一种基于图像处理的双叉臂解魔方机器人

本发明涉及一种基于图像处理的双叉臂解魔方机器人，属于智能控制。

背景技术：

1、魔方是一种常见的智力玩具，依靠单纯的摸索将打乱的魔方快速还原是一项较有难度的行为，因此出现了利用计算机模拟推出最佳还原路径的技术。

2、目前多数魔方机器人采用气压或液压的方式驱动机器人爪钳的开合、旋转与移动。在魔方复位或打散的路径中旋转过程是主要运动过程，而无论是液压驱动还是气压驱动均需要气管或油管作为动力传递路径，在相对运动表面间不可避免的存在泄漏，因此对装置的密封性有严格要求，同时对于空气与油液的纯度也有很高的要求，气缸或液压缸及配套的过滤装置使得机器人整体结构复杂，维修保养困难。

技术实现思路

1、为解决背景技术中存在的问题，本发明提供一种基于图像处理的双叉臂解魔方机器人。

2、实现上述目的，本发明采取下述技术方案：一种基于图像处理的双叉臂解魔方机器人，包括开关电源、底板、双叉臂机械臂以及识别分析控制系统；

3、所述识别分析控制系统用于识别收集魔方每个面的颜色信息，计算该魔方的还原方式后，将还原方式信息转化成动作信号发送给两个双叉臂机械臂，所述动作信号为控制两个双叉臂机械臂进行夹紧动作和/或旋转动作的信号，所述夹紧动作用于夹持魔方，所述旋转动作用于驱动夹紧动作转动以对魔方进行重新排布；

4、所述两个双叉臂机械臂结构相同且反向设置在支架的三角支架部分上，并两个双叉臂机械臂的爪端对应设置，且两个双叉臂机械臂均通过开关电源控制电源的启闭；

5、所述支架设置在底板上。

6、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

7、1、本发明采用电驱动，无需过滤装置，且对装置的气密性也无要求，利用成熟的电滑环技术实现机械臂及爪钳的自由转动，整体结构简单且易于日常维护保养，且旋转角度控制精准度高，能够更加稳定、准确地完成魔方的还原。

8、2、本发明的识别分析控制系统采用图像处理技术对打乱后的魔方排列方式进行快速准确地分组，计算并选择最优路径完成魔方的还原，提高了识别精度，提高了机器人对魔方还原效率及成功率。

9、3、本发明通过舵机驱动连杆转动，连杆牵引爪钳在滑轨上移动，实现对魔方进行夹紧与放松，适用于多种尺寸魔方的抓取。

技术特征：

1.一种基于图像处理的双叉臂解魔方机器人，其特征在于：包括开关电源(4)、底板(13)、双叉臂机械臂以及识别分析控制系统；

2.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的双叉臂解魔方机器人，其特征在于：所述识别分析控制系统包括终端控制器(1)以及摄像机(7)；

3.根据权利要求2所述的一种基于图像处理的双叉臂解魔方机器人，其特征在于：所述图像处理模块用于图像特征提取和选择还原路径。

4.根据权利要求3所述的一种基于图像处理的双叉臂解魔方机器人，其特征在于：所述终端控制器(1)还包括魔方还原程序存储模块。

5.根据权利要求1或4所述的一种基于图像处理的双叉臂解魔方机器人，其特征在于：每个所述双叉臂机械臂均包括双叉臂机械爪(9)、电滑环(10)、步进电机(11)以及步进电机伺服驱动器(12)；所述步进电机伺服驱动器(12)固定在底板(13)上，通过开关电源(4)控制电源的启闭，用于接收控制系统发送的动作信号，并控制步进电机(11)的启闭；所述步进电机(11)的输出轴通过电滑环(10)的内环与双叉臂机械爪(9)的底部连接，所述电滑环(10)的外环与支架的v型支架部分(5)连接，电滑环(10)的外环与开关电源(4)连接。

6.根据权利要求5所述的一种基于图像处理的双叉臂解魔方机器人，其特征在于：所述双叉臂机械爪(9)包括舵机(6)、爪钳(15)、连杆(16)、连接板(17)以及机械掌(18)；所述机械掌(18)的掌根部与电滑环(10)的内环连接，机械掌(18)的掌尖部与两个爪钳(15)滑动连接，每个所述爪钳(15)的爪根部分别与对应的弧形的连杆(16)的一端铰接，每个所述连杆(16)的另一端与连接板(17)的对应端铰接，所述连接板(17)的中部与舵机(6)的输出轴固定连接，所述舵机(6)设置在机械掌(18)上，并舵机(6)通过导线与电滑环(10)的内环相连。

7.根据权利要求4或6所述的一种基于图像处理的双叉臂解魔方机器人，其特征在于：所述机器人的外侧罩设有壳体(14)，所述壳体(14)的下端与底板(13)连接。

8.根据权利要求7所述的一种基于图像处理的双叉臂解魔方机器人，其特征在于：所述壳体(14)的内顶端设有两个对称设置的补光灯(8)。

技术总结
一种基于图像处理的双叉臂解魔方机器人，属于智能控制技术领域。识别分析控制系统用于识别收集魔方每个面的颜色信息，计算该魔方的还原方式后，将还原方式信息转化成动作信号发送给双叉臂机械臂；双叉臂机械臂结构相同且反向设置在支架的三角支架部分上，并爪端对应设置，且均通过开关电源控制电源的启闭；支架设置在底板上。本发明无需过滤装置且对装置的气密性也无要求，整体结构简单且易于日常维护保养，且旋转角度控制精准度高，能够更加稳定、准确地完成魔方的还原。提高了识别精度，提高了机器人对魔方还原效率及成功率。通过舵机驱动连杆转动，连杆牵引爪钳在滑轨上移动，实现对魔方进行夹紧与放松，适用于多种尺寸魔方的抓取。

技术研发人员：史尧臣,于雪莲,李庆华,尹春梅,翁静静,曹炳谦
受保护的技术使用者：长春大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13