دانشجویان دانشگاه Purdue سریعترین ربات حلکننده مکعب روبیک را ساختند
یک تیم از دانشجویان دانشگاه Purdue آمریکا موفق به ثبت رکوردی بیسابقه در کتاب رکوردهای جهانی گینس شدند. ربات ساخت این تیم با نام غیررسمی “Purdubik’s Cube” توانست یک مکعب روبیک را تنها در ۰.۱۰۳ ثانیه حل کند — تقریباً یکسوم زمان رکورد قبلی.
از لگو تا مهندسی دقیق
رقابت بر سر ساخت سریعترین ربات حلکننده روبیک از سال ۲۰۱۴ آغاز شد. آن زمان، ربات Cubestormer 3 ساخته شده با لگو و گوشی Galaxy S4، رکورد ۳.۲۵۳ ثانیه را ثبت کرد. از آن زمان تا امروز، این عدد به صدم ثانیه کاهش یافته است.
در مه ۲۰۲۴، شرکت Mitsubishi Electric رباتی ساخت که مکعب را در ۰.۳۰۵ ثانیه حل کرد. اما حالا، تیم Purdue که شامل جونپی اوتا، آیدن هِرد، متیو پاتروهی و الکس برتا است، توانست با استفاده از روشهایی نوآورانه، رکورد را به زیر ۰.۲ ثانیه برساند.
راز موفقیت در دوربین و نرمافزار
یکی از کلیدیترین پیشرفتهای تیم Purdue، استفاده از دوربینهای سریع اما کموضوح بود. آنها از دو دوربین صنعتی Flir با رزولوشن 720×540 استفاده کردند که با لنزهای واید، سه وجه روبیک را همزمان ثبت میکردند. با کاهش اندازه تصویر به تنها ۱۲۸x۱۲۴ پیکسل و حذف پردازش تصویر، زمان تشخیص رنگها بهشدت کاهش یافت.
پاتروهی در گفتوگو با The Verge گفت:
“ما نیازی به تشخیص دقیق صد درصدی نداریم؛ اگر در ۹۰ درصد موارد درست باشد و سریع باشد، کافیست.”
قدرت در الگوریتم و سختافزار
در بخش الگوریتم، این تیم از Rob-Twophase استفاده کرد — نرمافزاری که مخصوص حل مکعب توسط ربات طراحی شده و قابلیتهایی مانند چرخش همزمان دو وجه را ممکن میسازد. همچنین از تکنیکی با نام corner cutting بهره بردند؛ یعنی شروع چرخش یک وجه قبل از تمام شدن چرخش وجه دیگر. این روش در انسانها هم رایج است، اما در رباتها نیازمند دقت بالا و قطعات مستحکم است.
برای دوام بیشتر، ساختار داخلی مکعب را با پرینت سهبعدی از جنس نایلون صنعتی (SLS) جایگزین کردند. مکعب همچنین با تنظیم سفتی بسیار بالا و روغنکاری تقویت شد تا بتواند حرکات شدید را بدون آسیب تحمل کند.
موتورها و کنترل حرکتی دقیق
ربات مجهز به شش موتور سروو است که از طریق شفتهای فلزی به مرکز هر وجه متصل شدهاند. برای بهینهسازی حرکت، از پروفایل شتابگیری سهمیوار (trapezoidal motion profile) استفاده شده: با شتاب تا ۱۲ میلیون درجه در ثانیه مربع و کاهش شتاب به ۳ میلیون درجه در ثانیه مربع برای توقف دقیقتر.
آینده سریعتر؟
پاتروهی میگوید اگر مواد مقاومتری مانند فیبر کربن برای ساخت مکعب به کار رود، امکان کاهش زمان حتی بیشتر نیز وجود دارد:
“اگر بتوانیم روبیکی مخصوص با متریال بسیار مستحکم طراحی کنیم، آنگاه حرکتهای سریعتر قابل اجرا خواهند بود و رکورد حتی پایینتر میآید.”