[發明專利]一種基于MCU芯片的魔方轉動狀態智能監測方法與系統

有效

• 申請號: 202210136155.2
• 申請日: 2022-02-15
• 公開（公告）號: CN114565818B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: 江淦源
• 申請（專利權）人: 廣州淦源智能科技有限公司
• 主分類號: G06V10/94
• 分類號: G06V10/94;G06Q10/0639;G06K17/00;A63F9/08
• 代理公司: 廣州名揚高玥專利代理事務所(普通合伙) 44738
• 代理人: 郭琳

1.一種基于MCU芯片的魔方轉動狀態智能監測方法，其特征在于，所述方法包括：

魔方轉動檢測和姿態編碼；魔方內置九軸傳感器和MCU芯片，九軸傳感器檢測魔方的轉動，并且將魔方轉動姿態進行編碼，傳給MCU芯片魔方轉動步驟解析；魔方通過手機端遠程操控；建立深度學習模型對所有魔方姿態的難度進行評估；在魔方姿態難度評估結果的基礎上結合用戶解魔方的數據，對用戶解魔方的水平進行評分；根據用戶評分，生成對應的等級二維碼；系統讀取到某用戶的二維碼，即隨機生成相應難度的魔方初始姿態和提供語音提示；當用戶想要體驗不同難度的魔方姿態，能夠進行魔方姿態難度的調節；系統根據用戶選擇的解魔方難度，自動從數據庫中查找對應難度評估分數的魔方姿態，并且將魔方旋轉調節為相應的魔方初始姿態；用戶解魔方的能力評分和用戶等級是隨著用戶玩魔方的次數動態更新的；用戶的等級可以通過用戶玩魔方的能力評分提高，戰勝等級高的用戶的途徑來提高；但是用戶的等級也隨著后期表現不好，能力評分降低而降低；

其中，所述對用戶解魔方水平進行評分，包括:

建立深度學習模型對所有魔方姿態的難度進行評估；在魔方姿態難度評估結果的基礎上結合用戶解魔方的數據，對用戶解魔方的水平進行評分；包括：建立解魔方難度評估模型；對用戶解魔方的水平進行評分；

所述建立解魔方難度評估模型，還包括：

收集開源的大量用戶通過該手機端系統解魔方的數據，訓練解魔方難度評估模型；其中，以用戶解魔方的成功率，平均時間，步驟數量，用戶步驟錯誤概率的數據作為特征向量輸入，以難度評估分數作為標注值，訓練解魔方難度評估模型；

所述對用戶解魔方的水平進行評分，還包括：

記錄用戶每一次解魔方所花費的時間，步驟數，停頓次數，步驟重復次數，是否解開的數據，以及每一次通過解魔方難度評估模型得到的某姿態難度評估分數；將該用戶的數據與該魔方姿態的相應數據一一對應相減并且乘以加權，得到每一次的解魔方的評估分數；最后將所有評估分數取平均值，得到用戶解魔方的能力評分。

2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述魔方轉動檢測和姿態編碼，包括:

魔方內置九軸傳感器和MCU芯片，九軸傳感器檢測魔方的轉動，并且將魔方轉動姿態進行編碼，傳給MCU芯片；包括：魔方轉動檢測；魔方的姿態編碼；

所述魔方轉動檢測，還包括：

9軸傳感器擁有三維空間的X?Y?Z三個方向的加速度、角速度和磁場的監測功能，根據魔方轉動時自身的加速度和角速度以及磁場方向，能夠計算出魔方的轉動情況；其中：加速度三軸監測魔方在空間的位置移動情況，角速度三軸監測魔方自身的轉動變化情況，磁場三軸監測當前位置的地球磁場方向；通過魔方的加速度，角速度和磁場數據的監測，能夠準確的描述魔方的轉動情況；

所述魔方的姿態編碼，還包括：

根據9軸傳感器監測到的魔方轉動情況對魔方的當前姿態進行編碼；魔方的姿態編碼根據魔方的六個面的編號來生成。

3.根據權利要求1所述的方法，其中，所述魔方轉動步驟解析，包括:

9軸傳感器將魔方每一步轉動的姿態編碼傳送到內置的MCU芯片進行解析，獲取魔方的每一步轉動情況；然后MCU根據這些轉動情況推算出還原魔方的步驟；魔方的轉動情況根通過當前的姿態編碼和上一個姿態編碼比對來推斷。

4.根據權利要求1所述的方法，其中，所述魔方通過手機端遠程操控，包括:

魔方的轉動正常情況下通過手機端進行操控，同樣的，當用戶手動操控魔方時，魔方的狀態變化也在手機端顯示；魔方內置藍牙模塊，MCU通過藍牙與手機進行通信；用戶通過手機端的魔方操控界面發出操作指令，該指令通過藍牙被魔方接收，然后MCU根據指令內容對魔方進行相應的操作；操作完成后魔方通過藍牙向手機端反饋操作成功的提示信息，然后用戶就能夠進行下一步操作。