Кубик рубика робот собирает – Робот который собирает Кубик Рубика

alexxlab
alexxlab
02.12.201822.12.2019

Робот установил новый рекорд по скоростной сборке кубика Рубика

Ben Katz / YouTube

Специалист по робототехнике Бен Кац (Ben Katz) и разработчик программного обеспечения Джаред Ди Карло (Jared Di Carlo) создали робота, который способен собрать кубик Рубика за 0,38 секунды. Это рекордное время, рассказывает Ди Карло в своем блоге, хотя на данный момент оно официально не подтверждено.

Кубик Рубика был изобретен еще в 1974 году, однако головоломка до сих пор пользуется большой популярностью. Люди, увлекающиеся скоростной сборкой кубика Рубика, называются спидкуберами, а сам процесс — спидкубингом (от английского speedcubing). Сегодняшний рекорд принадлежит американцу Лукасу Эттеру, который в ноябре 2015 года собрал головоломку за 4,904 секунды. Аналогичные соревнования также проводятся среди роботов: до сих пор неофициальным «чемпионом» считался робот инженеров из компании Infeon. В 2016 году он собрал кубик Рубика за 0,637 секунды. Однако теперь Кац и Ди Карло разработали робота, который улучшил результат предыдущего рекордсмена на 40 процентов.

Как и все подобные устройства, робот исследователей использует камеру (в данном случае PlayStation Eye), которая передает снимки сторон кубика Рубика на компьютер. Он определяет расстановку деталей головоломки, а затем передает данные программе min2phase, в основе работы которой лежит двухфазный алгоритм Герберта Коцембы. Компьютер за доли секунды вычисляет оптимальное решение задачи, после чего подает команду роботу, и тот перемещает все элементы нужным образом.

Чтобы ускорить процесс, Кац использовал двигатели Kollmorgen ServoDisk, которые имеют очень высокое отношение крутящего момента к моменту инерции. Кроме того, инженер построил специальный контроллер, позволяющий повернуть сторону кубика Рубика на 90 градусов всего лишь за 10 миллисекунд. При условии, что собрать головоломку можно, в среднем, за 19-23 хода, робот Каца и Ди Карло должен решать задачу за 0,25 секунды. Однако в реальности процесс занимает 0,38 секунды, так как сейчас машина делает одно движение каждые 15 миллисекунд.

Разработчики уверены, что в будущем они смогут улучшить свой результат. Сейчас процесс настройки требует много времени, поскольку отладка должна выполняться с помощью высокоскоростной камеры, а ошибки порой приводят к поломке паззла или взрыву полевых транзисторов. Тем не менее, для ста различных решений понадобилось всего 4 кубика Рубика. На видео ниже показана одна из неудачных попыток сборки головоломки:

Недавно программист Мартин Шпанел разработал программное обеспечение, позволяющее собрать кубик Рубика с помощью очков дополненной реальности. В режиме реального времени оно выводит нужное действие с помощью AR-гарнитуры прямо поверх одной из граней куба.

Кристина Уласович

nplus1.ru

MindCub3r по-русски — делаем робота, который может собрать кубик Рубика (статья обновлена)

Не так давно обзавелся набором LEGO MINDSTORMS EV3 (31313) и с удивлением обнаружил, что в русскоязычном сегменте интернета довольно мало интересных материалов и инструкций по сборке и настройке роботов из этого набора. Решил, что нужно это дело исправлять.

Эта инструкция представляет собой вольный перевод материалов с официального сайта проекта MindCub3r и дополнена опытом самостоятельной сборки этого робота, способного собрать кубик Рубика меньше чем за 2 минуты.


Подробнее о LEGO MINDSTORMS EV3 можно почитать на этом сайте.

Вот, что у нас должно получится в итоге:

MindCub3r можно построить из одного комплекта Lego Mindstorms EV3 (31313, Home Edition).

Также вам понадобится инструкция по сборке и программное обеспечение, разработанное авторами проекта.

ВАЖНОЕ СООБЩЕНИЕ!!!

