1、方案设计
我们采用舵机作为魔方机器人的驱动电机。舵机运行的速度和主频无直接关系,所以采用单片机和采用更高主频的嵌入式处理器在控制效果上差别不大。单片机编程过程简单易上手,无需进行操作系统的移植,非常适合对魔方机器人的舵机进行控制。在软件设计中,我们主要运用了Kocemba复原算法和KNN分类算法等,并使用Allwinner A20运行的APP来处理核心算法,以提高运行效率。
2、设计原理
1、Kociemba算法
Kociemba算法是一种高效的魔方复原算法。其详细原理可以通过一些权威的魔方解算网站来了解。该算法的原理比较复杂,但我们已尽可能理解并整理其核心思想。通过几天的深入学习,我们将这一知识整理出来,以供广大魔方爱好者参考。
魔方的状态数及裁剪方法
本文讨论的三阶魔方存在巨大的状态数。但通过因式分解等算法手段,我们可以对状态数进行裁剪。例如,通过规定某些旋转不会改变角或边的方向,我们可以将魔方的状态分成两个状态集G1和G2。其中G1状态集内的状态经过一定规则的旋转后,其状态仍在这个集合内。我们利用魔方的优良性质,将状态数大大减少,提高算法效率。
搜索算法与映射表设计
Kociemba算法使用搜索算法来还原魔方。我们设计了一种高效的映射表,将魔方的特定状态映最小的还原步数。这种映射表基于数组,查询速度快,规模固定。通过找到一个合适的哈希函数,将当前魔方的状态转换为一个整数,即可完成映射表的查询。
方块编码
方块编码是算法的核心之一。我们设计了一种编码方案,规定角和边的方向。通过这种建模方式,我们可以利用魔方的优良性质,大大减少问题的难度。
3、其他设计
硬件设计框图、软件设计框架、原理图、工程设计图纸等将在后续阶段详细设计并呈现。这些设计将确保魔方机器人的硬件和软件协同工作,实现高效、稳定的魔方复原功能。
7、源代码与全部资料
为方便查阅和理解,我们将提供完整的源代码以及相关设计资料。这些资料将帮助您更深入地了解魔方机器人的设计原理和实现过程。
8、资料获取
您可以通过我们的官方网站或与我们的技术支持团队联系,获取所有的设计方案、源代码和资料。我们将竭诚为您提供支持和帮助。