寒假里导员发了一个比赛通知，首届全国高校智能机器人大赛（我们输了比赛，此文可看成检讨书），比赛有两个主题，一个是创意类，大家开脑洞做东西比创意，一个是解魔方机器人，全自动解魔方比速度。 呵，创意 
没有，不存在的 
魔方那么好玩当然是选择主题二啦 像这种秒解的做一个不要太爽 
再看看比赛规则 
限双臂，二指或五指，手指异形涉嫌违规（决赛时评委并没有判定违规，有几组明显违规的） 比如这种用底盘的 
这种四指的 
举办方没意见那我们也只好没意见。。。 五指结构太复杂稳定性还差，我们采用二指，双臂交叉45度基本结构像这样 
事实上，根据比赛的要求，很显然这种结构最稳定，决赛95%的主体结构都是这样的，剩下的涉嫌违规。。。决赛第一名说他们进行了复杂的力学分析，发现这种结构最好，我表示嗯您说的对。 在制作过程中，曾经跟一些人讨论过解魔方机器人，至少有两个人表示，这有什么难的，不就先识别颜色再放两个爪子，找个开源解法复原一下？ 
当我们这么想的时候，基本上就注定了比赛失败的结局。 在我平时做玩具的时候，我基本上都是秉持能用就行，外观，性能啥的不重要的思想， 
带着这种想法参加竞技类比赛，也就只能拿个入围奖了
但是我们还是先说说怎样才“能用” 1.机械结构 迎面而来的第一个问题就是爪子的结构，先把魔方抓稳，识别才好做。 我们的爪子1.0，来自T站的一个设计，爪子内部留了易拆除的薄壁件，可以倒入黏性材料凝固后增大摩擦力，可惜太大，跟魔方还不是面接触，很快被我们弃了。 
爪子2.0，某宝搜机械爪最常见的一种，我们修改之后打印，发现这种结构在夹持时会不可避免的往前推魔方，而且夹持力不够，舍弃。 
下面是2.0，2.1，2.2的末端，尝试过聚氨酯，橡胶，硅胶等材料，发现硅胶摩擦力最大。 
爪子3.0，齿轮齿条传动，末端太长，舍弃。 
爪子3.1，行程太短，张开幅度太小，舍弃。 
爪子3.2，加了定位凸台，导致魔方容易被凸台夹飞，舍弃。 
爪子3.3，3.4，后面和内部改成斜面，防撞和防卡 
后期我们发现我们用的辣鸡舵机抖抖抖抖抖来抖去，就重新设计了以42步进电机为底座的爪子，像这样 
底盘用几十颗钢珠定位加润滑 
精度确实好了很多
GIF
可惜后来发现42步进扭矩太小，在决赛前没时间换电机了，只好换回了原来的舵机。 在设计失败n次之后，我们才真正体会到了仿真的重要性，太相信自己建模能力的后果就是造了这一堆废品 
2.颜色识别： 由于结构和舵机的精度都不够，我们就不能采用定区域识别颜色，必须先识别色块的区域，大致步骤如下 
然而实际过程中会遇到各种各样奇怪的问题 
直接根据颜色的理论范围判断颜色带来的弊端是受环境光影响很大， 像这种反光很容易误判颜色 
比较好的做法一是采用聚类算法，k临近，或者神经网络训练，决赛第一名的队伍就进行了大量的训练，二是加补光或者挡光，有一组改造了摄像头，在摄像头上装了偏振光片，有一组用茶色玻璃就整个装置包起来了。。。 所以决赛前一天留下来调试到很晚的，基本都是因为现场的光照影响了颜色的识别 
3.魔方解法： 确定了结构和颜色，最后一步就是魔方的解法，目前公认的比较好的魔方解法有kociemba和krof,根据颜色解出魔方，将6个面的旋转转换到两个面，驱动电机夹紧旋转即可。 没错，解魔方机器人的主体就这三部分，我们输，也输在这三部分。 
1.机械结构： 贫穷限制了我的想象，到现场调试时，看到别的组的机器人都是几个人抬的我就虚了。 下图是部分解魔方机器人，真诚希望主办方能加个占地最小奖，重量最小奖，成本最小奖。。。 
一眼望去全是 
别人家稳如狗的电机 
别人家稳如狗的框架 
别人家稳如狗的气泵 
怎么装备都这么好 
当然，也有人自制廉价雪碧气泵，好像还挺好使 
硬件实力如此悬殊是我没想到的，问了几组队伍他们的制作成本，也就我们的十几二十倍吧。。。 相比之下我们的硬件像这样。。 
硬件上的差距几乎是不可弥补的，有的时候，换一个好的电机，直接就解决了速度，精度，扭矩等靠结构和软件很难提升的问题，换一个好的摄像头，直接就解决了聚焦，画质，光照，色差等问题。 为什么说几乎，因为有一只队伍也用的42步进电机，但他们自己做了个光栅编码器，利用pid算法来提高电机精度，也就是在我们走到同一步的时候，我们因为电机扭矩太小选择了放弃，他们找到了改进方法走了下去 
2.颜色识别： 能用就行的老思想让我选择了识别色块+HSV空间判断颜色，而没有选择相对麻烦但准确率更高的聚类等算法，这也是我们失败的一大原因 3.魔方解法： 虽然有队伍宣称他们在kociemba和krof的基础上进行了百万次的模拟训练以图找到一种全新的魔方解法，但他们最终还是选择了两种经典解法，短时间内研究出一种更快的解法十分困难，不过精神可嘉。 因为只有两个爪子可用，最终的魔方解法大家都差不多，所以我开始一直觉得这一块没有多大的提升空间，直到看到第一名对解法进行二叉树寻优，和对每一步时间的的精确计算，采用”烧水时干别的活“的时间复用思想驱动电机，才发现自己太navie了，不过这也是建立在他们硬件足够好的基础上，可见第一步打下一个好的基础的重要性。 第一名六点几秒的视频并没有拍到，放一个他们测试时十几秒解开的视频感受一下吧
视频
比赛已经结束，征途永不停止，下次一定玩的更好。 
比赛的主题一是创意类，我拍了一些 有趣的作品，下一篇我们再聊。 这一次我们就玩到这，下次有好玩的再叫你一起玩。 
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