一种魔方复原装置的制作方法

1.本实用新型属于魔方复原技术领域，具体涉及一种魔方复原装置。


背景技术：

2.随着人类生活的不断进步，魔方成为了人们生活中越来越喜欢的智力玩具，而越来越多的解魔方机器人也应运而生。现有技术中的解魔方机器人大多在魔方四周各布置一个机械手用于控制该方块面的旋转，而机械手的形式往往是十分精密的六轴机械手，以便夹紧魔方的各个配合面来旋转魔方。上述六轴机械手的复原方式，构造上的复杂程度和由此带来的高制作成本自不必提，而一旦夹持过轻，则由于魔方的表面较光滑，使机械手与魔方之间出现打滑现象，导致机械手不能有效固定魔方。一旦夹持力度过重，当魔方出现卡死现象时，在机械手的持续挤压作用下魔方容易爆开，轻则影响魔方的有效复原，重则导致魔方直接损坏，亟待解决。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种结构合理而使用可靠便捷的魔方复原装置，其在正常实现魔方的高效率复原目的的同时，同步具备构造紧凑合理和复原安全稳定的优点。
4.为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：
5.一种魔方复原装置，包括工作台以及安装在工作台上的复原组件，位于工作台上的魔方在摄像组件摄录并获取魔方上的色块信息后，由中控组件控制复原组件产生对魔方的复原操作；其特征在于：所述复原组件为六组且逐一对应的布置在魔方的相应配合面处；各复原组件均包括一组可绕延伸杆轴线作同轴回转动作的回转部，延伸杆的端部沿垂直魔方配合面的方向延伸从而抵紧在该配合面处中心块上；回转部安装在滑轨架上，以使得回转部可沿滑轨架产生滑移导轨配合，且滑轨架的导向方向平行延伸杆轴向。
6.优选的，所述回转部为旋转电机，延伸杆为旋转电机的回转轴；延伸杆的端部布置定位凹口或配合凸起，魔方的各配合面处中心块上相应布置定位凸起或配合凹口，以使得魔方各配合面处中心块与延伸杆端部间形成止转配合。
7.优选的，所述延伸杆处定位凹口为“十”字状或“一”字状或梅花状。
8.优选的，六组复原组件包括四组延伸杆水平设置的水平复原组件、一组延伸杆铅垂布置且位于魔方上方的上部复原组件和一组延伸杆铅垂布置且位于魔方下方的下部复原组件；位于魔方两相对侧的配合面处的两组复原组件的延伸杆彼此同轴。
9.优选的，该装置还包括用于将魔方送入复原工位的送料组件，所述送料组件包括水平导轨以及安装于水平导轨上的可沿水平导轨产生往复滑移动作的滑台，滑台上设置铅垂升降气缸，铅垂升降气缸的活塞杆上布置四方盒体状的定位盒；所述定位盒盒口朝上且盒腔构成可供魔方放入的定位腔；定位盒的两个相对侧盒壁处设置可供水平复原组件处延伸杆插入的避让孔，该避让孔铅垂向上延伸并贯穿定位盒的盒口，从而形成避让槽；工作台
处布置有用于避让滑台动作路径的避让通道。
10.优选的，定位盒的盒底布置贯穿口，该贯穿口沿水平导轨的导向方向向工作台处延伸并贯通定位盒的盒体，从而形成用于避让下部复原组件处延伸杆的避让口。
11.优选的，定位盒的底面的一角端通过连接杆固定在铅垂升降气缸的活塞杆上，从而形成悬臂状的安装结构。
12.优选的，摄像组件为摄像头；摄像组件布置在工作台上，且位于相邻的两组水平复原组件的对称面上，从而使得魔方处于初始状态时，摄像组件的摄像头指向魔方的一棱边处。
13.本实用新型的有益效果在于：
14.1)、传统的机械手式魔方复原装置，是利用机械手搭配摄像组件的方式，依靠摄像组件读取初始打乱的魔方，再通过中控组件控制机械手作复原操作。值得注意的是，本实用新型可在与现有中控软件配合的共同作用下，实现对位于复原工位上的魔方处色块的快速摄录和处理，并随之提供复原组件以动作路径并控制其产生相应动作。但是，本实用新型的保护仅延及到由物理部件和导线而构成的硬件网络，而不涉及到对软件的改进和保护。
