解魔方机器人[三]-魔方扫描

xvholly

拥有了基本动作这些工具之后，回想最开始的方案设计，我们现在该着手解决系统中的“输入”了。输入即EV3对魔方进行扫描，通过计算机语言数字化的对魔方进行表示。仍然本着任务分解的思路，我们将扫描魔方这个任务继续分解为更小的任务：扫描色块、扫描单面、扫描六面。

3.1 扫描色块

上一章已经介绍，扫描魔方时色彩传感器为RGB模式，因此在扫描后会得到R、G、B值，每个色块的颜色就需要采用包含3个值的数组来存储。例如：color[0]=R、color[1]=G、color[2]=B。

程序设计

1. # 这个示例仅为说明RGB采集，并非实际应用于机器人中的程序
   
2. for i in range(3):
   
3.   color = cs.value(i)

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3.2 扫描单面

EV3每次扫描最上面的面，我们按照先中间再四周的顺序进行扫描，单面一共9个色块，扫描流程为：

• 扫描中间块
• 顺时针转45度
• 扫描角块
• 顺时针转45度
• 扫描边块
• 顺时针转45度
• 扫描角块
• 顺时针转45度
• 扫描边块
• 顺时针转45度
• 扫描角块
• 顺时针转45度
• 扫描边块
• 顺时针转45度
• 扫描角块
• 顺时针转45度
• 扫描边块
• 探头收回
  

从机器人的正面俯视，容易知道每个色块的扫描顺序。

1. ======+-----+  +-----+
   
2.               [          ]  |3 2 1|    +=============
   
3.         hand motor       ]  |4 0 8|   [X]color sensor
   
4.               [          ]  |5 6 7|    +=============
   
5. ======+-----+  +-----+

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程序设计

1. # 扫描魔方单面
   
2. def scan_one_side():
   
3.   # 定义一个9x3的二维数组，存放9个色块的RGB值
   
4.   ev3_scan_side = np.zeros((9,3), np.uint8)
   
5.   # 扫描中间块
   
6.   head_center()
   
7.   for i in range(3):
   
8.     cv = cs.value(i)
   
9.       if cv<=255:
   
10.         ev3_scan_side[0,i] = cv
    
11.       else:
    
12.         ev3_scan_side[0,i] = 255
    
13.   # 扫描四周
    
14.   for j in range(8):
    
15.     base_step()
    
16.     if j%2 == 0:
    
17.       head_side_coner()
    
18.     else:
    
19.       head_side_edge()
    
20.     for i in range(3):
    
21.       cv = cs.value(i)
    
22.       if cv<=255:
    
23.         ev3_scan_side[j+1,i] = cv
    
24.       else:
    
25.         ev3_scan_side[j+1,i] = 255

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3.3 扫描六面

扫描六面基本思想就是扫描完一面后，将魔方翻转，再扫描另一面。需要注意的是：面向机器人的魔方正面和背面在扫描的时候，需要先进行底座旋转，并且此时扫描后得到的色块顺序相对于其他面也是不一样的。尤其是色块顺序，在之后对魔方进行建模时非常重要，其实也并不难，只是需要足够的耐心来认真确认。扫描流程：

• 扫描单面
• 翻动魔方
• 扫描单面
• 翻动魔方
• 扫描单面
• 翻动魔方
• 扫描单面
• 底座逆时针转90度
• 翻动魔方
• 扫描单面
• 翻动魔方
• 翻动魔方
• 扫描单面
• 底座顺时针转90度
• 翻动魔方
• 底座顺时针转90度
  

定义从机器人的正面俯视魔方的面为第1个面，得到魔方各个面及色块的扫描顺序：

1.                   +--5--+
   
2.                   |5 4 3|
   
3.                   |6 0 2|
   
4.                   |7 8 1|
   
5. +--0--+--1--+--2--+--3--+
   
6. |3 2 1|3 2 1|3 2 1|3 2 1|
   
7. |4 0 8|4 0 8|4 0 8|4 0 8|
   
8. |5 6 7|5 6 7|5 6 7|5 6 7|
   
9. +-----+-----+-----+--4--+
   
10.                   |5 4 3|
    
11.                   |6 0 2|
    
12.                   |7 8 1|
    
13.                   +-----+

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程序设计

1. def scan_every_side():
   
2.   #定义一个6x9x3的三维数组保存魔方6个面每个面9个色块的RGB值
   
3.   ev3_every_side = np.zeros((6,9,3), np.uint8)
   
4.   for i in range(6):
   
5. 
   
6.   # 扫描第1个面
   
7.   if i==0:
   
8.     ev3_every_side[i,:] = scan_one_side()
   
9. 
   
10.   # 扫描第2-4个面
    
11.   elif i>0 and i< 4:
    
12.     hand_turn()
    
13.     hand_raise()
    
14.     ev3_every_side[i,:] = scan_one_side()
    
15. 
    
16.   # 扫描第5个面
    
17.   elif i==4:
    
18.     base_anticlockwise()
    
19.     hand_turn()
    
20.     hand_raise()
    
21.     ev3_every_side[i,:] = scan_one_side()
    
22. 
    
23.   # 扫描第6个面
    
24.   elif i==5:
    
25.     hand_turn()
    
26.     hand_turn()
    
27.     hand_raise()
    
28.     ev3_every_side[i,:] = scan_one_side()
    
29.     base_clockwise()
    
30.     hand_turn()
    
31.     hand_raise()
    
32.     base_clockwise()
    
33. 
    
34.   # 返回保存扫描结果的三维数组
    
35.   return ev3_every_side

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jiang903354196

我的魔方机器人一直无法识别，显示scan error 。魔方也换了，还是不行

xvholly

jiang903354196 发表于 2016-9-3 09:50
我的魔方机器人一直无法识别，显示scan error 。魔方也换了，还是不行

这种情况很正常，因为色彩传感器探头并不能非常准确的扫描到魔方上的色块，比如受扫描的位置、外界光线等影响。所以解出来的情况，只能是多试试。