Tim Universitas Purdue Siswa baru -baru ini menetapkan yang baru Guinness World Record dengan robot khusus yang memecahkan kubus Rubik hanya dalam 0,103 detik. Itu sekitar sepertiga dari waktu yang dibutuhkan bot pengaturan rekor sebelumnya. Tetapi catatan baru tidak dicapai hanya dengan membangun robot yang bergerak lebih cepat. Para siswa menggunakan kombinasi sistem kamera berkecepatan tinggi tetapi beresolusi rendah, kubus yang disesuaikan untuk kekuatan yang lebih baik, dan teknik pemecahan khusus yang populer di kalangan cuber kecepatan manusia.
Itu Perlombaan Senjata Robot Pemecahan Kubus Rubik dimulai pada tahun 2014, saat robot menelepon Cubestormer 3 Dibangun dengan bagian -bagian Lego Mindstorms dan Samsung Galaxy S4 memecahkan teka -teki ikonik dalam 3,253 detik – lebih cepat daripada yang bisa dilakukan manusia atau robot pada saat itu. (Rekor dunia saat ini untuk Seorang manusia memecahkan kubus rubik milik Xuanyi Geng, yang melakukannya hanya dalam 3,05 detik.) Selama satu dekade, para insinyur berhasil mengurangi catatan itu menjadi hanya ratusan milidetik.
Mei lalu, insinyur di Mitsubishi Electric di Jepang mengklaim rekor dunia dengan a robot yang memecahkan kubus dalam 0,305 detik. Rekor ini berdiri selama hampir setahun sebelum tim dari Elmore Family School of Electrical dan Computer Engineering Purdue – Junpei Ota, Aden Hurd, Matthew Patrohay, dan Alex Berta – menghancurkannya. Robot mereka telah dikenal sebagai kubus Purdubik. Membawa rekor robot ke bawah menjadi kurang dari setengah detik diperlukan untuk pindah dari LEGO dan, sebaliknya, menggunakan komponen yang dioptimalkan seperti motor industri. Namun, mendapatkannya menjadi 0,103 detik, mengharuskan tim dari Purdue untuk menemukan beberapa cara baru untuk mencukur milidetik.
“Setiap robot yang dilakukan oleh pemegang rekor dunia sebelumnya telah berfokus pada satu hal baru,” kata Patrohay The Verge. Ketika mahasiswa pascasarjana MIT memecahkan rekor pada tahun 2018, mereka memilih perangkat keras industri yang mengungguli apa yang telah digunakan pemegang rekor sebelumnya. Mitsubishi Electric memilih motor listrik yang lebih cocok untuk tugas spesifik memutar setiap sisi kubus, bukan hanya perangkat keras yang bergerak lebih cepat.
Namun, hal pertama yang ditingkatkan oleh siswa Purdue sebenarnya adalah kecepatan yang dapat divisualisasikan oleh robot mereka. Pesaing cubing kecepatan manusia diizinkan untuk mempelajari kubus Rubik sebelum timer mereka dimulai, tetapi catatan robot mencakup waktu yang dibutuhkan untuk menentukan lokasi semua kotak berwarna. Para siswa menggunakan sepasang kamera penglihatan mesin berkecepatan tinggi dari FLIR, dengan resolusi hanya 720×540 piksel, menunjuk ke sudut-sudut kubus yang berlawanan. Setiap kamera dapat melihat tiga sisi secara bersamaan selama eksposur yang berlangsung hanya 10 mikrodetik.
Meskipun mungkin tampak instan, dibutuhkan waktu untuk kamera untuk memproses data yang berasal dari sensor dan mengubahnya menjadi gambar digital. Kubus Purdubik menggunakan sistem deteksi gambar khusus yang melewatkan pemrosesan gambar sama sekali. Ini juga hanya berfokus pada area yang sangat kecil dari apa yang dilihat sensor masing -masing kamera – daerah yang dipotong yang berukuran hanya 128×124 piksel – untuk mengurangi jumlah data yang dipindahkan.
Data mentah dari sensor dikirim langsung ke sistem deteksi warna berkecepatan tinggi yang menggunakan pengukuran RGB dari area sampel yang bahkan lebih kecil di setiap kuadrat untuk menentukan warnanya lebih cepat daripada pendekatan lain-bahkan AI.
