Робот Rubics Cube Solver: 5 шагов (с изображениями)

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-23 15:05

Создание автономного робота, решающего физический кубик Рубика. Это проект под эгидой Робототехнического клуба ИИТ Гувахати.

Он сделан из простого материала, который легко найти. В основном мы использовали серводвигатели и Arduino для управления ими, акриловые листы, сломанный Mini Drafter, L-образные зажимы и двойные ленты!

Для получения алгоритма решения куба мы использовали библиотеку cubejs с github.

Шаг 1: Используемые материалы

1. 6 серводвигателей
2. Ардуино Уно
3. 3-элементный LiPo аккумулятор
4. Акриловый лист (толщина 8 мм и 5 мм)
5. Тепловая пушка(
6. Сверлильный станок
7. Ножовка
8. L зажимы
9. Алюминиевые полосы
10. Mini Drafter / металлические стержни
11. Двойная лента
12. Феви Квик
13. Гайка болты
14. Провода перемычки

Шаг 2: подготовка механической конструкции

Базовая рама

• Возьмите акриловый лист толщиной 8 мм примерно 50 * 50 см и отметьте центр всех сторон (это будет основа вашего робота).
• Возьмите сломанный черенок и удалите из него 4 стальных стержня (эти стержни будут служить дорожкой для вашего слайдера).
• На двух прямоугольных кусках акрила (любого размера) закрепите два стержня параллельно друг другу и сделайте две пары этой сборки.
• Затем, чтобы сделать слайдер, сложите два небольших куска акрила один поверх другого с распорками между ними по четырем углам и закрепите их болтами в распорках. Вам понадобится 4 таких ползунка.
• Перед закреплением двух частей ползуна пропустите между ними ранее закрепленные параллельные стержни так, чтобы прокладки касались внешней поверхности стержней.
• Для каждой пары параллельных стержней проденьте на них по два ползуна.
• Когда все будет готово, расположите пару стержней в виде креста под углом 90 градусов. Убедитесь, что на каждом конце креста есть по одному ползунку.

• Теперь все, что вам нужно сделать, это прикрепить этот перекрестный путь к основанию вашего робота на некотором возвышении от основания (убедитесь, что высота больше, чем высота серводвигателя).

  Для этого вы можете использовать акриловые крепления с L-образными зажимами, как мы, или любой другой метод

После этого ваша структура должна выглядеть примерно так, как на картинке.

Присоединение базовых сервоприводов

• Два базовых сервопривода должны быть прикреплены таким образом, чтобы сервопривод находился ниже плеча креста и был смещен от центра.
• Сервоприводы прикреплены в горизонтальном положении к перфорированной силиконовой пластине с помощью длинных болтов, которые, в свою очередь, прикреплены к основанию с помощью L-образного зажима и двусторонней ленты.

Изготовление двухтактных стержней

• Установите угол сервопривода на ноль и прикрепите коромысло сервопривода в подходящем положении.
• Поместите куб в центр креста, чтобы оценить расстояние до ползунка в ближайшем положении, и поместите ползунки в эти положения.
• Прикрепите L-образные алюминиевые полоски в нижней части каждого слайдера с помощью двойной ленты.
• Теперь, чтобы измерить расстояние каждой алюминиевой полосы от верха или низа коромысла сервопривода, лежащего в его плоскости, это будет длина вашего двухтактного стержня.
• Как только длина будет определена, толкатель можно зафиксировать, просверлив алюминиевую полосу или что-то еще.

Монтаж верхних сервоприводов

• Решите, на какой высоте будет собираться ваш куб. Ось серводвигателя должна находиться на этой высоте.
• Прикрепите четыре серводвигателя, каждый к перфорированной силиконовой пластине, используя болты в вертикальном положении.
• Пластина теперь установлена на L-образной алюминиевой полосе, основание которой закреплено на слайдере на нужной высоте, так что ось сервопривода находится в центре куба.

C-когти

• Когти должны быть такими, чтобы они точно соответствовали стороне куба, а длина верхней и нижней частей не должна превышать сторону куба.
• Для этого возьмите полоску акрила достаточной толщины и нагрейте. Как только он расплавится, измените форму, он образует С-образный зажим так, чтобы точно захватывать сторону куба.
• Отметьте центр C-образного кулачка и закрепите этот зажим на коромысле сервопривода в его центре.

При необходимости внесите некоторые незначительные изменения, чтобы все зажимы находились на одинаковой высоте.

Это завершает механическую структуру вашего робота, давайте перейдем к схемам подключения ……..

Шаг 3: Подключение схемы

Для управления ботом мы использовали Arduino, регулятор напряжения и 3-элементную (12 В) батарею LiPo.

Поскольку серводвигатели потребляют много энергии, мы использовали 6 регуляторов напряжения, по одному на каждый двигатель.

Сигнальные входы двигателей (самый светлый цветной провод из трех) были подключены к цифровым выводам PWM 3, 5, 6, 9, 10, 11 Arduino.

Регулятор напряжения был подключен на макетной плате и питался от 12-вольтовой батареи. Выходное напряжение (5 В) подавалось непосредственно на двигатели. К макетной плате также были подключены заземления двигателей. Общие точки соприкосновения были приложены и к Arduino.

Шаг 4:

Шаг 5: Код:

В двух приведенных файлах показан код, написанный для подачи команд двигателям на определенных этапах с использованием Arduino.

Первый файл содержит главную функцию и другие определения переменных. Второй файл содержит функции для каждого движения, используемого при сборке куба (например, U для «вращения лицевой стороной вверх по часовой стрелке»; R1 для «движения правой стороной против часовой стрелки» и т. Д.)

Для получения алгоритма решения куба мы использовали библиотеку cubejs с github.

Алгоритм напрямую выдает результат в виде «движений лица», которые завершаются кодом Arduino.