اسپینر مکعبی : ربات حل کننده مکعب روبیک در کمتر از 18 ثانیه

0
372
ربات اسپینر مکعبی

در این پروژه می خواهم یک ربات حل کننده مکعب روبیک به نام اسپینر مکعبی طراحی کنم که به کمک ریاضیات پیشرفته می تواند مکعب را در کمتر از ۱۸ ثانیه حل کند.

چگونه ربات اسپینر مکعبی را بسازیم؟

ربات حل کننده مکعب روبیک را با استفاده از ماژول آردوینو، زبان پایتون و کتابخانه opencv طراحی کرده ام. هدف اصلی طراحی این ربات حل مکعب روبیک در کمتر از یک دقیقه بوده است.

برای انجام این پروژه نیاز به یادگیری مقداری ریاضی، زبان پایتون و کتابخانه opencv خواهید داشت.

من ایده ساخت این ربات را از روی ربات اسپینر مکعبی LEGO برداشتم.

برای این ربات از سه استپ موتور برای اجرای تمام حرکتهای مکعب استفاده شده است. به طور کلی مراحل زیر برای ساخت ربات حل کننده مکعب روبیک در نظر گرفته شده است:

  • برای قرار گیری هر رنگ در هر قسمت از مکعب در هر ثانیه
  • برای پردازش هر قسمت از مکعب از پایتون استفاده شده تا موقعیت هر رنگ در مکعب تنظیم شود.
  • برای حل مکعب از الگوریتم Kociemba استفاده شده است.
  • برای ارسال راه حل مکعب روبیک از پایتون به آردوینو از طریق پورت سریال استفاده شده است.
  • از آردوینو برای انجام تمام حرکتها با دقت و سرعت بالا و قابل تکرار تا جاییکه امکان دارد، استفاده شده است.

لینک دانلود ویدیوی عملکرد ربات

ربات اسپینر مکعبی در چه مدت زمان مکعب را حل می کند؟

برای رسیدن به بهترین زمان، یک راه حل ساده بر اساس استپ موتورها، استفاده از زمان معکوس است، هر چند تشخیص اینکه راه حل ربات حل کننده مکعب روبیک درست بوده یا نه کار ساده ای است، به این دلیل که الگوریتم Kociemba مکعب روبیک را در ۲۰ تا ۲۷ حرکت حل می کند و الگوریتم های دیگر مثل Fridrich و CFOP در تعداد حرکت بیشتری مکعب را حل می کنند. من تمام راه حلها و محدودیت های ربات را بررسی کردم تا بهترین روش را پیدا کنم.

در نتیجه، با توجه به مدل ربات، محدودیت فیزیکی وجود دارد. در اینجا استپ موتورها گشتاور مناسبی را برای  حرکت هر صفحه از مکعب ایجاد می کنند و بالاترین سرعت و شتاب را تولید می کنند. هرچند، تأخیرهای بین حرکتها و چرخشها برای بالا بردن (U)، پایین آوردن (D) و برگرداندن (B) صفحات، محدود است.

در برخی از پروژه های مشابه از سروو موتورها برای این ربات استفاده شده که به نظر می رسد سرعت بالاتری دارند.

بعد از اینکه چندین مرتبه عملکرد ربات حل کننده مکعب روبیک را آزمایش کردم، در نهایت کمترین زمان حل مکعب ۱۸ ثانیه بود.

در ویدیوی زیر می بینید که بعد از چند تکرار به زمان ۱۸ ثانیه رسیده ام:

لینک دانلود ویدیوی ربات اسپینر مکعبی در ۱۸ ثانیه

دیاگرام مدار

دیاگرام مدار ربات اسپینر مکعبی

کد پروژه

لینک دانلود کد پروژه ربات اسپینر مکعبی

قطعات مورد نیاز

  • ۳x Stepper Motor, Bipolar
  • 1x Arduino UNO & Genuino UNO
  • 3x SparkFun Stepper motor driver board A4988
  • 3x shatf coupler flexible
  • 1x Jumper wires (generic)
  • 3x Capacitor 10 µF

ارسال یک پاسخ

لطفا دیدگاه خود را وارد کنید!
لطفا نام خود را در اینجا وارد کنید