Tim Universitas Purdue Siswa baru -baru ini mendirikan yang baru Guinness World Record Dengan robot pribadi yang menyelesaikan Rubik Cube hanya dalam 0,103 detik. Itu sekitar sepertiga dari waktu yang mengambil bot pendaftaran sebelumnya. Tetapi album baru tidak dicapai hanya dengan membangun robot yang bergerak lebih cepat. Siswa menggunakan kombinasi sistem ruang resolusi berkecepatan tinggi tetapi rendah, ember yang dipersonalisasi untuk meningkatkan kekuatan dan teknik resolusi khusus yang populer di kalangan anak anjing kecepatan manusia.
Dia Perlombaan senjata robot yang memecahkan kubus Rubik dimulai pada tahun 2014, ketika robot menelepon Cubestormer 3 Dibangun dengan bagian -bagian badai mental Lego dan Samsung Galaxy S4 menyelesaikan teka -teki ikonik dalam 3.253 detik, lebih cepat daripada manusia atau robot pada waktu itu. (Catatan dunia saat ini Manusia yang memecahkan kubus rubik Itu milik Xuanyi Geng, yang melakukannya hanya dalam 3,05 detik). Selama satu dekade, para insinyur berhasil mengurangi catatan itu menjadi ratusan milidetik.
Mei lalu, insinyur listrik Mitsubishi di Jepang mengklaim rekor dunia dengan a robot yang memecahkan kubus dalam 0,305 detik. Rekornya hampir setahun sebelum tim sekolah keluarga Elmore de Purdue dari Teknik Listrik dan Informatika – Junpei Ota, Aden Hurd, Matthew Patrohay dan Alex Berta – menghancurkannya. Robotnya dikenal sebagai kubus Purdubik. Menjaga catatan robot menjadi kurang dari setengah detik diperlukan dari LEGO dan, sebaliknya, menggunakan komponen yang dioptimalkan seperti mesin industri. Namun, hanya memperoleh 0,103 detik yang mensyaratkan bahwa tim Purdue menemukan beberapa cara baru untuk mencukur milidetik.
“Setiap robot yang dibuat oleh pemegang rekor dunia sebelumnya telah berfokus pada hal baru,” kata Patrohay. Tepi. Ketika MIT lulus siswa memecahkan rekor pada tahun 2018, mereka memilih perangkat keras industri yang melebihi apa yang digunakan pemegang catatan sebelumnya. Mitsubishi Electric memilih motor listrik yang lebih cocok untuk tugas spesifik untuk memutar setiap sisi kubus, daripada perangkat keras yang bergerak lebih cepat.
Namun, hal pertama yang ditingkatkan oleh siswa Purdue adalah kecepatan robot mereka dapat memvisualisasikan kubus yang diacak. Para pesaing dari penutup kecepatan manusia dapat mempelajari Rubik Cube sebelum timernya dimulai, tetapi catatan robot mencakup waktu yang harus menentukan lokasi semua kotak berwarna. Para siswa menggunakan sepasang kamera penglihatan semburan berkecepatan tinggi, dengan resolusi hanya 720×540 piksel, menunjuk ke sudut yang berlawanan dari kubus. Setiap kamera dapat melihat tiga sisi secara bersamaan selama pameran yang berlangsung hanya 10 mikrodetik.
Meskipun mungkin tampak instan, dibutuhkan waktu ketika kamera memproses data dari sensor dan mengubahnya menjadi gambar digital. Purdubik’s Cube menggunakan sistem deteksi gambar yang dipersonalisasi yang menghilangkan pemrosesan gambar sepenuhnya. Ini juga berfokus pada area yang sangat kecil dari apa yang dilihat sensor setiap kamera, daerah pemotongan yang hanya memiliki ukuran 128×124 piksel, untuk mengurangi jumlah data yang bergerak.
Sensor yang tidak diproses dikirim langsung ke sistem deteksi warna kecepatan tinggi yang menggunakan pengukuran RGB dari area sampel yang lebih kecil di setiap kuadrat untuk menentukan warnanya lebih cepat daripada pendekatan lain, bahkan AI.
“Kadang -kadang itu sedikit kurang dapat diandalkan,” aku Patrohay, “tetapi bahkan jika itu 90 persen konsisten, itu cukup bagus setiap kali cepat. Kami benar -benar menginginkan kecepatan itu.”
