Un equipo de Universidad de Purdue Los estudiantes recientemente establecieron un nuevo Récord mundial de Guinness con su autómata personalizado que resolvió un cubo de Rubik en solo 0.103 segundos. Eso fue aproximadamente un tercio del tiempo que llevó el bot de registro antecedente. Pero el nuevo disco no se logró simplemente construyendo un autómata que se mueve más rápido. Los estudiantes utilizaron una combinación de sistemas de cámara de adhesión velocidad pero de desaparecido resolución, un cubo personalizado para mejorar la fuerza y ​​una técnica de resolución exclusivo popular entre los cachorros de velocidad humana.

El Carrera armamentista del autómata que resuelve el cubo de Rubik comenzó en 2014, cuando un autómata llamó Cubestormer 3 Construido con partes de las tormentas mental de LEGO y un Samsung Galaxy S4 resolvió el rompecabezas icónico en 3.253 segundos, más rápido que cualquier humano o autómata en ese momento. (El récord mundial flagrante de un humano que resuelve un cubo de Rubik pertenece a Xuanyi Geng, quien lo hizo en solo 3.05 segundos). En el transcurso de una lapso, los ingenieros lograron resumir ese récord a solo cientos de milisegundos.

En mayo pasado, los ingenieros de Mitsubishi Electric en Japón reclamaron el récord mundial con un autómata que resolvió un cubo en 0.305 segundos. El récord fue casi un año antaño del equipo de la Escuela de Tribu de la Tribu Elmore de Purdue de Ingeniería Eléctrica e Informática – Junpei Ota, Aden Hurd, Matthew Patrohay y Alex Berta – lo destrozó. Su autómata se ha conocido como el cubo de Purdubik. Padecer el registro del autómata a menos de medio segundo requirió alejarse de LEGO y, en cambio, usar componentes optimizados como los motores industriales. Sin secuestro, obtener solo 0.103 segundos requirió que el equipo de Purdue encontrara múltiples formas nuevas de afeitarse milisegundos.

“Cada autómata que han hecho los titulares de récords mundiales anteriores se ha centrado en una cosa nueva”, dice Patrohay. El borde. Cuando los estudiantes graduados del MIT rompieron el récord en 2018, optaron por el hardware industrial que superó a lo que los titulares de registros anteriores habían utilizado. Mitsubishi Electric eligió motores eléctricos que eran más adecuados para la tarea específica de rodar cada costado del cubo, en extensión de solo hardware que se movía más rápido.

Sin secuestro, lo primero que mejoraron los estudiantes de Purdue fue la velocidad que su autómata podría visualizar el cubo revuelto. Los competidores de la cubierta de velocidad humana pueden estudiar un cubo de Rubik antaño de que comience su temporizador, pero el registro del autómata incluye el tiempo que lleva determinar la ubicación de todos los cuadrados de colores. Los estudiantes utilizaron un par de cámaras de visión búrase de adhesión velocidad de FLIR, con una resolución de solo 720×540 píxeles, apuntando a las esquinas opuestas del cubo. Cada cámara puede ver tres lados simultáneamente durante las exposiciones que duraron tan poco como 10 microsegundos.

Aunque puede parecer instantáneo, tarda tiempo en que una cámara procese los datos provenientes de un sensor y los convierta en una imagen digital. El cubo de Purdubik utiliza un sistema de detección de imágenes personalizado que omite el procesamiento de imágenes por completo. Incluso solo se centra en un campo de acción muy pequeña de lo que ve el sensor de cada cámara, una región recortada que tiene solo 128×124 píxeles de tamaño, para resumir la cantidad de datos que se mueven.

Los datos sin procesar de los sensores se envían directamente a un sistema de detección de color de adhesión velocidad que utiliza las mediciones de RGB de áreas de muestra aún más pequeñas en cada cuadrado para determinar su color más rápido que otros enfoques, incluso la IA.

“A veces es un poco menos confiable”, admite Patrohay, “pero incluso si es 90 por ciento consistente, eso es lo suficientemente bueno siempre que sea rápido. En realidad queremos esa velocidad”.

A pesar de que gran parte del hardware en el autómata de Purdue está hecho a medida, el equipo eligió ir con el software existente cuando se trataba de descubrir la forma más rápida de resolver un cubo revuelto. Ellos usaron Rob-twophase de Elias Frantarque es un cálculo de resolución de cubos que tiene en cuenta las capacidades únicas de los robots, como poder rodar dos lados de un cubo simultáneamente.

El equipo incluso aprovechó una técnica de resolución de cubos de Rubik señal Corning Cutting, donde puede comenzar a rodar un costado del cubo antaño de que termine de rodar otro costado que es perpendicular. La delantera de esta técnica es que no estás esperando que un costado termine por completo su rotación antaño de comenzar otra. Por un breve momento, hay una superposición entre los movimientos de los dos lados que pueden resultar en una cantidad significativa de tiempo ahorrado cuando persigue un récord mundial.

El desafío con el corte de cantón es que si usa demasiada fuerza (como un autómata es capaz de) y no cronometra las cosas perfectamente, puede romper físicamente o incluso destruir por completo el cubo de Rubik. Encima de perfeccionar el momento de los movimientos del autómata y la precipitación de sus motores, los estudiantes tuvieron que personalizar el cubo en sí.

Guinness World Records sigue las pautas de la World Cube Association, que tiene una larga repertorio de regulaciones Eso debe seguirse antaño de que se reconocerá un registro. Permite a los competidores modificar su cubo, siempre que se tuerce y se vuelva como un cubo de Rubik normalizado y tiene nueve cuadrados de colores en cada uno de sus seis lados, con cada costado de un color diferente. Se pueden usar materiales distintos del plástico, pero todas las piezas de color necesitan tener la misma textura.

Para mejorar su durabilidad, el equipo de Purdue mejoró la estructura interna de sus cubos con una lectura personalizada impresa en 3D hecha de plástico de nylon SLS más resistente. La WCA incluso permite el uso de lubricantes para ayudar a que los cubos hagan rodar más autónomamente, pero aquí se usa por una razón diferente.

“El cubo que usamos para el registro está tensado increíblemente apretado, como casi hilarantemente apretado”, dice Patrohay. “El que modificamos es muy difícil de rodar. No es inasequible, pero no puedes girarlo con los dedos. Tienes que verdaderamente meter tu muñeca”. Al resolver el cubo a altas velocidades, el lubrificante ayuda a suavizar sus movimientos, mientras que el aumento de la tensión reduce los volcados y mejoramiento el control, por lo que se pueden usar trucos que ahorran tiempo como el corte de cantón.

Los servomotores más rápidos ayudan a resumir los tiempos de resolución, pero no es tan simple como maximizar su velocidad y esperar lo mejor. El cubo de Purdubik utiliza seis motores unidos a los ejes de metal que se colocan en el centro de cada costado del cubo. A posteriori de probar varios enfoques diferentes, el equipo se estableció en un perfil de movimiento trapezoidal donde los servos se aceleran a velocidades de hasta 12,000,000 de grados/S2, pero desaceleran mucho más calmoso, más cerca de 3.000,000 de grados/S2, por lo que el autómata puede posicionarse con maduro precisión a medida que se detiene.

¿Podría el cubo de Purdubik retornar a romper el récord? Patrohay cree que es posible, pero necesitaría un cubo más resistente hecho de poco más que plástico. “Si tuviera que hacer un cubo de Rubik, específico de la aplicación, con algún tipo de compuesto de fibra de carbono, entonces me imagino que puede sobrevivir a velocidades más altas, y solo poder sobrevivir a velocidades más altas le permitiría resumir el tiempo”.