LEGO EV3解魔方机器人.doc

摘要:本设计通过LEGO模块化零件搭建，采用LEGO可视化编程软件编程实现。基于LEGO MINDSTORMS Education EV3设计，可实现在30步内解出任意三阶魔方的功能。该机器人主要由四大部分组成，分别为扫描臂，机器臂，智能砖和转动翻转托盘。扫描臂上安装有扫描仪可通过对魔方的扫描来实现颜色识辨的功能，机器臂通过电机的带动从而实现对魔方的翻动，转动翻转托盘通过托盘的转动从而带动魔方转动实现魔方不同面的转动，智能砖存储有之前编程完毕的程序，通过一定的算法来解出这个魔方并具有计时记步功能。该设计顺应现在智能化发展的潮流，通过模块化生产，智能化操作来替代传统人工方式，具有积极的意义 。

关键词：模块化；可视化；LEGO MINDSTORMS Education EV3

目录

摘要

ABSTRACT

1.-绪论-3

1.1 前言-3

1.2研究背景-3

1.3 LEGO解魔方机器人设计目的和意义-3

1.4硬件配件参数-4

1.5 关键技术介绍-6

1.5.1魔方算法简介-6

1.5.2 LEGO EV3机器人简介-6

2.魔方特性原理-7

2.1魔方概念-7

2.1.1魔方结构分析-7

2.1.2魔方符号解析-8

2.2魔方状态分析-9

2.3魔方错误状态的识别-10

3.魔方算法研究-10

3.1CFOP算法-10

3.2角先法-10

3.2.1上层四角归位-10

3.2.2下层四角归位-11

3.2.3八角色向归位-11

3.2.4上层三个边块归位-11

3.2.5八个边块归位-12

3.2.6中层四个边块归位-12

3.2.7中层色向边块归位-12

3.3层先法-12

3.4速推算法-14

4.LEGO解魔方机器人-15

4.1系统平台需求分析-15

4.2系统平台功能分析-15

4.3搭建-15

4.4搭建优化-18

4.4程序设计-18

4.4.1 框架设计-18

4.4.2算法设计-19

5.机器调试-21

5.1 调试目的-21

5.2 调试方法-21

5.3调试用例-21

5.3.1扫描臂模块的测试-22

5.3.2机械臂模块的测试-23

5.3.3转动托盘模块的测试-24

5.3.4红外测距仪模块的测试-25

5.3.5解魔方测试-26

总结-27

参考文献-28

致谢-29