Meskipun banyak perangkat keras dalam robot Purdue dibuat untuk diukur, tim memilih untuk menggunakan perangkat lunak yang ada ketika menemukan cara tercepat untuk menyelesaikan kubus yang diacak. Mereka menggunakan Rob-Twofase de Elias Franmaryang merupakan algoritma resolusi kubus yang memperhitungkan kemampuan unik robot, seperti memutar dua sisi kubus secara bersamaan.
Tim juga memanfaatkan resolusi Rubik Cubes yang disebut Corning Cutting, di mana ia dapat mulai memutar satu sisi kubus sebelum selesai memutar sisi lain yang tegak lurus. Keuntungan dari teknik ini adalah Anda tidak menunggu satu sisi untuk menyelesaikan rotasinya sebelum memulai yang lain. Untuk sesaat, ada tumpang tindih antara pergerakan kedua belah pihak yang dapat menghasilkan sejumlah besar waktu yang dihemat ketika mengejar rekor dunia.
Tantangan dengan potongan sudut adalah bahwa jika ia menggunakan terlalu banyak kekuatan (seperti robot yang mampu ia lakukan) dan tidak menjadraf hal -hal dengan sempurna, ia dapat memecahkan secara fisik atau bahkan benar -benar menghancurkan kubus Rubik. Selain menyempurnakan momen gerakan robot dan percepatan mesin mereka, para siswa harus menyesuaikan kubus itu sendiri.
Guinness World Records mengikuti pedoman World Cube Association, yang memiliki daftar panjang peraturan Itu harus diikuti sebelum catatan akan diakui. Hal ini memungkinkan pesaing untuk memodifikasi kubus mereka, asalkan tikungan dan menjadi kubus rubik standar dan memiliki sembilan kotak warna di masing -masing enam sisi, dengan masing -masing sisi warna yang berbeda. Bahan selain plastik dapat digunakan, tetapi semua potongan warna harus memiliki tekstur yang sama.
Untuk meningkatkan daya tahannya, tim Purdue meningkatkan struktur internal kubus dengan versi cetak 3D yang dipersonalisasi yang terbuat dari plastik nilon SLS yang kuat. WCA juga memungkinkan penggunaan pelumas untuk membantu kubus berubah lebih bebas, tetapi di sini digunakan untuk alasan yang berbeda.
“Kubus yang kami gunakan untuk pendaftaran sangat dikencangkan, karena hampir lucu,” kata Patrohay. “Yang kami modifikasi sangat sulit untuk berpaling. Bukan tidak mungkin, tetapi Anda tidak dapat memutarnya dengan jari -jari Anda. Anda benar -benar harus meletakkan boneka Anda.” Saat memecahkan kubus dengan kecepatan tinggi, pelumas membantu melunakkan gerakannya, sementara peningkatan tegangan mengurangi tentuan dan meningkatkan kontrol, sehingga trik dapat digunakan yang menghemat waktu seperti pemotongan sudut.
Servomotor yang lebih cepat membantu mengurangi waktu resolusi, tetapi tidak sesederhana memaksimalkan kecepatan mereka dan menunggu yang terbaik. Purdubik’s Cube menggunakan enam mesin yang terpasang pada sumbu logam yang ditempatkan di tengah masing -masing sisi kubus. Setelah mencoba beberapa pendekatan yang berbeda, peralatan ini didirikan dalam profil gerakan trapesium di mana servos berakselerasi dengan kecepatan hingga 12.000.000 derajat/s2, tetapi mereka melambat lebih lambat, lebih dekat ke 3.000.000 derajat/S2, sehingga robot dapat diposisikan lebih akurat saat berhenti.
Bisakah kubus Purdubik memecahkan rekor lagi? Patrohay percaya bahwa itu mungkin, tetapi saya akan membutuhkan kubus yang lebih kuat yang terbuat dari lebih dari plastik. “Jika saya harus membuat kubus Rubik, khusus untuk aplikasi, dengan beberapa jenis senyawa serat karbon, maka saya membayangkan bahwa itu dapat bertahan dengan kecepatan yang lebih tinggi, dan hanya untuk bertahan hidup pada kecepatan yang lebih tinggi akan memungkinkan Anda untuk mengurangi waktu.”
