Purdue Üniversitesi öğrencilerinden oluşan bir ekip yakın zamanda bir Rubik'in küpünü sadece 0.103 saniyede çözen özel robotlarıyla yeni bir Guinness dünya rekoru kırdı. Bu, önceki rekor kıran botu aldığı zamanın yaklaşık üçte biriydi. Ancak yeni kayıt, daha hızlı hareket eden bir robot inşa ederek elde edilmedi. Öğrenciler, yüksek hızlı ancak düşük çözünürlüklü kamera sistemlerinin bir kombinasyonunu, gelişmiş güç için özelleştirilmiş bir küp ve insan hız cubers arasında popüler olan özel bir çözme tekniğinin bir kombinasyonunu kullandılar.
Rubik'in küp çözen robot kolları yarışı, LEGO Mindstorms parçalarıyla inşa edilen Cubestormer 3 adlı bir robotun ve Samsung Galaxy S4'ün ikonik bulmacayı 3.253 saniyede çözdüğü 2014 yılında başladı-o zamanlar herhangi bir insan veya robottan daha hızlı. (Bir Rubik'in küpünü çözen bir insan için mevcut dünya rekoru, sadece 3.05 saniyede yapan Xuanyi Geng'e aittir.) On yıl boyunca mühendisler bu rekoru yüzlerce milisaniyeye düşürmeyi başardılar.
Geçen Mayıs ayında, Japonya'daki Mitsubishi Electric mühendisleri, 0.305 saniyede bir küpü çözen bir robotla dünya rekorunu talep etti. Rekor, Purdue'nun Elmore Aile Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Okulu'ndan (Junpei Ota, Aden Hurd, Matthew Patrohay ve Alex Berta) ekibinden neredeyse bir yıl önce durdu. Robotları Purdubik'in küpü olarak bilinmeye başladı. Robot kaydını yarım saniyeden daha azına indirmek, LEGO'dan uzaklaşmayı ve bunun yerine endüstriyel motorlar gibi optimize edilmiş bileşenleri kullanarak gerekli. Bununla birlikte, sadece 0.103 saniyeye inmek, Purdue ekibinin milisaniyeleri tıraş etmek için birden fazla yeni yol bulmasını gerektirdi.
Patrohay, “Önceki dünya rekoru sahiplerinin yaptığı her robotun yeni bir şeye odaklandığını” söylüyor. Mediazone. MIT Grad öğrencileri 2018'de rekor kırdıklarında, önceki rekor sahiplerin kullandıklarından daha iyi performans gösteren endüstriyel donanım seçtiler. Mitsubishi Electric, daha hızlı hareket eden donanım yerine küpün her iki tarafını döndürme görevi için daha uygun olan elektrik motorlarını seçti.
Bununla birlikte, Purdue öğrencilerinin geliştirdiği ilk şey aslında robotlarının çırpılmış küpü görselleştirebileceği hızdı. İnsan hız küp rakiplerinin zamanlayıcı başlamadan önce bir Rubik küpü incelemesine izin verilir, ancak robot kaydı, tüm renkli karelerin yerini belirlemek için gereken süreyi içerir. Öğrenciler, küpün karşıt köşelerine işaret eden sadece 720×540 piksel çözünürlüğe sahip FLIR'den bir çift yüksek hızlı makine görüş kamerası kullandılar. Her kamera, 10 mikrosaniye kadar süren maruziyetler sırasında üç tarafı aynı anda görebilir.
Her ne kadar anlık görünse de, bir kameranın bir sensörden gelen verileri işlemesi ve dijital bir resme dönüştürmesi zaman alır. Purdubik'in küpü, görüntü işlemeyi tamamen atlayan özel bir görüntü algılama sistemi kullanır. Ayrıca, her bir kameranın sensörünün gördüğü çok küçük bir alana – hareket eden veri miktarını azaltmak için sadece 128×124 piksel büyüklüğünde kırpılmış bir bölge – odaklanır.
Sensörlerden elde edilen ham veriler, renklerini diğer yaklaşımlardan bile daha hızlı belirlemek için her karedeki daha küçük örnek alanlardan bile RGB ölçümlerini kullanan yüksek hızlı bir renk algılama sistemine gönderilir.
“Bazen biraz daha az güvenilir,” diye itiraf ediyor Patrohay, “ancak yüzde 90 tutarlı olsa bile, hızlı olduğu sürece bu yeterince iyi. Gerçekten bu hızı istiyoruz.”
