Rubics Cube Solver Bot: 5 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:23

Výroba autonomního robota, který řeší fyzickou Rubikovu kostku. Toto je projekt v rámci klubu Robotics Club, IIT Guwahati.

Je vyroben z jednoduchého materiálu, který lze snadno najít. K jejich ovládání jsme použili hlavně servomotory a Arduino, akrylátové desky, rozbitý Mini Drafter, L-svorky a Dual Tapes!

K získání algoritmu řešení krychle jsme použili knihovnu cubejs z github.

Krok 1: Použité materiály

1. 6 servomotorů
2. Arduino Uno
3. 3článková baterie LiPo
4. Akrylový list (tloušťka 8 mm a 5 mm)
5. Horkovzdušná pistole(
6. Vrtačka
7. Pilka na kov
8. Svorky L.
9. Hliníkové pásy
10. Mini drafter/ kovové tyče
11. Duální páska
12. Fevi Quick
13. Maticové šrouby
14. Propojovací vodiče

Krok 2: Příprava mechanické struktury

Základní rámec

• Vezměte akrylový list o tloušťce 8 mm zhruba 50 cm * 50 cm a označte střed všech stran (to bude základna vašeho robota).
• Vezměte zlomený kreslič a vyjměte z něj 4 ocelové tyče.. (tyto tyče budou sloužit jako cesta pro váš jezdec).
• Na dva obdélníkové kusy akrylu (jakékoli velikosti) upevněte dvě tyče rovnoběžně k sobě a vytvořte dva páry této sestavy.
• Dále, abyste vytvořili jezdec, naskládejte dva malé kousky akrylu na sebe s rozpěrkami mezi nimi ve čtyřech rozích a upevněte je šrouby v mezerách. Budete potřebovat 4 takové posuvníky.
• Před upevněním dvou kusů jezdce mezi nimi protáhněte dříve upevněné rovnoběžné tyče tak, aby se rozpěrky dotýkaly pouze vnějšího povrchu tyčí.
• Pro každý pár rovnoběžných tyčí na ně projděte dva jezdce.
• Jakmile je toto připraveno, uspořádejte pár prutů ve formě 90degového kříže. Ujistěte se, že na každém konci kříže je jeden posuvník.

• Nyní stačí tuto zkříženou cestu připevnit k základně robota v určité výšce od základny. (Ujistěte se, že je nadmořská výška větší než výška servomotoru)

  K tomu můžete použít akrylové držáky s L-svorkami jako my nebo postačí jakákoli jiná metoda

Poté by vaše struktura měla vypadat něco jako obrázek.

Upevnění základního serva

• Dvě základní serva by měla být připevněna tak, aby bylo servo pod ramenem kříže a odsazeno od středu.
• Serva jsou v horizontální poloze připevněna k perforované silikonové destičce pomocí dlouhých šroubů, které jsou zase připevněny k základně pomocí svorky L a obousměrné pásky.

Výroba tlačných a tažných tyčí

• Nastavte úhel serva na nulu a připevněte kolébkové rameno serva v nějaké vhodné poloze.
• Umístěte krychli do středu kříže, abyste získali odhad vzdálenosti jezdce v nejbližší poloze, a do této polohy umístěte posuvníky.
• Pomocí dvojité pásky připevněte hliníkové pásy ve tvaru písmene L ve spodní části každého posuvníku.
• Nyní změřte vzdálenost každého hliníkového pásu od horní nebo dolní části servopohonu, který leží v jeho rovině, bude to délka vaší tlačné tyče.
• Jakmile jsou určeny délky, může být tlačná tyč upevněna vrtáním hliníkového pásu nebo tak něco.

Montáž horních serv

• Rozhodněte se, v jaké výšce bude vaše kostka vyřešena. Osa servomotoru by měla být v této výšce.
• Pomocí šroubů ve svislé poloze připevněte čtyři servomotory, každý k perforované silikonové destičce.
• Oplatka je nyní namontována na hliníkový pásek ve tvaru písmene L, jehož základna je připevněna k jezdci ve správné výšce, takže osa serva leží uprostřed kostky.

C-drápy

• Drápy by měly být takové, aby přesně pasovaly na stranu krychle a délka horní a spodní části nesmí přesahovat stranu kostky.
• K tomu vezměte proužek akrylu dostatečné tloušťky a zahřejte ho. Jakmile roztaví, přetvoří, vytvoří svorku ve tvaru písmene C tak, aby přesně zachytila stranu krychle.
• Označte střed C-drápu a upevněte tuto svorku na kolébce serv v jeho středu.

Proveďte podle potřeby drobné úpravy, aby každá svorka byla ve stejné výšce.

Tím je dokončena mechanická struktura vašeho robota, můžeme přejít k zapojení obvodu ……..

Krok 3: Připojení obvodu

K ovládání robota jsme použili Arduino, regulátor napětí a 3článkovou (12v) baterii LiPo.

Protože servomotory čerpají spoustu energie, použili jsme 6 napěťových regulátorů, jeden pro každý motor.

Signální vstupy motorů (nejsvětlejší barevný vodič ze všech tří) byly připojeny k digitálním PWM pinům 3, 5, 6, 9, 10, 11 Arduina.

Regulátor napětí byl připojen na prkénko a napájen 12voltovou baterií. Výstupní (5V) zdroj byl přiváděn přímo do motorů. K prkénku bylo také připojeno uzemnění motorů. Společný základ byl připojen také k Arduinu.

Krok 4:

Krok 5: Kód:

Dva zadané soubory ukazují kód napsaný pro zadávání příkazů motorům pro konkrétní kroky pomocí Arduina.

První soubor obsahuje hlavní funkci a další definice proměnných. Druhý soubor obsahuje funkce pro každý tah použitý při řešení krychle (např. U pro „otáčení nahoru po směru hodinových ručiček“; R1 pro „pohyb po pravé straně proti směru hodinových ručiček“atd.)

K získání algoritmu řešení krychle jsme použili knihovnu cubejs z github.

Algoritmus přímo poskytuje výstup v „tahu tváří“, který je doplněn kódem Arduino.