Буквально позавчера автор проекта объявил в своем ФБ, что подправил программное обеспечение для своего робота, и теперь оно работает со «штатной» прошивкой «кирпича» 1.06Н. На главной странице проекта эта информация также уже появилась, архив MindCub3r-v1p1a.zip, содержащий, среди прочего, и обновленную версию программы, уже доступен для загрузки. Загрузка и установка блока для датчика цвета по-прежнему необходима.

Дальнейший текст статьи исправлен с учетом последних изменений на сайте проекта!

Инструкцию по сборке MindCub3r смотрим или скачиваем здесь.

Прошивку (на момент написания статьи EV3-Firmware-V1.06H.bin) для кирпича скачиваем с официального сайта LEGO MINDSTORMS здесь.

Архив MindCub3r-v1p1a.zip с файлами проекта (MindCuber-v1p1.ev3, autorun.rtf и mc3solver-v1p1.rtf) качаем тут.

Еще нам понадобится прошивка для датчика цвета, которую берем здесь. Все дело в том, что стандартные настройки этого датчика не корректно определяют цвета в режиме RGB.

После того, как вы соберете робота и скачаете себе на компьютер все необходимое, можно приступать к настройке.

Если вы еще не обновили прошивку «кирпича» первым делом устанавливаем новую версию ПО для главного блока Mindstorms EV3:

1. Запускаем программное обеспечение LEGO MINDSTORMS EV3;

2. Выбираем ИнструментыОбновление встроенного ПО;

3. В появившемся диалоговом окне нажимаем «Просмотреть», находим предварительно закаченный файл EV3-Firmware-V1.06H.bin и жмем «Открыть»;

4. В диалоговом окне в таблице «Доступные файлы встроенного ПО» выбираем EV3-Firmware-V1.06H и жмем «Загрузить». Ждем окончания загрузки;

5. Перезагружаем главный блок (выключаем и снова включаем).

Далее устанавливаем прошивку для датчика цвета:

1. В ПО LEGO MINDSTORMS EV3 открываем новый пустой проект;

2. Выбираем ИнструментыМастер импорта блоков;

3. В появившемся диалоговом окне нажимаем «Просмотреть», находим предварительно загруженный файл ColorSensorRGB-v1.00.ev3b и жмем «Открыть»;

4. В диалоговом окне в таблице «Выбрать блоки для импорта» выбираем ColorSensorRGB-v1.00.ev3b и жмем «Импорт».

5. Для завершения установки закройте диалоговое окно и выйдите из программного обеспечения LEGO MINDSTORMS EV3.

Теперь самый ответственный момент — загрузка программы робота в кирпич:

1. Распаковываем предварительно загруженный архив MindCub3r-v1p1a.zip;

2. Запускаем ПО LEGO MINDSTORMS EV3;

3. Выбираем ФайлОткрыть проект, ищем файл MindCub3r-v1p1.ev3, распакованный из архива MindCub3r-v1p1.zip и жмем «Открыть»;

4. После открытия проекта загружаем его в «кирпич». Загружаем, но НЕ ЗАПУСКАЕМ!!!

5. Идем в ИнструментыОбозреватель памяти (Ctrl+I);

6. Выбираем (выделяем) во вкладке «Модуль» или «SD-карта» папку проекта «MindCub3r-v1p1»;

7. Нажимаем «Загрузить»;

8. Находим файл mc3solver-v1p1.rtf, распакованный из архива MindCub3r-v1p1a.zip и нажимаем «Открыть»;

9. Еще раз нажимаем «Загрузить», предварительно убедившись, что папка проекта «MindCub3r-v1p1» все еще выделена;

10. Находим файл InstallMC3-v1p1.rbf, распакованный из архива MindCub3r-v1p1a.zip и нажимаем «Открыть»;

Примечание: файл mc3solver-v1p1.rtf имеет текстовое расширение .rtf. Пожалуйста, не пытайтесь открыть этот файл с помощью текстового редактора.

11. Закройте диалоговое окно, выйдите из программы и перезагрузите модуль.

