Rubics Cube Solver Bot: 5 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:32

Stworzenie autonomicznego robota, który rozwiązuje fizyczną kostkę Rubika. Jest to projekt w ramach Klubu Robotyki, IIT Guwahati.

Wykonany jest z prostego materiału, który można łatwo znaleźć. Głównie używaliśmy serwosilników i Arduino do ich sterowania, arkuszy akrylowych, zepsutego Mini Draftera, zacisków L i podwójnych taśm!

Do uzyskania algorytmu rozwiązywania kostki wykorzystaliśmy bibliotekę cubejs z github.

Krok 1: Użyte materiały

1. 6 serwosilników
2. Arduino Uno
3. 3-ogniwowy akumulator LiPo
4. Arkusz akrylowy (grubość 8 mm i 5 mm)
5. Opalarka(
6. Wiertarka
7. Brzeszczot
8. zaciski L
9. Listwy aluminiowe
10. Mini Drafter / metalowe pręty
11. Podwójna taśma
12. Fevi Szybki
13. Śruby nakrętkowe
14. Przewody połączeniowe

Krok 2: Przygotowanie konstrukcji mechanicznej

Rama podstawowa

• Weź arkusz akrylowy o grubości 8 mm, około 50 cm * 50 cm i zaznacz środek wszystkich boków (będzie to podstawa twojego robota).
• Weź zepsuty rysownik i wyjmij z niego 4 stalowe pręty (te pręty będą służyć jako ścieżka dla twojego suwaka).
• Na dwóch prostokątnych kawałkach akrylu (dowolnego rozmiaru) przymocuj dwa pręty równolegle do siebie i stwórz dwie pary tego zestawu.
• Następnie, aby wykonać suwak, ułóż dwa małe kawałki akrylu jeden na drugim z przekładkami między nimi w czterech rogach i przymocuj je śrubami w przekładkach. Będziesz potrzebował 4 takich suwaków.
• Przed zamocowaniem dwóch części suwaka, przełóż między nimi wcześniej zamocowane równoległe pręty tak, aby przekładki dotykały zewnętrznej powierzchni prętów.
• Dla każdej pary równoległych prętów przełóż na nich dwa suwaki.
• Gdy to będzie gotowe, ułóż parę prętów w formie krzyża 90 stopni. Upewnij się, że na każdym końcu krzyża jest jeden suwak.

• Teraz wszystko, co musisz zrobić, to przymocować tę skrzyżowaną ścieżkę do podstawy swojego robota, na pewnej wysokości od podstawy. (Upewnij się, że wysokość jest większa niż wysokość serwomotoru)

  W tym celu możesz użyć akrylowych mocowań z zaciskami typu L, tak jak my to zrobiliśmy, lub wystarczy każda inna metoda

Po tym twoja struktura powinna wyglądać jak obraz.

Mocowanie serw bazowych

• Dwa podstawowe serwa powinny być przymocowane w taki sposób, aby serwo było poniżej ramienia krzyża i przesunięte od środka.
• Serwa mocowane są w pozycji poziomej do perforowanej płytki silikonowej za pomocą długich śrub, która z kolei mocowana jest do podstawy za pomocą zacisku L i taśmy dwukierunkowej.

Wykonywanie prętów push-pull

• Ustaw kąt serwomechanizmu na zero i przymocuj ramię wahacza serwomechanizmu w odpowiedniej pozycji.
• Umieść sześcian w środku krzyża, aby oszacować odległość suwaka w najbliższej pozycji i umieść suwaki w tych pozycjach.
• Przymocuj aluminiowe paski w kształcie litery L na dole każdego suwaka za pomocą podwójnej taśmy.
• Teraz, aby zmierzyć odległość każdego aluminiowego paska od góry lub dołu serwomechanizmu, który leży w jego płaszczyźnie, będzie to długość twojego drążka push-pull.
• Po ustaleniu długości popychacz można zamocować, wiercąc w aluminiowym pasku lub czymś podobnym.

Montaż górnych serw

• Zdecyduj, na jakiej wysokości Twój sześcian zostanie ułożony. Oś serwomotoru powinna znajdować się na tej wysokości.
• Przymocuj cztery serwomotory, każdy do perforowanej płytki silikonowej za pomocą śrub w pozycji pionowej.
• Wafel jest teraz zamontowany na aluminiowej listwie w kształcie litery L, której podstawa jest przymocowana do suwaka na odpowiedniej wysokości, tak aby oś serwa znajdowała się na środku sześcianu.

Pazury C

• Pazury powinny być takie, aby dokładnie pasowały do boku sześcianu, a długość górnej i dolnej części nie może przekraczać boku sześcianu.
• W tym celu weź pasek akrylu o odpowiedniej grubości i podgrzej go. Gdy się roztopi, uformuj zacisk w kształcie litery C, tak aby dokładnie owijał bok sześcianu.
• Zaznacz środek pazura C i przymocuj ten zacisk do wahacza serwomechanizmu w jego środku.

W razie potrzeby dokonaj drobnych korekt, aby każdy zacisk znajdował się na tej samej wysokości.

To kończy mechaniczną strukturę twojego robota, przejdźmy do połączeń obwodów……..

Krok 3: Połączenia obwodu

Do sterowania Botem wykorzystaliśmy Arduino, regulator napięcia oraz 3-ogniwowy (12v) akumulator LiPo.

Ponieważ serwosilniki pobierają dużo mocy, użyliśmy 6 regulatorów napięcia, po jednym dla każdego silnika.

Wejścia sygnałowe silników (najjaśniejszy kolor przewodu z trzech) zostały podłączone do cyfrowych pinów PWM 3, 5, 6, 9, 10, 11 Arduino.

Regulator napięcia został podłączony na płytce stykowej i zasilany baterią 12 V. Napięcie wyjściowe (5V) było podawane bezpośrednio do silników. Do płytki stykowej podłączono również masę silników. Do Arduino dołączono również wspólną masę.

Krok 4:

Krok 5: Kod:

Dwa podane pliki pokazują kod napisany w celu wydawania poleceń silnikom dla poszczególnych kroków za pomocą Arduino.

Pierwszy plik zawiera główną funkcję i inne definicje zmiennych. Drugi plik zawiera funkcje dla każdego ruchu użytego przy rozwiązywaniu sześcianu (np. U dla „obrotu w górę ściany zgodnie z ruchem wskazówek zegara”; R1 dla „ruchu prawej ściany przeciwnie do ruchu wskazówek zegara” itp.)

Do uzyskania algorytmu rozwiązywania kostki wykorzystaliśmy bibliotekę cubejs z github.

Algorytm bezpośrednio daje wynik w postaci „ruchów twarzą”, które uzupełnia kod Arduino.