各模块功能说明

1.颜色检测模块 (color_detect.c)
     功能：从摄像头图像中识别魔方54个色块的颜色
     运行机理：

• 基于透视变换划分18个色块区域

• 使用二维直方图提取每个区域的主色调（HSV空间）

• 实现RGB565↔HSV转换算法

• 通过聚类算法将54个色块分类为6个面

• 提供色差计算和颜色相似度判断函数

2.主控制模块 (main.c)

     功能：系统总控，协调各模块工作
     运行机理：

• 初始化WiFi热点和HTTP服务器（80/81端口）

• 管理摄像头采集任务和图像处理流程

• 实现状态机控制（10种状态处理魔方还原流程）

• 提供Web界面接口：

• 实时视频流传输（MJPEG）

• 参数配置（亮度、坐标点等）

• 运动控制和状态监控

• 处理SPIFFS文件系统操作（配置文件读写）

• 协调颜色识别与运动控制模块

3.运动控制模块 (motion.c)
     功能：精确控制4个步进电机完成魔方操作
     运行机理：

• RS485通信协议实现（1Mbps）

• 梯形速度曲线运动控制

• 多轴联动算法（手臂旋转与手指移动协同）

• 自动回零和位置校正

• 动作序列解析执行（如"R1 L*F"等指令）

• 堵转检测和超时保护

• 电流自适应控制（夹紧时提高电流）

4.求解器核心模块 (solve.c)
     功能：实现魔方求解的两阶段算法 (Kociemba算法)
     运行机理：

• 状态表示转换：

• 将54面颜色表示转换为棱块/角块坐标表示 (UtilToCubieCube)

• 验证魔方状态合法性 (CubieCubeVerify)

• 两阶段搜索：

• Phase1：快速降群到子群

• 计算翻转/扭转/UDSlice坐标

• 使用剪枝表加速搜索 (CoordCubeSetWithPrun)

• Phase2：在子群内完成求解

• 处理角块/棱块排列对称性 (CubieCubeGetPermSymInv)

• 多方向并行搜索 (6种URF对称方向)

• 解法优化：

• 动作序列压缩 (SolutionAppendSolMove)

• 支持解法格式控制 (逆序输出/添加分隔符等)

5.动作优化模块 (optimizer.c)

     功能：将魔方解法转换为机械臂动作序列
     运行机理：

• 状态机建模：

• 定义96种机械臂状态 (24种魔方朝向        × 4种手臂状态)

• 使用96×96状态转移表 (flip_table)

• 动态路径规划：

• DP表存储最优路径 (DPState结构)

• 状态转移代价基于实测时间 (TimeCost枚举)

• 动作序列生成：

• 翻转序列池包含83种预计算动作 (flip_sequences)

• 旋转操作处理手臂协同运动 (calculate_twist_time_and_state)

• 最终位置自动校准 (adjust_final_position)

6.打乱生成模块 (scramble.c)

     功能：生成随机打乱状态及解法验证
     运行机理：

• 状态表示：

• 棱块/角块的三维表示 (cube_struct)

• 54面与棱块/角块的映射表 (edge_to_face, corner_to_face)

• 随机打乱：

• 使用硬件RNG生成50~69步随机操作 (esp_random)

• 动作序列执行 (cube_route_str)

• 解法验证：

• 逆解法生成 (reverse_solution)

• 状态一致性检查 (verify)

7.WEB前端（index.html）

功能：魔方机器人调试网页提供4大核心功能

运行机理：

I.      设备控制：通过按钮实现电机使能/禁用、机械臂回零、魔方夹紧/松开等操作，支持自定义动作序列测试（如"R+T"表示右电机正转）

II.   视觉标定：

o  实时显示摄像头画面

o  提供6个可拖拽标记点用于标定魔方识别区域

o  支持坐标保存（点击"保存坐标"按钮）

III. 颜色识别：

o  动态展示54个魔方块的颜色识别结果

o  以3D展开图形式呈现（9×12网格布局）

o  每个色块显示编号和识别颜色（如"0:W"表示0号白色块）

IV. 状态监控：

o  实时显示系统连接状态

o  反馈电机角度数据

o  补光灯亮度调节（0-100滑动条）

o  所有功能通过WebSocket与ESP32设备实时通信

o  界面采用响应式设计，适配PC和移动设备操作

8.配置文件的在线管理（config.html）
     功能：设备配置文件的在线管理
     运行机理：

1. 文件管理：

• 支持4种配置文件操作：motion.cfg（动作参数）、main.cfg（主配置）、testcase.txt（测试用例）、index.html（主界面）

2. 核心操作：

• 打开：从设备加载选定配置文件

• 保存：将编辑内容写入设备存储器

• 下载：将配置文件下载到本地电脑

• 所有操作通过HTTP接口（/cfg/get, /cfg/save, /cfg/download）与ESP32设备交互

• 实现配置文件的远程管理，无需物理访问设备即可修改关键参数

• 界面简洁高效，专为开发调试设计

• 感谢：青岛科技大学徐教授和Hemn老师