检测传感器当前所检测到的实体训练魔方的体位变化信息；获取实体训练魔方中各面转动检测传感器当前所检测到的实体训练魔方的面转动信息；其中，当要进行训练的魔方类型为二阶魔方时，实体训练魔方指的是要进行训练的魔方改变后第二层的各模块颜色相同的魔方；当要进行训练的魔方类型为其他时，实体训练魔方指的是要进行训练的魔方改变后第三层的各模块颜色相同的魔方；
步骤S3、根据当前获取到的实体训练魔方的体位变化信息控制第一魔方三维模型进行同步体位变化；同时根据当前获取到的实体训练魔方的面转动信息控制第一魔方三维模型进行同步面转动；
步骤S4、判定第一魔方三维模型目前状态是否为还原成功状态；
若是，则完成魔方的一次训练，在下一次开始魔方训练时，返回到步骤S1；
若否，则返回步骤S2；
其中，实体训练魔方在被操作过程中通过权利要求1所述的魔方操作监测方法进行监测。


6.根据权利要求5所述的魔方训练方法，其特征在于，还包括如下步骤：
获取要进行操作的实体魔方类型，根据该实体魔方类型构建第二魔方三维模型；
进入实体魔方操作步骤，具体如下：
步骤S11、将第二魔方三维模型变化到实体魔方操作前的相同目标状态；
步骤S22、获取被操作的实体魔方中体位检测传感器当前所检测到的体位变化信息；获取被操作的实体魔方中各面转动检测传感器当前所检测到的面转动信息；
步骤S33、根据当前获取到被操作的实体魔方的体位变化信息控制第二魔方三维模型进行同步体位变化；同时根据当前获取到的被操作的实体魔方的面转动信息控制第二魔方三维模型进行同步面转动；以使得魔方三维模型的运动状态同步于实体魔方；
其中，实体魔方在被操作过程中通过权利要求1所述的魔方操作监测方法进行监测；
在魔方训练步骤中，通过语音或图例的方式推荐魔方的还原算法，同时根据还原算法判定实体训练魔方当前操作是否正确，在错误的情况下做出提醒并给出纠正方案；
在实体魔方操作步骤中，通过语音或图例的方式向推荐还原算法，同时根据还原算法判定实体魔方当前操作是否正确，在错误的情况下做出提醒并给出纠正方案。


7.根据权利要求6所述的魔方训练方法，其特征在于，在魔方训练步骤中，根据实体训练魔方的各面转动检测传感器当前所检测到的实体训练魔方的面转动信息判定实体训练魔方当前被操作时是否出现容错现象，通过时间列表记录容错现象，并且获取到容错现象产生后实体训练魔方被操作的速度以及实体训练魔方从被操作开始到还原所花费的时间；
在实体魔方操作步骤中，根据实体魔方的各面转动检测传感器当前所检测到的实体魔方的面转动信息判定实体魔方当前被操作时是否出现容错现象，通过时间列表记录容错现象，并且获取到容错现象产生后实体魔方被操作的速度以及实体魔方从被操作开始到还原所花费的时间。


8.根据权利要求5所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈永煌，刘寄，张乐，
申请(专利权)人：汕头市澄海区科梦智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44