中学科研课题推荐！机器人类｜基于 STM32 的双臂解魔方机器人

MS基于 STM32 的双臂解魔方机器人

项目分类：机器人技术/人工智能/数据科学

项目描述01Project Background

随着科技发展和人工智能进步，机器人技术广泛应用于各个领域。魔方作为智力游戏，挑战性高，需逻辑推理和手眼协调。

为探索机器人智能游戏应用， 本项目设计一款基于 STM32 的双臂解魔方机器人。该机器人设计融合机械、电子 和计算机科学，旨在模仿甚至超越人类表现。

本项目使用 STM32 微控制器，结合机械臂控制和图像识别，自动解魔方。目标是利用机械 臂旋转和移动魔方，通过图像识别获取魔方状态，并用算法计算解魔方步骤。

机器人需精准控制动作和高效处理图像，做出智能决策。 项目需要设计一款基于STM32 的双臂解魔方机器人，一方面利用 STM32 微控制 器提供的高性能的计算能力和丰富的接口，能够精确控制机械臂的动作。同时，结合图像识别技术和算法，使机器人能够识别和解析魔方的状态，并制定解决方案。

该项目应用场景包括机器人设计、神经网络优化机械操作等。

项目目标02Project objective

（1）深入理解 Kociemba 算法的原理, 以及神经网络算法优化机械的步骤。

• Kociemba 算法

一种高效的魔方还原算法， 它通过一系列的移动将魔方状态转换到已知 的最优解。其核心原理是利用魔方的状态空 间图，通过 BFS（广度优先搜索）找到最短的 还原路径。核心公式可以表示为:

其中，U,D,L,R,F,B 分别代表魔方的上、下、 左、右、前、后六个面的初始状态。

• 神经网络算法

神经网络通过学习样本数据，优化机械系统的性能和控制策略，实现自动化和智能化。

（2）设计、构建和测试一种基于 STM32 的双臂解魔方机器人

项目收获03Project achievement

本项目在数学、数据分析、编程和专业写作方面提供了多项技能提升

• 巩固学科知识点搜索排序–图论–线性代数

在机器人算法设计中需要应用到多种算法，例如，广度优先搜索（BFS）算法是一种遍历或 搜索树或图的算法，它从根节点或起始节点开始，逐层遍历节点，直到找到目标节点。

其中，G 代表图，s 代表节点，v 代表边。

• 实物模型制作实现机器人设计、制作、组装、调试

• 深度参与编程实践使用专业编程语言实现算法设计

• 掌握 LaTex 写作学习掌握国际通用的科技写作软件 LaTex

历史学生案例04ExamplesF同学

成都石*国际部｜牛津大学机械工程专业

因为小学有参加过机器人竞赛的经历，而且也计划后期就读机械工程的方向。所以跟老师商议后，决定开展水下机器人水下机器人的科研项目对，这段经历不仅让我更直观的了解了工程学相关的知识，也可以说是我拿到牛津offer最直接的助力。

X同学

成都*德国际部｜德州农工大学

我进行科研项目不仅仅是因为物理ee要求学生进行自主实验，更因为我对我的项目（空气动力学）抱有极大的兴趣。

很早之前我就有过想要做飞行器简易研究的想法，但是苦于缺乏机会，而ee给了我一个完美的时机。在我做科研的过程中，学到新的物理学知识是必然的，然而我认为更重要的是动手能力。

因为我计划后期继续在工程方面发展，科研项目让我有机会自己动手设计，制作，组装和运行我的项目。

可选课题方向