自动解魔方机器人1 [算法篇]
魔方机器人其实上个学期就已经做完了，参加了机器人大赛的创意组。
本来想写一个教程，一直没时间整理（其实是懒），这次先把我觉得比较重要的东西写一下，主要是为了记录一下我的制作过程和制作思路，给有同样兴趣的同学提供一些微小的帮助。
最终方案是用普通usb摄像头拍摄魔方的六个面，依次识别每个面，并在MATLAB写的上位机上把识别结果显示出来，确认颜色无误后再拍摄下一个面，识别完6个面后点击解魔方，就会在上位机上显示出解法步骤，点击发送就可以从串口发送给机器人了，MATLAB的代码简单易读，例程也多，所以从入门到写完这个上位机也没花多少时间。
机器人的单片机程序也挺简单的，接收从串口发送过来的解法步骤，再做相应的动作就可以了，使用的是步进电机，不需要闭环控制，在不丢步的情况下都能转到应该的位置。
机器人的机械结构，参考了视频中的方法，要转动魔方的一个面，我们直接转动最中间的那个块就可以转动整个面了，想用铁片制作一个爪子可以抓住中间块的，三个人搞了半天才做出来几个，使用效果也不是很好。魔方中间块的盖子是可以掀开的，我就直接把盖子固定在电机转轴上，这样就可以用电机转动魔方了。电机的固定，在实验室找到几块木板，用胶枪搭起来了。
在制作过程中，最重要的就是找到合适的解魔方算法，在找算法的时候先找到了一个软件叫Cube Explorer,，百度一下就可以找到下载链接了，我在写自己的上位机的时候也是参考这个软件写的，后来又找到了直接用命令行调用算法的版本，这时候我才开始写上位机。
Cube Explore 中文手册：
链接: https://pan.baidu.com/s/1kU6Wru3 密码: 8hvd
软件界面：
Cube Explore是一个比较有名的软件了，一直都在更新。这个软件可以直接调用你电脑上可用的摄像头，扫描完成后就可以得出结果了。还有一些网络端口什么的，可以直接和这个软件通讯，没有研究太多，这个软件的所有具体说明请看手册，这个手册本身也是魔方爱好者写的。
因为我想锻炼一下自己，也是为了学习一下做GUI程序，做出自己需要的功能，所以我最终还是选择自己写一个上位机。
最终上位机界面：
我自己写的上位机就不拿出来了，太粗糙了。
kcube算法：
链接: https://pan.baidu.com/s/1eRA4oQu 密码: wtru
阅读文件中的README.txt或者去作者的网站上看一下详细说明。
使用方法：这是一个BAT文件，调用kcube.exe 输入参数是后面那一串，表示每一面的颜色分布，从左到右从上到下，先确定正面，U面是转向自己时的位置，D面同理，修改时先用记事本打开，修改完成后保存，再点击运行这个BAT文件就可以了。
也可以直接用DOS命令调用，方法是先进入kcube.exe文件所在文件夹，然后输入图片上那一串就可以了。
下面是运行结果，会一直计算直到计算出最小步数解法，一般情况下在1s内都可以计算出22步及以下的解法，虽然理论上所有魔方都可以在20以内还原，但是在实际计算时计算出20步的解法会花比较长的时间（打乱的次数足够多），在打乱次数小于20次的情况下，基本可以瞬间计算出你打乱时的步骤反过来的解法。
在MATLAB中有保存窗口输出的方法，从窗口输出的结果中取出解法，再通过串口发送出去就可以了。或者有更好的方法可以告诉我一下。
识别魔方的部分：
MATLAB中自带了一个应用程序，可以点击调试读取摄像头，设置读取画面窗口范围，读取格式（RGB、YUV等），会自动生成相应的代码，然后复制右边窗口里的代码就可以在程序里用了；建立GUI程序的方法百度一下有很多教程，建立以后的.m文件里会有很多代码，前面一大段代码都不用看也不要改，注释里也写了“以上代码不需要修改”，主要是创建了按钮之后，回调函数里的内容，写对应的处理的代码，比如统计颜色分布啊，输出结果啊什么的。
识别完成后就可以用命令行调用上面说的kcube.exe了，MATLAB里也有运行DOS命令的方法。
最后就是通过串口发送了，加了一个蓝牙模块，但是在MATLAB中使用蓝牙串口的函数有点问题。
更新
用来水了个项目，当时在学Java，所以只找了Java版的，其他语言的应该也有，去GitHub上找找就有了，本来要写上位机的，本来设计的是调用4个摄像头一键扫描，写的过程让我很火大，现在想起来都心堵，仿佛能听到我电脑风扇的轰鸣声= =，eclipse经常卡死，没动力做下去了。
链接: https://pan.baidu.com/s/18NGPizgw-8zZJmfr5E0jvA 提取码: 2w6j
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文章目录 0 前言 1 简介 2 主要器件 3 实现效果 4 设计原理 4.1 Kociemba算法 4.2 软件设计 5 部分核心代码 最后 0 前言
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