魔方还原算法学习笔记

定义任意打乱的魔方称为随机状态或者初始状态，处于特殊水域的那些状态称为目标状态，目的地为还原状态

初始状态可以看作是由 U，R，F，D，L，B 这 6 个基本转动复合而成的，由这 6 个转动生成的群记为 G = 〈 U , R , F , D , L , B 〉 G=\langle U,R,F,D,L,B \rangleG=〈U,R,F,D,L,B〉
目标状态是只由 U，D，L2，R2，F2，B2 这 6 种转动复合生成的，同样的记为 G 1 = 〈 U , D , L 2 , R 2 , F 2 , B 2 〉 

目标状态的性质

棱边有 2 种状态，未翻转(flip)用 0 表示，翻转用 1 表示， 只有 F，B 层的转动能够改变方向

角块有 3 种状态，未扭转(twist)用 0 表示，顺时针扭转用 1 表示，逆时针扭转用 2 表示，只有 U，D 层转动不改变角块方向

目标状态由 U，D，L2，R2，F2，B2 这 6 种转动生成，而这 6 种转动不会引起角块和棱块方向的变化。因为不论怎么转动，角块拥有的 U 层面或 D 层面始终处于 U 层或者 D 层，所以方向不变。也不会引起棱块方向变化，因为只有 F，B 的转动会引起棱块方向的变化，而像 F2 这样的连续转动两次，翻转再反转棱块相当于未翻转，所以棱块的方向也是不会变化的。这 6 种转动也不会将中层块带到 U 层或者 D 层，所以处于中层的块只能处于中层
棱块角块方向不变，即各自的方向值总和都为 0

还原状态下的中层块处于中层

科先巴的二阶段算法使用的搜索算法是 IDA* 算法，也就是迭代加深搜索算法，而且两个阶段使用的都是 IDA* 算法

#最优化方案：
#在旋转每个面以后，不再进行F层位置还原！在完成本层任务后，函数返回值 1.当前机械位置 2.手爪状态（一般都是闭合）3.魔方当前位姿
#每个面函数，接受 1.机械位置 2.手爪状态 3.魔方当前位姿  并通过判断以上参数，在当前魔方位姿与机械位置条件下进行运动规划
#******考虑 正面的情况 #（魔方位姿相对机械本体） 6*4=24种情况

#******考虑 手腕位置  手腕 现在规定，各手腕有 （1）－270（2）－180（3）－90（4）0 （5）90（6）180（7）270 这样可以提供270延时，但决策复杂
    #取代方案：只判断水平或者竖直 问题所在：不能为270度提供精确延时  解决方法：判断完水平还是竖直之后，再预判断转角是否超过软件限位，如果超出，则进行延时补偿

#******考虑 手指状态  现在规定，各手指有 （1）开（2）闭

#******考虑 列表迭代完毕，执行到最后不再复位，直接执行AandBopen（）

#当前思路：程序输入为一个大的list，函数中更新list
#真正学习面向对象

机械绝对位置：

#机械绝对位置
A_angle = 0    #A手腕初始化 0度
A_finger = 0    #A手指初始化 关闭 1 open

B_angle = 0     #B手腕初始化 0度
B_finger = 0    #B手指初始化 关闭 1 open

定义其他部分：

#水平 L  竖直 V  #bool
A_L = (A_angle == 0 or A_angle == 180 or A_angle == -180 )
A_V = (A_angle == 90 or A_angle == -90 or A_angle == 270 or A_angle == -270)

B_L = (B_angle == 0 or B_angle == 180 or B_angle == -180 )
B_V = (B_angle == 90 or B_angle == -90 or B_angle == 270 or B_angle == -270)

Aopen = (A_finger == 1 )
Aclose = (A_finger == 0 )
Bopen = (B_finger == 1 )
Bclose = (A_finger == 0 )

相对位置：

#魔方相对位置
F_direction = 0 #初始化 F面朝向
U_direction = 3 #初始化 U面朝向

#machine_pos = [A_L, A_finger, B_L, B_finger]  #定义机械绝对位置 内容为 A 手腕绝对角度  A 手指开闭 B 手腕绝对角度  B 手指开闭

相对位姿：

cube_pos = [F_direction, U_direction]  #定义魔方相对位姿 内容为 魔方正面朝向 元素1：F面 元素2:U面

穷举限位：

def B180():   #有点意思  穷举限位
    print('B180...')
    global B_angle
    B_angle = B_angle + 180   #预判
    
    #if(B_angle != 450 or B_angle != 360)
    #    time.sleep(0.001)
    #    ser.write("\x40".encode('utf-8'))     #B 180
    #    time.sleep(time180)
    
    if(B_angle == 450):
        #B_angle = 90
        time.sleep(0.001)
        ser.write("\x40".encode('utf-8'))     #B 180
        time.sleep(time180)
        return
    
    if(B_angle == 360):
        #B_angle = 0
        time.sleep(0.001)
        ser.write("\x40".encode('utf-8'))     #B 180
        time.sleep(time180)
        return
    
    else:
        time.sleep(0.001)
        ser.write("\x40".encode('utf-8'))     #B 180
        time.sleep(time180)
        return

初代机防止缠绕气管，记录每一次旋转方向，并记录旋转了多少；

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来源： https://blog.csdn.net/weixin_51210777/article/details/120297774