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1、魔方机器人的研究与实现曾蛰,孙悦红2(1.北京工一商大学艺术与传媒学院，北京100048；2.北京工商大学计算机与信息学院人工智能实验室，北京100048)摘要：作为人工智能技术学科的一项分支，魔方机器人越來越受到关注。本文设计了一个基于51单片机和PC机的三阶魔方还原机器人，充分利用了PC机及单片机各自的优势，并H通过改进了传统的CFOP算法、使用了经过改进的数据结构，不仅节省了系统资源，还提高了还原速度。并且通过重新设计驱动和采用独特的图片识别算法，加快了图片识别并和核心控制模块交互的速度。本文的创
2、新点主要在于设计了更加适合的算法和数据结构，有效地减小了程序的空间复杂度和时间复杂度。关键词：人工智能；魔方还原；CFOP算法researchaboutcuberebootanddesignZengJum,SunYuehong?(1.BeijingBusinessandTechnologyUniversityMediaandArtschool,Beijing100048;2.BeijingBusinessandTechnologyUniversityInformationandComputerSchoo
3、lAlLab,Beijing100048)Abstract:AsanbranchofArtificialIntelligence,magiccuberobotismoregetmoreandmoreattentiondaybyday,Basedon51SCM,Designedthird-ordermagiccuberobot.ThisrobotrestorefulluseofthePC,andtheMCUtheirownadvantagesandbyimprovingthetraditionalCFOP
4、algorithmnotonlysavessystemresources,andalsoincreasedthereductionrate.Byredesigningnewdriverofcameraandspacialpicturerecognizedalgorithm,itisefficiencytoapprovethespeedinexchanginginformationsbetweendriverandkernalcontrollingmodule.Theinnovationofthispap
5、erismoresuitablealgorithmanddatastructureforthisrobot.Itisvciyhelpfulinreducingspacecomplexityandtimecomplexity.Keywords:ArtificialIntelligence;Rubik;CFOP0引言作为人工御能技术学科的一项分支，魔方机器人越來越受到关注，本课题旨在设计一个魔方还原机器人，能够快速还原被任意打乱的三阶魔方，设计中综合运用了模式识别，机器人动力学，单片机控制技术等学科知识，并
6、且魔方还原算法实现上做了一•些改进。1系统原理及结构一个被任意打乱的魔方，只要按照一定的规律转动各个面，都能被还原，.因此，可以在计算机上设计一套算法程序,由计算机指导执行部件将一个被打乱的魔方还原.本设计将还原步骤的算法主程序放在PC端运行，通过PC与单片机Z间的通信，将算法运行结果,也就是魔方各面的旋转方向发送至单片机，再由单片机控制三路步进电机,实现对魔方的旋转.系统框架图1所示作者简介：曾黎，(1988-),男，无，服务器端程序开发。通信联系人：孙悦红，(1963-),女，副教授,人工智fiLE
7、-mail:13651089370@139.com40歩进电椚2步进电机1单片机步进电机3图1系统框架图魔方机器人的结构图如图2所示/图2魔方机器人的转动于•臂三视图452硬件设计由于魔方每一面的转动角度通常是一定的，均为90度的整数倍，因此采用步进电机來控制魔方的转动，考虑到步进电机的特点,采用单片机发出逻辑指令來控制步进电机的转动方向及转动角度.并且由PC机上算法程序的运行结果來生成每一步的转动方式指令.502.1单片机的硬件设计单片机选用目前最成熟的80C51JIJRS232串口将其与PC机相连，
8、以接收PC机发来的数据.由于RS232通信的典型工作电平为3〜12V与・3〜・12V,而C8051输出为TTL电平，所以在通信时，必须进行电平转换，以便与RS232标准的电平相匹配⑴。选用MAX3232来达到这一电平转换目的。如图3所示m图3MAX232转换芯片电路原理图2.2步进电机的选取选用86BYG350FC型号的步进电机，这是一个三相步时电机，相电流为3.35A,相电阻为9Q,相电感41mH,步距角0.6/1.2。。⑵3算法实现及改
