基于 Arduino 的解魔方机器人软件设计与实现

0x01 Android上位机设计部分

常见的魔方比赛可以

0x02 Android代码思路

0x03 Android软件测试

0x04 Arduino测试代码思路

首先通过官方示例程序Knob和Sweep测试舵机运行情况

/* 
 Controlling a servo position using a potentiometer (variable resistor) 
 by Michal Rinott <http://people.interaction-ivrea.it/m.rinott> 

 modified on 8 Nov 2013
 by Scott Fitzgerald
 http://arduino.cc/en/Tutorial/Knob
*/
#include <Servo.h>
Servo myservo;  // create servo object to control a servo
int potpin = 0;  // analog pin used to connect the potentiometer
int val;    // variable to read the value from the analog pin
void setup()
{
  myservo.attach(9);  // attaches the servo on pin 9 to the servo object
}
void loop() 
{ 
  val = analogRead(potpin);            // reads the value of the potentiometer (value between 0 and 1023) 
  val = map(val, 0, 1023, 0, 180);     // scale it to use it with the servo (value between 0 and 180) 
  myservo.write(val);                  // sets the servo position according to the scaled value 
  delay(15);                           // waits for the servo to get there 
} 

/* Sweep
 by BARRAGAN <http://barraganstudio.com> 
 This example code is in the public domain.

 modified 8 Nov 2013
 by Scott Fitzgerald
 http://arduino.cc/en/Tutorial/Sweep
*/ 

#include <Servo.h> 
 
Servo myservo;  // create servo object to control a servo 
                // twelve servo objects can be created on most boards
int pos = 0;    // variable to store the servo position 
void setup() 
{ 
  myservo.attach(9);  // attaches the servo on pin 9 to the servo object 
} 
 
void loop() 
{ 
  for(pos = 0; pos <= 180; pos += 1) // goes from 0 degrees to 180 degrees 
  {                                  // in steps of 1 degree 
    myservo.write(pos);              // tell servo to go to position in variable 'pos' 
    delay(15);                       // waits 15ms for the servo to reach the position 
  } 
  for(pos = 180; pos>=0; pos-=1)     // goes from 180 degrees to 0 degrees 
  {
    myservo.write(pos);              // tell servo to go to position in variable 'pos' 
    delay(15);                       // waits 15ms for the servo to reach the position 
  } 
} 

0x05 Arduino代码

Arduino代码部分在github上也可找到，

使用串口测试成对舵机的代码–>DoubleServo

约定一些操作码和公式进行方便控制舵机的代码

0x05 计算解法公式

涉及到魔方解法部分，

0x06 蓝牙发送操作码

分为普通公式与特定操作码部分，普通公式主要为使用二阶段算法计算出来的解法公式，并且约定带+号为顺时针旋转，带-号为逆时针旋转，特定操作码约定一些特定的舵机控制操作，主要以下列表所示：

全部还原固定角度

成对舵机转动固定角度

单个舵机转动固定角度

从舵机进行转动，使机械臂进行前进与后退操作

0x07 魔方解法操作对应舵机动作分析

因为舵机转动角度为0～180度，所以在初始角度中有两种，可以在0度，使得可以一次性做U和U2类型的操作(关于魔方转法表示，参考详细思考)，魔方解法为上黄下白前橙的初始位置。

R动作分析如下：2f号舵机旋转到90度，延迟等待旋转完毕，2b号舵机旋转，使机械臂后退，延迟等待旋转完毕，2f号舵机旋转到0度，延迟等待旋转完毕，2b号舵机旋转，使机械臂前进卡住魔方。