Последний этап — устанавливаем приложение MC3 Solver на главном модуле:

1. Включаем блок:

2. Находим во второй вкладке папку проекта MindCub3r-v1p1 (в памяти блока или на SD-карте):

3. Выбираем файл InstallMC3-v1p1 и нажимаем на центральную кнопку модуля для установки:

4. В третьей вкладке проверяем наличие установленного приложения MC3 Solver v1p1:


5. Перезагружаем блок.

6. В третьей вкладке блока запускаем приложение «MC3 Solver v1p1» для начала работы программы mc3solver-v1p1.rtf:

Всё! MindCub3r готов к использованию!

7. Запускаем программу в первой или во второй вкладке блока:

После запуска программы робот попросит вложить кубик («Insert cube») и начнет его сканировать датчиком цвета.

После сканирования робот ненадолго задумается и начнет сборку.

Удачное решение задачи ознаменуется радостным вращением кубика.

Вот, собственно, процесс работы робота:

Выше описан идеальный сценарий, на практике же все немного хуже — датчик может не правильно определить цвета — всего робот может провести 3 (три) цикла сканирования до того, как выдаст ошибку (Scan error). После этого нужно изъять кубик и снова вложить в робота. Причиной этому может быть или низкий заряд батареи модуля или «неправильный» кубик.

У меня иногда проходило по 3-5 повторов (3 цикла сканирования и одно изъятие) прежде чем робот принимался за сборку, но результат того однозначно стоит.

Если у вас остались вопросы, задавайте их в комментариях к статье, с удовольствием на них отвечу.

habr.com

MindCub3r. Робот собирает “Кубик Рубика” – День робота

 

MindCuber ( Миндкубер ) – семейство из нескольких роботов, которые могут решать и собирать известную головоломку “Кубик Рубика”.

Соберите собственного робота, собирающего “Кубик Рубика” с помощью наборов LEGO® EV3® MINDSTORMS®.
Подробные инструкции по сборке на сайте http://mindcuber.com/  ( на английском языке )

Инструкция по сборке и программированию
 робота ЛЕГО EV3 на русском языке
( полный перевод с английского языка )

Для этого робота нужен только набор LEGO MINDSTORMS EV3 и Кубик Рубика



Далее здесь представлен краткий перевод на русский язык этой инструкции.

 

Как сделать робота, собирающего “Кубик Рубика”, с помощью набора LEGO MINDSTORMS EV3 (Home set 31313) ?

Роботы EV3 и инструкции по сборке.
Инструкция по сборке и программированию робота из наборов LEGO TECHNICS, LEGO MINDSTORMS EV3.

 

1. Собрать механизм робота целиком по инструкции с сайта mindcuber.com –  скачать инструкцию по сборке механизма в формате PDF

2. Установить необходимое программное обеспечение:

Убедитесь, что версия прошивки вычислительного блока EV3 – v1.06H или более свежая.

Всегда рекомендуется обновлять прошивку до последней версии на официальном сайте LEGO.

При необходимости скачиваем новую прошивку (встроенное ПО EV3 MIDSTORMS),

а также программное обеспечение LEGO EV3 MINDSTORMS ( PC или MAC ) ссылка.

Затем необходимо установить модифицированную поддержку Сенсора RGB (Color Sensor RGB Block) – датчика, который определяет цвет объекта.

Скачиваем файл нового блока ColorSensorRGB-v1.00.ev3b. И устанавливаем новый блок в оболочку программы LEGO EV3 MINDSTORMS на компьютере.

Для этого используем в программе меню Tools и Block Import.

Следующий этап – установка самой программы для робота, которая считает, решает головоломку и управляет механизмом для вращения граней “Кубика Рубика”.

Закачиваем версию для LEGO MINDSTORMS EV3 (Home set 31313 – домашняя версия, именно она продается в магазинах LEGO) ссылка для загрузки.

Распаковываем архив. Мы имеем три файла.

Первый файл MindCub3r-v1p6.ev3 – файл проекта для программного обеспечения на компьютере.

Второй файл mc3solver-v1p6.rtf – запускаемая на центральном блоке EV3 программа для робота,
выполняет поиск решения для Кубика Рубика.

Третий файл InstallMC3-v1p6.rbf – установщик для предыдущей программы.

