一種三階魔方虛擬方法和虛擬系統(tǒng)技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種三階魔方虛擬方法和虛擬系統(tǒng)，能夠用于解魔方仿真教學及訓練，該虛擬方法包括：建立三階魔方模型，其中，將三階魔方模型配置為按照3*3*3方式堆積的27個立方體，并令三階魔方模型中的這九個旋轉(zhuǎn)對象接收外部旋轉(zhuǎn)指令；利用動作采集單元向所述三階魔方模型提供所述九個旋轉(zhuǎn)對象的旋轉(zhuǎn)指令；以及使三階魔方模型在接收所述旋轉(zhuǎn)指令后對所述旋轉(zhuǎn)對象及其表面顏色進行整體旋轉(zhuǎn)，并且在所述顯示界面上實時顯示。本發(fā)明專利技術(shù)能夠根據(jù)真實魔方顏色進行初始配置，魔方的旋轉(zhuǎn)操作指令精簡，滿足隨意打亂魔方的要求，而且能夠計時和判斷魔方復(fù)原是否結(jié)束。

A three order magic cube virtual method and virtual system

The invention discloses a magic square of order three virtual method and virtual system, can be used for the solution of cube simulation teaching and training, including the virtual method: three the establishment of magic cube model, which will be a magic square of order three model configurations for the 27 cube accumulation in a 3*3*3 mode, and the nine rotating object three cube model the receiving external rotation command; using motion acquisition unit provides rotation instruction of the nine rotating object to the three order and three order cube model; the cube model in receiving the instruction of rotating the rotating object and the surface color of the overall rotation, and the display interface. The invention can carry out the initial configuration according to the true Rubik's cube color, and the rotation operation instructions of the Rubik's cube are simplified to meet the requirements of randomly disrupting Rubik's cube, and the time and the judgment of whether the Rubik's cube restoration is finished or not is finished.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種三階魔方虛擬方法和虛擬系統(tǒng)
本專利技術(shù)涉及一種三階魔方虛擬方法和虛擬系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
