进入21世纪以来，人类科学技术的发展取得了突飞猛进的提升，仿生机器人学也随之诞生，通过模仿自然界各种生物本领从而扩大机器人的应用领域和使用范围。在现代机器人发展的半个世纪中，仿生机器人始终是一个热门研究课题，是机器人学重要的一个分支。仿生机器人学研究的一个重要内容就是通过模仿动物的各种生物功能及人类大脑思维功能，从而全面提升机器人的自主能力及智能水平。
解魔方机器人作品近照
了解到相关知识后，武汉好小子机器人学校创意小组的同学们在选题阶段通过比较各种生物智能自主活动（如狗的四足自主行走、海龟的两栖自主运动、人类棋盘类游戏智力活动等），最终选取典型的人类智力活动“求解魔方”为基本研究目标，进行第十二届中国青少年机器人竞赛创意赛参赛作品的研制。
在机器人原型分析的初期，学生们通过对人类解魔方活动进行观察，了解到人在解魔方时需要充分发挥记忆力、逻辑思维力、空间想象力等典型智慧能力，对魔方的状态及情况进行分析，再通过合理运用魔方求解公式，最终推算出魔方求解和复原方法。除了复杂的智力活动外，人在进行魔方求解活动的过程中需要运用灵巧的双手，对魔方的64个块进行挪位和移动。
在原型分析的基础上，学生们通过对人类解魔方活动进行元素提炼，总结出机器人研制过程中需要克服的技术难点及相应方案。首先是要解决颜色识别的问题。通过研究分析，创意小组的同学们决定采用RGB颜色传感器对魔方各个色块的颜色进行识别。同时为确保颜色识别的正确率，利用魔方色块颜色数量固定、每种颜色只有六个块的特性，对传感器获取的RGB数值进行对比分析，确定各色块的颜色及分布。
其次需要采用合适的魔方公式。为了方便程序的编制和应用，创意小组采用了效率较高的角块优先算法公式。此算法的平均求解步数为60步，求解速度较快，而且对硬件的要求不高，方便实时求解和运算。
同时需要寻求合适的魔方求解机构。通过分析，得知对魔方的操作涉及到6个面绕3个轴旋转的动作。需要一特殊机构代替人手去完成这个复杂的动作。为了简化机构动作及复杂程度，最终确定魔方的基本操作动作为定面、抓取、旋转、释放等过程，至少需要两个自由度来完成此项工作。
另外为了增加机器人的人机互动性，创意小组还为机器人增添了语音模块，可以模仿人类的听力及语音对话能力，人们可以通过语音交流的方式来控制机器人的工作过程。
此外，机器人还可以模仿生物超声波功能，进行魔方的检测，方便解魔方工作的开展，同时也为仿生机器人增添了更多的创意点。
在机器人作品完成后，创意小组还对作品进行多次实验改进，提高了机器人的工作准确率和可靠性。通过增加特制的遮光罩，降低了外界光源对颜色识别的干扰，增大了魔方颜色识别的正确率；对三自由度执行机构的动力特性进行改进，增加紧急停止、状态恢复、应急启动等功能控制模块，提高了机构运作的效率和可靠性。同时增加了PC服务器，进一步加强系统各环节的协调性，提高了作品展示的稳定性。
此次创意小组所研制的语音社交型仿生智能解魔方机器人不但科学性强，而且创意丰富、创新点鲜明，并具有良好的经济及社会应用价值。此机器人既可广泛用于商业服务业和娱乐业，作为展示用和表演用机器人；也可以用于教育行业，作为典型的教育机器人教具。同时其所使用的相关技术，如语音识别、视觉识别等科学技术具备广泛的应用前景，拥有不可限量的应用价值。
创意制作/武汉好小子机器人学校 夏钰轩 陈道森 余天曦 指导教师/吴 頔