Purdue'nun robotunun özel yapımı olan bir çok donanımına rağmen, ekip karıştırılmış bir küpü çözmenin en hızlı yolunu bulmaya gelince mevcut yazılımla gitmeyi seçti. Elias Frantar'ın Rob-Twopaz'ı kullandılar, bu da bir küpün iki tarafını aynı anda döndürebilmek gibi robotların benzersiz yeteneklerini dikkate alan bir küp çözme algoritması.
Ekip ayrıca, dikey başka bir tarafı çevirmeden önce küpün bir tarafını çevirmeye başlayabileceğiniz köşe kesme adı verilen bir Rubik'in küp çözme tekniğinden de yararlandı. Bu tekniğin avantajı, bir tarafın başka bir tarafa başlamadan önce rotasyonunu tamamen bitirmesini beklememenizdir. Kısa bir süre için, iki tarafın hareketleri arasında bir dünya rekorunu yaparken önemli miktarda zamanın kaydedilmesine neden olabilecek örtüşme var.
Köşe kesiminde meydan okuma, çok fazla kuvvet kullanırsanız (bir robot yapabileceği gibi) ve işleri mükemmel bir şekilde zamanlamıyorsanız, bir Rubik'in küpünü fiziksel olarak kırabilir veya hatta tamamen yok edebilirsiniz. Robotun hareketlerinin zamanlamasını ve motorlarının hızlanmasını mükemmelleştirmenin yanı sıra, öğrenciler küpün kendisini özelleştirmek zorunda kaldılar.
Guinness World Records, bir kayıt tanınmadan önce izlenmesi gereken uzun bir düzenleme listesine sahip Dünya Küp Derneği'nin kurallarını takip eder. Standart bir Rubik'in küpü gibi büküldüğü ve döndüğü ve altı tarafının her birinde dokuz renkli kareye sahip olduğu sürece, rakiplerin küplerini değiştirmelerine izin verir. Plastik dışındaki malzemeler kullanılabilir, ancak renk parçalarının hepsinin aynı dokuya sahip olması gerekir.
Dayanıklılığını artırmak için Purdue ekibi, daha güçlü SLS naylon plastikten yapılmış özel 3D baskılı bir versiyonla küplerinin iç yapısını yükseltti. WCA ayrıca küplerin daha özgürce dönmesine yardımcı olmak için yağlayıcıların kullanılmasına izin verir, ancak burada farklı bir nedenden dolayı kullanılır.
Patrohay, “Kayıt için kullandığımız küp, neredeyse komik bir şekilde sıkı olduğu gibi inanılmaz derecede sıkı bir şekilde geriliyor” diyor. “Değiştirmek çok zor. İmkansız değil, ama parmaklarınızla çeviremezsiniz. Bileğinizi gerçekten içine sokmalısınız.” Küpü yüksek hızlarda çözerken, yağlayıcı hareketlerini yumuşatmaya yardımcı olurken, artan gerilim devrilmeleri azaltır ve kontrolü iyileştirir, böylece köşe kesimi gibi zaman kazandıran hileler kullanılabilir.
Daha hızlı servo motorlar, çözme sürelerini azaltmaya yardımcı olur, ancak hızlarını en üst düzeye çıkarmak ve en iyisini ummak kadar basit değildir. Purdubik'in küpü, küpün her iki tarafının ortasına yerleştirilen metal şaftlara bağlı altı motor kullanır. Birkaç farklı yaklaşımı test ettikten sonra ekip, servoların 12.000.000 dereceye/S2'ye kadar hızlarda hızlandığı, ancak çok daha yavaş, 3.000.000 derece/s2'ye daha yakın yavaşladığı bir yamuk hareket profiline yerleşti, böylece robot her tarafı durdurma konusunda daha doğru bir şekilde konumlandırabilir.
Purdubik'in küpü rekoru tekrar kırabilir mi? Patrohay bunun mümkün olduğuna inanıyor, ancak plastikten başka bir şeyden yapılmış daha güçlü bir küpe ihtiyacı olacak. “Tamamen uygulamaya özgü bir Rubik'in küpünü bir çeşit karbon fiber kompozitten çıkaracak olsaydınız, o zaman daha yüksek hızlarda hayatta kalabileceğinizi hayal edebiliyordum ve sadece daha yüksek hızlarda hayatta kalabilmenin zamanı indirmenize izin vereceğini hayal edebiliyorum.”
Bir yanıt yazın