Теперь открываем файл проекта MindCub3r-v1p6.ev3 в программном обеспечении на компьютере с помощью меню File и Open Project.



Продолжение следует…

 

 

Перевод инструкции по сборке
EV3 MINDSTORMS MindCuber на русский язык.

Перевод на русский язык инструкции по сборке робота MindCuber LEGO EV3 MINDSTORMS.
Based on mindcuber.com

 

Примечание:
Если MindCub3r собирает кубик неправильно, ошибки следует искать в механической части (провороты, пропуски движения)
или в ошибке распознавания цветов граней Кубика Рубика.
Грани должны быть стандартных цветов, кубик должен крутиться, поворачиваться очень легко, без торможения и заеданий.

 

MindCub3r использует стандартный алгоритм сборки Кубика Рубика.
После определения цвета каждого элемента всех граней, значения цветов заносятся в многомерный массив и производится вычисление кратчайшего решения головоломки.
Затем в дело вступает чистая механика.

 

 

 

 О модифицированной версии Mindcuber – с колесами и управлением с Apple Ipad.

robotday.ru

Система OpenAI научилась собирать кубик Рубика при помощи одной роборуки

Новая разработка компании OpenAI научилась собирать кубик Рубика с помощью одной роботизированной руки.

Система, разработанная специалистами из компании OpenAI, научилась выполнять непростую задачу — собирать кубик Рубика при помощи одной роботизированной руки (использовалась роборука разработки Shadow Robot Company). ИИ-система, как указывается, обучалась методом проб и ошибок; по словам Петера Велиндера (Peter Welinder), одного из участников команды разработчиков, вначале система не знала ничего о том, как двигать рукой или как будет реагировать кубик Рубика.

При успешно выполненной манипуляции с головоломкой система зарабатывала очки — и была запрограммирована так, чтобы их максимизировать. Сначала система тренировалась в симуляции, а затем перешла к тестам с реальным кубиком Рубика.

Отмечается, что ИИ не должен был понять, как решить головоломку. Визуальные датчики и специальный алгоритм для решения давали ему инструкции о необходимых движениях, так что ИИ концентрировался именно на необходимых движениях (и учился в том числе исправлять ошибки).

По словам Велиндера, система справлялась с решением головоломки за разное время, в зависимости от начального состояния кубика Рубика. В ходе же наиболее удачной попытки, как отметил исследователь, система смогла собрать кубик примерно за три минуты.

В 2018 году американские специалисты представили робота, который способен собирать кубик Рубика за рекордное время — всего за 0,38 секунды. Рекорд для по сборке кубика Рубика среди людей (в классической дисциплине — с кубиком 3x3x3) составляет 3,47 секунды.

www.popmech.ru

Поставлен новый рекорд скорости сборки кубика Рубика роботом / Habr

В последние годы любители робототехники и просто просвещенные люди могут наблюдать весьма радостную тенденцию продвижения в области инженерных разработок. Технологические решения, которые раньше казались применимы только в масштабах крупного и дорогостоящего производства с каждым днем становятся все более и более доступными.

Сборка кубика Рубика на скорость давно стала своеобразным видом спорта, но в последние годы любители головоломки еще более явно активизировались. Сама же игрушка стала применяться и в робототехнике, в том числе и для того, чтобы продемонстрировать скорость и точность обработки данных и выполнения простых задач роботами. Условия задачи максимально просты: робот в связке с любым доступным ПО и оборудованием должен максимально быстро сложить кубик Рубика 3х3х3 за минимальное число оборотов граней.


Скорость сборки кубика Рубика роботами поэтапно увеличивается с начала десятилетия. Еще в 2011 году CubeStormer2 собирал головоломку за 5 секунд. Тремя годами позже новая модель робота, CubeStormer3, справлялась с этой задачей уже за 3,253 секунды.

Последний рекорд по сборке кубика Рубика принадлежал роботу за авторством Джея Флэтлэнда и Пола Роуза: официально зафиксированное наблюдателями лучшее время сборки составляло 0,900 секунды. В другие, не зачетные попытки, робот мог справляться с задачей и того быстрее. Достижение было зафиксировано в феврале этого года.