“Terkadang sedikit kurang dapat diandalkan,” Patrohay mengakui, “tetapi bahkan jika itu 90 persen konsisten, itu cukup bagus selama itu cepat. Kami benar -benar menginginkan kecepatan itu.”
Meskipun banyak perangkat keras pada robot Purdue yang dibuat khusus, tim memilih untuk menggunakan perangkat lunak yang ada ketika mencari cara tercepat untuk menyelesaikan kubus yang diacak. Mereka menggunakan Rob-Twophase dari Elias Frantaryang merupakan algoritma pemecahan kubus yang memperhitungkan kemampuan unik robot, seperti mampu memutar dua sisi kubus secara bersamaan.
Tim juga memanfaatkan teknik pemecahan kubus Rubik yang disebut Corner Cutting di mana Anda dapat mulai memutar satu sisi kubus sebelum Anda selesai berbelok sisi lain yang tegak lurus. Keuntungan untuk teknik ini adalah Anda tidak menunggu satu sisi sepenuhnya 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 Anda mengejar rekor dunia.
Tantangan dengan pemotongan sudut adalah bahwa jika Anda menggunakan terlalu banyak kekuatan (seperti robot yang mampu) dan tidak menghitung waktu dengan sempurna, Anda dapat memecahkan secara fisik atau bahkan menghancurkan kubus Rubik. Selain menyempurnakan waktu gerakan robot dan percepatan motornya, para siswa harus menyesuaikan kubus itu sendiri.
Guinness World Records mengikuti pedoman World Cube Association, yang memiliki daftar panjang peraturan Itu perlu diikuti sebelum catatan akan diakui. Hal ini memungkinkan pesaing untuk memodifikasi kubus mereka, asalkan berputar dan berbelok seperti kubus Rubik standar dan memiliki sembilan kotak berwarna pada masing -masing enam sisi, dengan masing -masing sisi warna yang berbeda. Bahan selain plastik dapat digunakan, tetapi bagian warna semua harus memiliki tekstur yang sama.
Untuk meningkatkan daya tahannya, tim Purdue meningkatkan struktur internal kubus mereka dengan versi cetak 3D khusus yang terbuat dari plastik nilon SLS SLS yang lebih kuat. WCA juga memungkinkan penggunaan pelumas untuk membantu membuat kubus berputar lebih bebas, tetapi di sini digunakan untuk alasan yang berbeda.
“Kubus yang kami gunakan untuk catatan sangat ketat, seperti hampir kencang,” kata Patrohay. “Yang kami modifikasi sangat sulit untuk berubah. Bukan tidak mungkin, tetapi Anda tidak dapat memutarnya dengan jari -jari Anda. Anda harus benar -benar memasukkan pergelangan tangan Anda ke dalamnya.” Saat memecahkan kubus dengan kecepatan tinggi, pelumas membantu memperlancar gerakannya sementara peningkatan ketegangan mengurangi terbalik dan meningkatkan kontrol sehingga trik hemat waktu seperti pemotongan sudut dapat digunakan.
Motor servo yang lebih cepat memang membantu mengurangi waktu pemecahan, tetapi tidak sesederhana memaksimalkan kecepatan mereka dan berharap yang terbaik. Kubus Purdubik menggunakan enam motor yang terpasang pada poros logam yang slot ke tengah setiap sisi kubus. Setelah menguji beberapa pendekatan berbeda, tim menetap pada profil gerak trapesium di mana servos berakselerasi dengan kecepatan hingga 12.000.000 derajat/s2, tetapi melambat lebih lambat, mendekati 3.000.000 derajat/S2, sehingga robot dapat lebih akurat memposisikan setiap sisi saat berhenti.
Bisakah kubus Purdubik memecahkan rekor lagi? Patrohay percaya itu mungkin, tetapi akan membutuhkan kubus yang lebih kuat yang terbuat dari sesuatu selain plastik. “Jika Anda membuat kubus Rubik yang sepenuhnya spesifik aplikasi dari semacam komposit serat karbon, maka saya bisa membayangkan Anda bisa bertahan hidup dengan kecepatan yang lebih tinggi, dan hanya bisa bertahan hidup dengan kecepatan yang lebih tinggi kemudian memungkinkan Anda untuk menurunkan waktu.”