15.鉴于此，本实用新型一方面借鉴了传统的摄像组件及相应的中控组件及系统，从而提供复原组件以准确的复原动作路径；另一方面，利用可自回转且可自伸缩的六组复原组件，来针对性的实现对魔方的其中一个面的针对性控制目的，最终实现协同和高效的魔方复原效果。更值得注意的是，由于魔方自身工作的特殊性，因此延伸杆的端部不是抵紧在整个配合面上，而是抵紧在唯一不移动而只会旋转的中心块上；这样，回转部只需要简单的自回转动作，就可以驱动整个魔方的全部配合面产生对应的高速旋转，复原效果极佳，复原时间也比传统复原装置更快，同时也不存在魔方掉落或爆开状况，成效显著。
16.2)、作为上述方案方案的进一步优选方案，回转部可以是由带传动或齿轮传动等驱动的转轴结构，也可以如本实用新型所述的，直接使用旋转电机来作为回转部，此时回转轴自然的形成了延伸杆，从而实现了整体构造的简洁化和紧凑化。相应的，延伸杆也即回转轴的顶端与相应中心块间形成止转配合，从而在确保便捷插接功能的同时，实现可控的对魔方相应配合面的快速转动目的。此时，相应的中心块上应当布置匹配延伸杆端部的止转结构，此处就不再赘述。
17.3)、六组复原组件中，其中四组中的延伸杆轴线水平布置，而另外两组为铅垂式设计；这使得下部复原组件的延伸杆顶端自然的形成的定位端，以便于由下而上的托撑魔方；同时，其余复原组件均独立动作，从而实现魔方的快速复原功能。
18.4)、考虑到六组复原组件完全笼罩了复原工位；因此，本实用新型还额外提供了一组送料组件，以便于人们在复原组件之外就可以人为的打乱魔方并送入复原工位，以提升互动性，并确保操作时的安全性和便捷性。具体操作时，定位盒应当是悬臂状的布置在铅垂升降气缸上的，这样，当定位盒位移至工作台处的复原工位上时，铅垂升降气缸乃至滑台都不应当与下部复原组件间产生动作干涉，以保证整体机构的工作稳定性及可靠性。
19.5)、摄像组件布置在工作台上，并可以在下部复原组件与上部复原组件的配合下旋转整个打乱后的魔方，从而实现针对魔方配合面的照射摄像目的，以便以作为后台的中控组件来适时分析复原路径。甚至由于摄像组件照射的是魔方的一棱边，也即射线组件每次可以摄像魔方的两个面，一方面提升了摄录的效率性；另一方面，也能利用相邻两配合面
彼此作为参照定位基准，来利于提升色块复原时的处理效率，一举多得。
附图说明
20.图1为本实用新型的立体结构示意图；
21.图2为魔方与送料组件及复原组件的配合状态示意图；
22.图3为复原组件的立体结构示意图；
23.图4为定位盒的立体结构示意图。
24.本实用新型各标号与部件名称的实际对应关系如下：
25.a-魔方
26.10-工作台 11-避让通道 20-复原组件
27.21-回转部 22-延伸杆 22a-定位凹口 23-滑轨架
28.30-摄像组件 40-送料组件
29.41-水平导轨 42-滑台 43-铅垂升降气缸
30.44-定位盒 44a-避让槽 44b-避让口 45-连接杆
具体实施方式
31.为便于理解，此处结合图1-4，对本实用新型的具体结构及工作方式作以下进一步描述：
32.本实用新型的具体结构如图1-4所示，其包括四方板状的工作台10，工作台10的四个角端分别布置一组水平复原组件；同时，工作台10上方以及工作台10下方分别布置一组上部复原组件和一组下部复原组件，从而形成环绕中心处复原工位的立体复原体系。工作时，利用送料组件40向复原工位处送入打乱后的魔方a，即可在摄像组件30、中控组件及六组复原组件20的控制下，实现魔方a的快速复原效果。当然，实际操作时，摄录组件不仅可以布置一组，也可以布置两组甚至六组，可根据现场状况酌情设计。