魔方，也稱魯比克方塊，是一種娛樂玩具，由厄爾諾·魯比克(ErnoRubik)教授專利技術(shù)魔方，作為一種幫助學生增強空間思維能力的教學工具。魔方復(fù)原指魔方從非原始狀態(tài)到原始狀態(tài)的過程，是一個集觀察、動手和想象于一體的過程，可以很好地培養(yǎng)人的動手、動腦能力、訓練記憶力、空間想象力和判斷力。很多青少年在剛接觸魔方的時候，被其設(shè)計的精巧和趣味性所吸引，魔方變化數(shù)非常龐大，例如三階魔方的變化數(shù)為：43，252，003，274，489，856，000，但也被總結(jié)出很多還原方法，包括層先法、角先法、橋式方法、CFOP法、棱先法等等。傳統(tǒng)學習解魔方的方法都比較晦澀難懂，對初學者來說不太容易理解，光靠文字描述很難說清楚，口口相傳費時費力。快速復(fù)原魔方是很多魔方愛好者的理想，然而，實體魔方在復(fù)原過程中手速快速、隨機性，重復(fù)再現(xiàn)難，觀摩學習困難。中國專利文獻CN103394191A公開了一種電子三階魔方比賽系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集模塊、無線通信模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、和虛擬魔方演示模塊，可使觀眾清楚地觀看選手還原魔方的的步驟，提高了比賽的觀賞性。在上述電子魔方中，數(shù)據(jù)采集模塊集成于真實魔方內(nèi)部，用于采集真實魔方的體位變化和旋轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)處理模塊轉(zhuǎn)化為虛擬魔方的控制信號，并在虛擬魔方演示模塊上實現(xiàn)虛擬魔方的同步控制，進而能夠復(fù)原魔方操作步驟。然而上述虛擬魔方在每次玩魔方復(fù)原游戲時，魔方需要事先打亂，由于虛擬魔方和真實魔方是一一對應(yīng)的，按照預(yù)定的顏色配置來打亂魔方需要花費大量精力，給魔方復(fù)原游戲的教學帶來障礙。因此，有必要對現(xiàn)有的虛擬魔方進行改進。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種三階魔方虛擬方法，以方便對虛擬魔方的顏色進行初始配置。本專利技術(shù)的目的還在于提供一種三階魔方虛擬系統(tǒng)，以方便對虛擬魔方的顏色進行初始配置。為此，本專利技術(shù)一方面提供了一種三階魔方虛擬方法，包括以下步驟：建立三階魔方模型并且按照選定的視角在顯示界面上顯示，其中，將三階魔方模型配置為按照3*3*3方式堆積的27個立方體，將暴露在外的立方體表面按照真實魔方顏色進行配置，并令三階魔方模型中的頂層、左面、繞Y軸、中間層xoy、中間層yoz、前面、底層、右面和繞X軸這九個旋轉(zhuǎn)對象接收外部旋轉(zhuǎn)指令；利用動作采集單元向所述三階魔方模型提供所述九個旋轉(zhuǎn)對象的旋轉(zhuǎn)指令；以及使三階魔方模型在接收所述旋轉(zhuǎn)指令后對所述旋轉(zhuǎn)對象及其表面顏色進行整體旋轉(zhuǎn)，并且在所述顯示界面上實時顯示。進一步地，上述動作采集單元包括三個六軸陀螺儀和信號處理模塊，其中，所述六軸陀螺儀用于將自身的翻轉(zhuǎn)動作轉(zhuǎn)為檢測信號，所述信號處理模塊用于對所述三個六軸陀螺儀的檢測信號進行采集并且將所述檢測信號轉(zhuǎn)為旋轉(zhuǎn)指令，其中，每個所述六軸陀螺儀提供三個旋轉(zhuǎn)對象的旋轉(zhuǎn)指令。進一步地，上述三個六軸陀螺儀中的第一六軸陀螺儀提供三階魔方模型中的頂層、左面和繞Y軸這三個旋轉(zhuǎn)對象的旋轉(zhuǎn)指令，所述三個六軸陀螺儀中的第二六軸陀螺儀提供三階魔方模型中的中間層xoy、中間層yoz和前面這三個旋轉(zhuǎn)對象的旋轉(zhuǎn)指令，所述三個六軸陀螺儀中的第三六軸陀螺儀提供三階魔方模型中的底面、左面和繞X軸這三個旋轉(zhuǎn)對象的旋轉(zhuǎn)指令。進一步地，上述旋轉(zhuǎn)對象的旋轉(zhuǎn)指令以順時針旋轉(zhuǎn)90°為一個單位。進一步地，將所述三階魔方模型的未暴露在外的小立方體表面填充黑色。進一步地，上述在接收三個六軸陀螺儀向三階魔方模型提供的旋轉(zhuǎn)指令之前，對三階魔方模型的表面顏色進行初始配置。