基于四臂協調控制的魔方還原系統設計與實現

摘要：為了解決舵機本身旋轉角度的限制、滑軌機械自由度的限制,以及在四機械臂的機械限制下能夠協調控制旋轉魔方6個平面的問題,針對魔方結構建立易于控制的位置狀態模型,通過切換魔方位置狀態控制其所有平面。建立舵機及機械臂的狀態模型,進而針對建立的模型設計四機械臂協調控制算法,有序執行魔方的各個旋轉操作。通過設計控制電路、舞臺演示模塊、滑軌機械臂、U型機械手等模塊完成系統硬件搭建,并根據四機械臂協調控制算法設計了完整的控制程序。結果表明,系統通過四機械臂協調控制算法能夠在現有機械結構的限制下流暢地將一個任意打亂、任意放置的魔方還原,實現教學演示與科普展示的推廣使用。系統中的顏色識別和機械手的協同控制部分為其他分揀裝配提供了新的思路,對無人自動展示裝置等設計也具有一定的參考價值。