33.各复原组件均包括一组构成回转部21的旋转电机，旋转电机的回转轴构成所述延伸杆22，具体参照图1-3所示。一方面，旋转电机安装在滑轨架23上，从而可相对滑轨架23产生直线往复行进动作，其直线动作路径均垂直相配合的魔方a配合面。另一方面，旋转电机的回转轴也即延伸杆22可自回转，且延伸杆22的端部布置有止转结构，类似如图3所示的“十”字状或其他外形的定位凹口22a等，从而可实现对魔方a处中心块的定点回转效果。相应的中心块上应当布置匹配延伸杆22端部的止转结构，如定位凸起等，图2中为便于观察整体，因此魔方a省略了相应的定位凸起，此处加以说明。这样，旋转电机的伸缩动作用于夹紧魔方a，旋转电机的回转动作用于旋转魔方a，即可实现快速复原效果。
34.当采用如图1-2所示的送料组件40时，可进一步提升本实用新型的操作便捷性。具体装配时，送料组件40包括布置在水平导轨41上的滑台42，滑台42上布置铅垂升降气缸43，铅垂升降气缸43的活塞杆通过连接杆45连接呈现悬臂状的定位盒44。定位盒44的外形有所讲究，也即至少相对侧的盒壁上布置避让槽44a；最优先的是如图4所示的每个盒壁上均布置避让槽44a，以便复原组件能快速夹紧定位盒44内的魔方a，便于定位盒44产生后续的脱模动作。考虑到送料组件40的动作路径会经过工作台10，也即两者会产生干涉，因此工作台10上相应布置有如图1-2所示的避让通道11。在必要时，也可如图4所示，在定位盒44盒底处
开设槽长方向平行水平导轨41导向方向的避让口，从而进一步降低与下部复原组件处延伸杆22的动作干涉的可能性。
35.本实用新型在实际操作时，操作人员或参观者将魔方a打乱后放在在定位盒44内，此时本实用新型呈现如图2所示状态。之后，送料组件40启动，将打乱后的魔方a送入复原工位。当定位盒44到达复原工位后，水平复原组件启动并夹持魔方a，随后送料组件40在铅垂升降气缸43作用下下沉，使得定位盒44脱离魔方a；送料组件40复原。再后，摄像组件30工作并摄录魔方a的各个配合面的状态，该摄录流程伴随相应复原组件20的夹持、放松和旋转动作，力求每个配合面均被摄像组件30摄录到。随后，中控组件获得摄像组件30的信息，并生成出复原组件的动作路径，复原组件20开始动作并快速复原魔方a，从而精确化和快速化的完成整套流程。
36.当然，对于本领域技术人员而言，本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而还包括在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现的相同或类似结构。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
37.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
38.本实用新型未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

技术特征：