根據(jù)本專利技術(shù)的另一方面，提供了一種三階魔方虛擬系統(tǒng)，包括：建模處理單元，用于建立三階魔方模型，其中，三階魔方模型配置為按照3*3*3方式堆積的27個小立方體，將暴露在外的小立方體表面按照真實魔方顏色配置，并令三階魔方模型中的頂層、左面、繞Y軸、中間層xoy、中間層yoz、前面、底層、右面和繞X軸這九個旋轉(zhuǎn)對象接收外部旋轉(zhuǎn)指令；顯示單元，用于按照選定的視角顯示所建立的三階魔方模型；以及動作采集單元，用于向所述三階魔方模型提供所述九個旋轉(zhuǎn)對象的旋轉(zhuǎn)指令，其中，所述建模處理單元用于根據(jù)接收到的旋轉(zhuǎn)指令對相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)對象及其表面顏色進行旋轉(zhuǎn)，并且在所述顯示單元上實時顯示。進一步地，上述動作采集單元包括三個六軸陀螺儀和信號處理模塊，其中，所述六軸陀螺儀用于將自身的翻轉(zhuǎn)動作轉(zhuǎn)為檢測信號，所述信號處理模塊用于對所述三個六軸陀螺儀的檢測信號進行采集并且將所述檢測信號轉(zhuǎn)為旋轉(zhuǎn)指令，其中，每個所述六軸陀螺儀提供三個旋轉(zhuǎn)對象的旋轉(zhuǎn)指令。進一步地，上述六軸陀螺儀為MPU-6000傳感器。進一步地，上述信號處理模塊為ArduinoUNO板，用于對三個MPU-6000傳感器進行片選并且將片選后的MPU-6000的檢測信號轉(zhuǎn)化為相應(yīng)旋轉(zhuǎn)對象的旋轉(zhuǎn)指令。根據(jù)本專利技術(shù)的三階魔方虛擬方法，三階魔方模型構(gòu)造成僅需要九個旋轉(zhuǎn)指令即可實現(xiàn)魔方復(fù)原操作，使得三階虛擬魔方顏色的初始配置無需依賴對真實魔方的動作檢測，滿足隨意打亂魔方的要求。除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點之外，本專利技術(shù)還有其它的目的、特征和優(yōu)點。下面將參照圖，對本專利技術(shù)作進一步詳細的說明。附圖說明構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本專利技術(shù)的進一步理解，本專利技術(shù)的示意性實施例及其說明用于解釋本專利技術(shù)，并不構(gòu)成對本專利技術(shù)的不當限定。在附圖中：圖1是根據(jù)本專利技術(shù)一實施例的三階魔方虛擬方法的流程圖；圖2是根據(jù)本專利技術(shù)另一實施例的三階魔方虛擬方法的流程圖；圖3是根據(jù)本專利技術(shù)一實施例的三階魔方虛擬系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖4是根據(jù)本專利技術(shù)的三階魔方模型的示意圖；圖5是根據(jù)本專利技術(shù)的三階魔方模型的六個表面的標記圖；圖6是根據(jù)本專利技術(shù)的三階魔方模型的三維坐標圖；圖7是根據(jù)本專利技術(shù)一實施例的三階魔方虛擬系統(tǒng)中動作采集單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是根據(jù)本專利技術(shù)的動作采集單元中的一個六軸陀螺儀執(zhí)行的三個旋轉(zhuǎn)指令的示意圖；圖9是根據(jù)本專利技術(shù)的動作采集單元的動作指令的采集流程圖；圖10是根據(jù)本專利技術(shù)一實施例的三階魔方虛擬系統(tǒng)的魔方顏色配置單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖11是根據(jù)本專利技術(shù)的三階魔方模型的各表面的顏色配置順序圖；圖12是根據(jù)本專利技術(shù)一實施例的三階魔方虛擬系統(tǒng)的工作流程圖；圖13示出了根據(jù)本專利技術(shù)的三階虛擬魔方游戲界面，其魔方游戲處于開始狀態(tài)；圖14示出了根據(jù)本專利技術(shù)的三階虛擬魔方游戲界面，其中魔方處于打亂狀態(tài)；圖15示出了根據(jù)本專利技術(shù)的三階虛擬魔方游戲界面，其中魔方處于復(fù)原操作狀態(tài)；以及圖16示出了根據(jù)本專利技術(shù)的三階虛擬魔方游戲界面，其中魔方游戲處于結(jié)束狀態(tài)。具體實施方式需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本專利技術(shù)。圖1至圖16示出了根據(jù)本專利技術(shù)的一些實施例。