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五阶魔方机器人旋转训练实验平台

Date: 2018-07-06
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五阶魔方机器人旋转训练实验平台是基于Altera公司DE2-70开发套件、机械手、摄像头探测装置、电机、机械装置设计实现的一套教学实验平台。该平台控制主机通过FPGANois II作为信息处理器,通过摄像头探测装置识别魔方外形颜色,并将信息反馈给所述信息处理器进行处理;系统控制主机控制机械手进行对魔方的求解和还原。

该平台是一种利用图像识别系统的魔方机器人,利用FPGACCD采集到的魔方图像进行分割、辨识,并且通过内嵌的魔方解法来计算还原步骤,驱动机械结构最终实现还原魔方的目的。所有微操作由三个微动平台组合而成,微动平台上设有光电门及驱动电机。机械结构的动作采用可控三维空间驱动装置,分别控制X轴、Y轴及Z轴驱动器,与其对应三个方向驱动电机。通过控制电机转动实现对机械手的旋转,从而实现魔方的转动和方向控制。软件部分可以分为FPGA硬件逻辑设计和基于NIOS-IISOPC设计两部分。在实际开发过程中,用户主要是对软件部分进行设计,为完成机器人整体设计。

本平台作为一种利用图像识别系统的魔方旋转训练平台,能够培养学习者使用FPGA硬件逻辑设计和软件调试能力,最大限度的培养学生的动手能力。并且,魔方机器人系统通过图像识别与处理、电机控制、魔方求解算法等多个系统模块,能够培养学生综合能力,同时太系统具有观赏性、学习趣味性等特点。

本实验平台的具体实验项目包括:

l  实验一:SOPC基础实验

l  实验二:SOPC拓展外围模块

l  实验三:摄像头图像采集

l  实验四:数字图像采集和剪切实验

l  实验五:SOPC拓展图像采集模块实现颜色识别

l  实验六:基于SOPC的机器人动作控制

l  实验七:五阶魔方降阶方法

l  实验八:还原三阶魔方

l  实验九:参照Qsys基础实验(LED跑马灯)升级魔方机器人

l  实验十:魔方机器人综合实验

技术指标:

1.     摄像头:台湾友晶科技D5M500万像素;

2.     识别成功率:正常光照条件下,>80%

3.     机器人电功率:25W

4.      魔方尺寸:7cm*7cm*7cm

5.      机器人支架系统材料钢铝混合;

6.      机器人支架系统尺寸45*52*52cm

7.      数字图像采集IP核;

8.      数字图像分割IP

9.      数字图像识别IP核;

10.  五阶魔方智能算法软件;

 五阶魔方机器人旋转训练实验平台


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