1.一种魔方复原装置，包括工作台(10)以及安装在工作台(10)上的复原组件(20)，位于工作台(10)上的魔方在摄像组件(30)摄录并获取魔方上的色块信息后，由中控组件控制复原组件(20)产生对魔方的复原操作；其特征在于：所述复原组件(20)为六组且逐一对应的布置在魔方的相应配合面处；各复原组件(20)均包括一组可绕延伸杆(22)轴线作同轴回转动作的回转部(21)，延伸杆(22)的端部沿垂直魔方配合面的方向延伸从而抵紧在该配合面处中心块上；回转部(21)安装在滑轨架(23)上，以使得回转部(21)可沿滑轨架(23)产生滑移导轨配合，且滑轨架(23)的导向方向平行延伸杆(22)轴向。2.根据权利要求1所述的一种魔方复原装置，其特征在于：所述回转部(21)为旋转电机，延伸杆(22)为旋转电机的回转轴；延伸杆(22)的端部布置定位凹口(22a)或配合凸起，魔方的各配合面处中心块上相应布置定位凸起或配合凹口，以使得魔方各配合面处中心块与延伸杆(22)端部间形成止转配合。3.根据权利要求2所述的一种魔方复原装置，其特征在于：所述延伸杆(22)处定位凹口(22a)为“十”字状或“一”字状或梅花状。4.根据权利要求1或2或3所述的一种魔方复原装置，其特征在于：六组复原组件(20)包括四组延伸杆水平设置的水平复原组件、一组延伸杆铅垂布置且位于魔方上方的上部复原组件和一组延伸杆铅垂布置且位于魔方下方的下部复原组件；位于魔方两相对侧的配合面处的两组复原组件(20)的延伸杆(22)彼此同轴。5.根据权利要求4所述的一种魔方复原装置，其特征在于：该装置还包括用于将魔方送入复原工位的送料组件(40)，所述送料组件(40)包括水平导轨(41)以及安装于水平导轨(41)上的可沿水平导轨(41)产生往复滑移动作的滑台(42)，滑台(42)上设置铅垂升降气缸(43)，铅垂升降气缸(43)的活塞杆上布置四方盒体状的定位盒(44)；所述定位盒(44)盒口朝上且盒腔构成可供魔方放入的定位腔；定位盒(44)的两个相对侧盒壁处设置可供水平复原组件处延伸杆插入的避让孔，该避让孔铅垂向上延伸并贯穿定位盒(44)的盒口，从而形成避让槽(44a)；工作台(10)处布置有用于避让滑台(42)动作路径的避让通道(11)。6.根据权利要求5所述的一种魔方复原装置，其特征在于：定位盒(44)的盒底布置贯穿口，该贯穿口沿水平导轨(41)的导向方向向工作台(10)处延伸并贯通定位盒(44)的盒体，从而形成用于避让下部复原组件处延伸杆(22)的避让口(44b)。7.根据权利要求6所述的一种魔方复原装置，其特征在于：定位盒(44)的底面的一角端通过连接杆(45)固定在铅垂升降气缸(43)的活塞杆上，从而形成悬臂状的安装结构。8.根据权利要求4所述的一种魔方复原装置，其特征在于：摄像组件(30)为摄像头；摄像组件(30)布置在工作台(10)上，且位于相邻的两组水平复原组件的对称面上，从而使得魔方处于初始状态时，摄像组件(30)的摄像头指向魔方的一棱边处。

技术总结
本实用新型属于魔方复原技术领域，具体涉及一种魔方复原装置。本实用新型包括工作台以及安装在工作台上的复原组件，位于工作台上的魔方在摄像组件摄录并获取魔方上的色块信息后，由中控组件控制复原组件产生对魔方的复原操作；其特征在于：所述复原组件为六组且逐一对应的布置在魔方的相应配合面处；各复原组件均包括一组可绕延伸杆轴线作同轴回转动作的回转部，延伸杆的端部沿垂直魔方配合面的方向延伸从而抵紧在该配合面处中心块上；回转部安装在滑轨架上，以使得回转部可沿滑轨架产生滑移导轨配合，且滑轨架的导向方向平行延伸杆轴向。本实用新型在正常实现魔方的高效率复原目的的同时，同步具备构造紧凑合理和复原安全稳定的优点。定的优点。定的优点。


技术研发人员：胡坤 吴超 赵精伟 张方兵 吴善伟 楚贝贝 郑岩
受保护的技术使用者：合肥磐石智能科技股份有限公司
技术研发日：2021.09.29
技术公布日：2022/5/25