在一實施例中，如圖1所示，三階魔方虛擬方法包括以下步驟：S11、建立三階魔方模型并且按照選定的視角在顯示界面上顯示，其中，將三階魔方模型配置為按照3*3*3方式堆積的27個立方體，將暴露在外的立方體表面按照真實魔方顏色進行配置，并令三階魔方模型中的頂層、左面、繞Y軸、中間層xoy、中間層yoz、前面、底層、右面和繞X軸這九個旋轉(zhuǎn)對象接收外部旋轉(zhuǎn)指令；S13、利用動作采集單元向所述三階魔方模型提供所述九個旋轉(zhuǎn)對象的旋轉(zhuǎn)指令；以及S15、使三階魔方模型在接本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種三階魔方虛擬方法，其特征在于，包括以下步驟：建立三階魔方模型并且按照選定的視角在顯示界面上顯示，其中，將三階魔方模型配置為按照3*3*3方式堆積的27個立方體，將暴露在外的立方體表面按照真實魔方顏色進行配置，并令三階魔方模型中的頂層、左面、繞Y軸、中間層xoy、中間層yoz、前面、底層、右面和繞X軸這九個旋轉(zhuǎn)對象接收外部旋轉(zhuǎn)指令；利用動作采集單元向所述三階魔方模型提供所述九個旋轉(zhuǎn)對象的旋轉(zhuǎn)指令；以及使三階魔方模型在接收所述旋轉(zhuǎn)指令后對相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)對象及其表面顏色進行整體旋轉(zhuǎn)，并且在所述顯示界面上實時顯示。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種三階魔方虛擬方法，其特征在于，包括以下步驟：建立三階魔方模型并且按照選定的視角在顯示界面上顯示，其中，將三階魔方模型配置為按照3*3*3方式堆積的27個立方體，將暴露在外的立方體表面按照真實魔方顏色進行配置，并令三階魔方模型中的頂層、左面、繞Y軸、中間層xoy、中間層yoz、前面、底層、右面和繞X軸這九個旋轉(zhuǎn)對象接收外部旋轉(zhuǎn)指令；利用動作采集單元向所述三階魔方模型提供所述九個旋轉(zhuǎn)對象的旋轉(zhuǎn)指令；以及使三階魔方模型在接收所述旋轉(zhuǎn)指令后對相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)對象及其表面顏色進行整體旋轉(zhuǎn)，并且在所述顯示界面上實時顯示。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三階魔方虛擬方法，其特征在于，所述動作采集單元包括三個六軸陀螺儀和信號處理模塊，其中，所述六軸陀螺儀用于將自身的翻轉(zhuǎn)動作轉(zhuǎn)為檢測信號，所述信號處理模塊用于對所述三個六軸陀螺儀的檢測信號進行采集并且將所述檢測信號轉(zhuǎn)為旋轉(zhuǎn)指令，其中，每個所述六軸陀螺儀提供三個旋轉(zhuǎn)對象的旋轉(zhuǎn)指令。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三階魔方虛擬方法，其特征在于，所述三個六軸陀螺儀中的第一六軸陀螺儀提供三階魔方模型中的頂層、左面和繞Y軸這三個旋轉(zhuǎn)對象的旋轉(zhuǎn)指令，所述三個六軸陀螺儀中的第二六軸陀螺儀提供三階魔方模型中的中間層xoy、中間層yoz和前面這三個旋轉(zhuǎn)對象的旋轉(zhuǎn)指令，所述三個六軸陀螺儀中的第三六軸陀螺儀提供三階魔方模型中的底面、左面和繞X軸這三個旋轉(zhuǎn)對象的旋轉(zhuǎn)指令。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三階魔方虛擬方法，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)對象的旋轉(zhuǎn)指令以順時針旋轉(zhuǎn)90°為一個單位。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三階魔方虛擬方法，其特征在于，將所述...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：高玲玲，李紅，孫令綱，
申請(專利權(quán))人：合肥學院，
類型：發(fā)明
國別省市：安徽,34