【报名阶段需要填写的内容】

1. 参赛者姓名（必填项）：徐景圣

2. 单位或学校名称（必填项）：南京市艾瑞职业培训学校

3. 当前职务或职称（必填项）：JAVA讲师

4. 参赛作品的名字（必填项）：STM32解三阶魔方机器人

5. 简要陈述您的idea和作品（必填项）：1）利用丝杆，螺母，舵机，或其它3d打印件构成机械传动装置；2）解魔方算法由单独模块提供服务；android应用负责采集魔方所有色块颜色，并调用相关模块解算魔方，向stm32和控制模块发送解算结果。3）stm32为核心，蓝牙通讯，舵机控制等实现通讯和控制功能；

6. 拟用到的立创商城在售物料（必填项）：STM32F103C8T6

7. 拟用到的非立创商城物料或其它补充（必填项）：舵机，舵机控制板，纯铜丝杆，各型螺母，垫片，螺帽，蓝牙模块，3d打印件。

【作品正式发表（报名成功后进入设计阶段）需要填写的内容】

一、作品简介

例如，可以包括但不局限于以下内容：

1.作品的整机外观图片或焊接组装好的PCBA图片；

2.作品的研究背景、目的和功能、市场应用前景；

3.作品在创新性、趣味性、实用性甚至公益性方面，有哪些亮点可体现？

大家好，还记得《天龙八部》吗？我最佩服鸠摩智。在学习态度上，他是我的偶像：勤奋好学，武功高绝。

以后每年我都要参加设计大赛，这是我的心愿，直到老了...做不动了！

本次我要打造一个与众不同的解魔方机器人，首先从机械传动结构上，要求简洁适用，颜值超高，便于装缷，不落俗套。

1. 外形篇

我的思路是采用黄铜丝杆加连接件来实现整体外框，大量使用3D打印技术，制作独有的，美观实用的零部件来组成机器人的外型，包括传动结构。

以下是我采购和自行设计的部件：

 

                                                                              黄铜丝杆

采用Simense UG NX11设计制作的连接件

  

下面是采用3D打印技术，打印出来的部件

 

上图是采用FDM工艺，PLA材料打印的专用舵机座，但是收到货后，对FDM工艺相当失望，看来便宜没好货，确是真理！

M5的螺丝孔塌陷成M4都不到了，整体变形比较严重，无法使用。今天使用光固化工艺重新打印。

光固化工艺做的树脂材料件已到，见下图

 

最新改版升组的舵机座，准备用铝合金打印，要价220一个，4个要800多块，得拿了奖才能打得起，先放着，有空再搞。

 

                                                                  丝杆固定平台+舵机座

 

 

                                                                     垂直丝杆联接螺母

上面是用SLA工艺，光敏树脂打印的，效果相当完美，一次成功，螺丝和内螺纹紧密配合，十分满意，不知道大尺寸的物件，会不会有形变，期待舵机座的结论。
[已有结论：大件在施加一定重量后，放一段时间，会变形，受力越大，时间越久，形变也越大；用紫外线加固，效果好些]

 

                                                              8只大小不同的铜齿舵机

把丝杆，连接螺母，舵机座，舵机装配起来了，见下图，还是非常简洁的。

 

根据水平和垂直舵机组的间距，计算出机械手的长度，用ug设计出的舵盘支架和机械手装配图

 

                                                                 舵机盘和机械手设计图

 

 

                 舵机盘和机械手3D打印件

 

装配好后，看得出，机械臂强度不够，可能是太轻了，每个2g左右。需要加强，得更换方案，在成本和可用性之间取得平衡。

 

加固后的舵盘架，用SLS工艺，尼龙材料打印两只，每个重约7G，计划放置在水平方向上。用SLA工艺树脂材料打印另外两个，计划放置在竖直方向上，使得成本和可用性取得最大的平衡。

重新设计的机械手

 

 

[07-02] 未来工厂发回的尼龙打印件，两小件，加上邮费，一百多块，真是相当的贵呀！心疼。但是人家这个算是良心价了。全网也就他家给打印！而且发货非常正规，感觉很棒！尼龙件拿到手感觉非常扎实，很硬，不是那种一扳就弯的感觉，视觉和触觉上像雪花糕，过年吃的那种点心。

 

收到的铸造树脂舵盘架，很硬，但太脆。由于我设计未留余量，且铸造树脂的打印精度也不是那么理想，导致装配时相当的紧，一用力就断了。看来还是要用尼龙，贵有贵的道理。不过四个树脂机械手，应该可以使用。

 

组装好的四支机械手，白色的部分全部采用SLS工艺尼龙材料，仅打印这些尼龙件已经花费200元以上。本作品的3D打印总成本在300元以上。为了得到好的效果可谓不惜重金了。

 

这段时间，对3D打印了解了一些，在此简单总结一下：

FDM技术，最便宜，约0.5元/ml，需要支撑，材料以PLA为主，成本低，环保，但强度，韧性，稳定性不够，做外形展示可以，比如打印一个雕像。

SLA技术，稍贵，约2元/ml，别人帮我做时，没提需要支撑，材料以光敏树脂为主，成本稍高，环保，性能较好，可以应用于要求更高的场合。

SLS技术，粉末烧结，这里拿尼龙来说（金属太贵，不说了），约6元/ml, 不需支撑，成本高，机械性能好，能做螺钉，螺母。

另外，树脂中有一种8100韧性树脂，3mm厚时已经非常坚固，对比1.5mm厚的尼龙，感觉厚实多了，1.5mm厚的尼龙感觉太柔弱了。

目前我只涉及到这三种，其它的暂时不了解，也不太适合我。

[08-10] 这些天又发现两个问题：一是这个结构还是不稳定，包括尼龙件，时间长了，多少会有形变，非常懊恼。二是之前买的舵机，没有经验，十几块钱一个的MG996R，测试过程中发现回中误差太大，精度太低，而且慢，0.16S/60deg, 几乎用不起来，就半价在闲鱼甩掉了，重新花79块钱一个，买了4个金属数字舵机，老板说是新品推销，不然得是这价的两倍以上。感觉玩机器人也很烧钱哪！

又经过好几天时间，把结构加固调整了一下，主要是用了两块亚克力板来固定舵机，效果个人比较满意。后面不忙了再想办法把机械手部件加固。

   

[08-14] 代码调试中

 

[08-18] 重大突破，解魔方算法已生成，并通过无线网络下发到STM32单片机

  

二、系统构架图

用流程图或思维导图等形式，描述您的作品的组成构架，即方案图。

三、硬件部分的描述

1.附上原理图&PCB实物图的图片或者源文件（官方建议大家尽量用源文件上传），如果是图片，请确保图片是清晰可辨的；

2.用文字把该作品的实现原理、系统的工作过程大致讲解一下。

四、材料清单（BOM列表)

列出您这个作品所用到的主要器件（关键器件即可），比如单片机&ARM芯片、专用集成芯片(ASIC)、传感器、功能模块等。

如果所列出的芯片是来自我们立创商城上的，最好能写出该器件的商品编号或附上对应购买链接。

五、软件部分的描述（选填）

如果您的作品涉及到软件，请列出作品对应的软件工作流程图，及关键部分的例程、源码（如果您想开源的话请上传全部源码）。

六、作品演示

请上传您的作品的功能演示到腾讯视频，并编辑到本楼（或附上视频链接）。按要求上传视频可获得5分，具体详见活动规则。

七、总结

例如您在完成该作品过程中的一些体会、碰到的技术问题或调试经验、作品的未来规划，及对我们主办方的建议和意见等。

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