Этот робот собирает кубик Рубика быстрее, чем моргает человек

Четверо студентов из Университета Пердью (США) разработали робота, который собрал кубик Рубика за 0,103 секунды — это почти втрое быстрее предыдущего мирового рекорда. Результат официально зафиксирован Книгой рекордов Гиннесса. При этом, в среднем закрытие и открытие века длится от 50 до 75 миллисекунд. 

Проект называется Purdubik’s Cube. Его создали студенты инженерной школы Elmore Family School of Electrical and Computer Engineering: Мэттью Патрохай, Джунпей Ота, Аден Хёрд и Алекс Берта. Разработка началась в рамках студенческого конкурса SPARK, который прошёл в декабре. Команда заняла первое место, после чего продолжила работу над устройством — уже при поддержке Института управления, оптимизации и сетей, также входящего в структуру университета.

Ранее рекорд принадлежал Mitsubishi Electric: их робот собрал кубик за 0,305 секунды. Команда из Пердью улучшила этот результат почти втрое.

Как работает робот, собравший кубик Рубика за 0,103 секунды

Распознавание кубика

Перед началом сборки робот определяет текущее состояние кубика. Это делает система машинного зрения: две высокоскоростные камеры фиксируют два положения кубика, в которых видны все 54 цветных ячейки.

Изображения передаются на встроенный модуль, который распознаёт цвета и собирает цифровую модель кубика. На всё уходит меньше миллисекунды.

Поиск решения

После распознавания включается алгоритм поиска кратчайшего пути к решению. Как правило, используется алгоритм Kociemba или аналогичный — с предрассчитанными таблицами состояний. Это не подбор наугад, а чёткий расчёт на основе симметрий кубика.

Вычисления происходят на чипе SoC (система на кристалле) — компактном вычислительном модуле, где объединены процессор, память, порты ввода-вывода и управляющая логика. На поиск решения уходит около 1–2 мс.

Исполнение движений

Робот удерживает кубик шестью моторизированными захватами — по одному на каждую грань. Моторы запускаются по команде с микросекундной точностью. Некоторые грани вращаются одновременно, особенно противоположные — это помогает избежать лишних пауз.

Чтобы кубик не разрушался при таких скоростях, команда разработала собственную версию с усиленной внутренней конструкцией.

Почему так быстро

1. Камеры работают в высокочастотном режиме и дают точную картинку сразу.

2. Обработка состояния и поиск решения происходят на компактном, но мощном вычислительном модуле (SoC).

3. Приводы запускаются с минимальной задержкой и могут двигать несколько граней параллельно.

4. Кубик модифицирован, чтобы выдерживать перегрузки.

5. Система не зависит от внешнего компьютера — всё автономно.

Читать далее:

Вселенная внутри черной дыры: наблюдения «Уэбба» подтверждают странную гипотезу

Испытания ракеты Starship Илона Маска вновь закончились взрывом в небе

Сразу четыре похожих на Землю планеты нашли у ближайшей одиночной звезды

^{Обложка: коллаж «Хайтек», фото Университета Пердью}