Robot na riešenie kocky Rubics: 5 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:00

Výroba autonómneho robota, ktorý rieši fyzickú Rubikovu kocku. Toto je projekt v rámci klubu Robotics Club, IIT Guwahati.

Je vyrobený z jednoduchého materiálu, ktorý sa dá ľahko nájsť. Na ich ovládanie sme používali predovšetkým servomotory a Arduino, akrylové plechy, zlomený mini drafter, svorky L a dvojité pásky!

Na získanie algoritmu riešenia kocky sme použili knižnicu cubejs z github.

Krok 1: Použitý materiál

1. 6 servomotorov
2. Arduino Uno
3. 3článková batéria LiPo
4. Akrylový list (hrúbka 8 mm a 5 mm)
5. Tepelná pištoľ(
6. Vŕtačka
7. Pílka na drevo
8. L svorky
9. Hliníkové pásy
10. Mini drafter/ kovové tyče
11. Dvojitá páska
12. Fevi Quick
13. Maticové skrutky
14. Prepojovacie vodiče

Krok 2: Príprava mechanickej štruktúry

Základný rám

• Vezmite 8 mm hrubý akrylový list zhruba 50 cm * 50 cm a označte stred všetkých strán (to bude základ vášho robota).
• Vezmite zlomený drafter a vyberte z neho 4 oceľové tyče.. (tieto tyče budú slúžiť ako cesta pre váš posúvač).
• Na dva obdĺžnikové kusy akrylu (akejkoľvek veľkosti) pripevnite dve tyče rovnobežne k sebe a vytvorte dva páry tejto zostavy.
• Ďalej, aby ste vytvorili posúvač, poukladajte dva malé kúsky akrylu na seba s vložkami medzi nimi v štyroch rohoch a upevnite ich skrutkami v medzikusoch. Budete potrebovať 4 také posuvníky.
• Pred upevnením dvoch kusov posúvača prevlečte medzi sebou predtým pripevnené rovnobežné tyče tak, aby sa rozpery dotýkali vonkajšieho povrchu tyčí.
• Pre každý pár rovnobežných tyčí na ne prejdite dvoma jazdcami.
• Akonáhle je to pripravené, usporiadajte pár tyčí vo forme 90 -stupňového kríža. Uistite sa, že na každom konci kríža je jeden posúvač.

• Teraz stačí len pripojiť túto kríženú cestu k základni robota, v určitej výške od základne. (Uistite sa, že je prevýšenie väčšie ako výška servomotora)

  Na tento účel môžete použiť akrylové úchytky s L-svorkami, ako sme urobili my, alebo bude stačiť akákoľvek iná metóda

Potom by mala vaša štruktúra vyzerať podobne ako na obrázku.

Upevnenie základných serv

• Dve servá základne by mali byť pripevnené tak, aby boli serva pod ramenom kríža a odsadené od stredu.
• Servá sú v horizontálnej polohe pripevnené k perforovanej silikónovej doštičke pomocou dlhých skrutiek, ktoré sú zase pripevnené k základni pomocou svorky L a obojsmernej pásky.

Výroba push-pull tyčí

• Nastavte uhol serva na nulu a pripevnite vahadlo servo v nejakej vhodnej polohe.
• Umiestnite kocku do stredu kríža, aby ste získali odhad vzdialenosti jazdca v najbližšej polohe, a umiestnite posuvníky do týchto polôh.
• Pripevnite hliníkové pásy v tvare L v spodnej časti každého posuvníka pomocou dvojitej pásky.
• Teraz, aby ste zmerali vzdialenosť každého hliníkového pásu od hornej alebo spodnej časti servopohonu, ktorý leží v jeho rovine, bude to dĺžka vašej tlačnej tyče.
• Akonáhle sú dĺžky určené, môže byť tlačná tyč upevnená vyvŕtaním hliníkového pásu alebo tak niečo.

Montáž horných serv

• Rozhodnite sa, v akej výške bude vaša kocka vyriešená. Os servomotora by mala byť v tejto výške.
• Pripojte štyri servomotory, každý k dierovanej silikónovej doštičke pomocou skrutiek vo zvislej polohe.
• Oblátka je teraz namontovaná na hliníkový pás v tvare písmena L, ktorého základňa je pripevnená k posúvaču v správnej výške, takže os serva leží v strede kocky.

C-pazúry

• Pazúry by mali byť také, aby presne pasovali na stranu kocky a dĺžka hornej a spodnej časti nesmie presahovať stranu kocky.
• Na to vezmite pás akrylu dostatočnej hrúbky a zahrejte ho. Akonáhle sa roztaví, zmení tvar a vytvorí svorku v tvare C tak, aby presne zachytila stranu kocky.
• Označte stred pazúry C a pripevnite túto svorku k vahadlu serva v jeho strede.

Vykonajte podľa potreby niekoľko drobných úprav, aby bola každá svorka v rovnakej výške.

Tým sa dokončí mechanická štruktúra vášho robota, prejdeme k zapojeniu obvodov ……..

Krok 3: Pripojenie obvodu

Na ovládanie robota sme použili Arduino, regulátor napätia a 3-článkovú (12 V) batériu LiPo.

Pretože servomotory čerpajú veľa energie, použili sme 6 regulátorov napätia, pre každý motor jeden.

Signálne vstupy motorov (najľahší farebný vodič z týchto troch) boli pripojené k digitálnym pinom PWM 3, 5, 6, 9, 10, 11 Arduina.

Regulátor napätia bol zapojený na doske a napájaný 12 V batériou. Výstupný (5V) zdroj bol napájaný priamo do motorov. K nepájivému stolu bolo pripojené aj uzemnenie motorov. Spoločná zem bola pripojená aj k Arduinu.

Krok 4:

Krok 5: Kód:

Dva uvedené súbory ukazujú kód napísaný na zadanie príkazu motorom pre konkrétne kroky pomocou Arduina.

Prvý súbor obsahuje definíciu hlavnej funkcie a ďalšie premenné. Druhý súbor obsahuje funkcie pre každý ťah použitý pri riešení kocky (napr. U pre „otáčanie tvárou v smere hodinových ručičiek“; R1 pre „pohyb pravou stranou proti smeru hodinových ručičiek“atď.)

Na získanie algoritmu riešenia kocky sme použili knižnicu cubejs z github.

Algoritmus priamo poskytuje výstup v „tvárových pohyboch“, ktoré dopĺňa kód Arduino.