Но и этот рекорд уже побит. Еще в феврале шла речь о том, что существует другой претендент на звание «самого быстрого робота по сборке кубика Рубика» — разработка Альберта Бира и компании Infineon под названием «Sub1». Именно эта машина добилась максимального результата: зафиксированная скорость сборки кубика Рубика в исполнении «Sub1» составила 0,637 секунды.

На этот раз инженеры достигли успеха не за счет оригинальной конструкции (в «Sub1» она является, фактически, классической для подобного рода задачи), а благодаря новому микроконтроллеру AURIX. Компания Infineon, которая создала «Sub1», разрабатывала AURIX для автомобильного автопилота. Использование же разработки в роботе-сборщике кубика Рубика является отличной демонстрацией скорости, с которой микроконтроллер способен обрабатывать данные и посылать сигналы.

Достижения людей в области скоростной сборки кубика Рубика размером 3х3х3 намного скромнее. Последний рекорд составляет 4,74 секунды за лучшую попытку при среднем показателе в 6,89 секунды.

habr.com

В OpenAI робота обучили собирать кубик Рубика

В OpenAI обучили две нейросети, чтобы робот собрал кубик Рубика одной рукой. Система успешно собирала головоломку в 60% случаев. Из этих 60% только 20% были кейсы, когда роботу давали сильно разобранный кубик. Несмотря на это, задача собрать кубик одной рукой является непростой даже для людей. Ребенку требуется несколько лет, чтобы отточить этот навык. Разработка системы велась с мая 2017 года.

Нейросети обучались полностью в симуляции. Для обучения использовалась та же модель, что и для обучения OpenAI Five, совместно с новым методом Automatic Domain Randomization (ADR). Система справляется с ситуациями, которые не были в обучающей выборке. Например, исследователи пытались мешать модели собирать кубик с помощью игрушечного жирафа. Система успешно игнорировала внешний раздражители. Это показывает, что обучение с подкреплением может решать задачи реального мира, которые требуют высокого уровня ловкости.

Описание подхода

Нейросети обучаются решать кубик Рубика в симуляции с использованием обучения с подкреплением. Помимо этого, для отбора шагов решения исследователи используют алгоритм Kociemba.

Модели тренируются так, чтобы повороты куба соответствовали решению из алгоритма Kociemba. Domain рандомизация позволяет обучать нейросети исключительно на данных симуляции, чтобы затем перенести модель на реального робота.

Самая большая сложность, с которой встретились разработчики, — дизайн симуляции, которая была бы достаточно разнообразной, чтобы описать физику реального мира. Такие факторы, как фрикция, эластичность и динамика сложно измерить и смоделировать для таких комплексных объектов, как руки робота или кубик Рубика. 

Что делает ADR

Automatic Domain Randomization (ADR) бесконечно генерирует более сложные среды в симуляции. Это позволяет постепенно обучать систему работать в более сложной среде. Исследование частично основывается на POET, где автоматически генерируются 2D среды. Однако предложенная система выучивает совместную policy над всеми средами. Это позволяет ей адаптироваться к любой новой среде.

neurohive.io

Робота с тремя пальцами научили собирать кубик Рубика

Ishikawa Senoo Laboratory / YouTube

Японские инженеры создали робота с тремя пальцами, умеющего собирать кубик Рубика. Он оснащен высокочастотной системой компьютерного зрения, вычисляющей положение центра масс кубика с частотой 500 раз в секунду, а также умеет выполнять три вида движений пальцами, причем он способен выполнять все три вида подряд за одну секунду. На разработку обратило внимание издание IEEE Spectrum, доклад будет представлен на конференции IROS 2018.

Инженеры много лет создают роботов для сборки кубика Рубика и их разработки уже давно обогнали людей — текущий рекорд роботизированной сборки составляет 0,38 секунды, а среди людей лучшего результата недавно добился австралиец, собравший головоломку за 4,22 секунды. Но принцип сборки, используемый в этих роботах, заметно отличается от того, как решают головоломку люди. Как правило, в них используются либо моторизированные стержни, жестко закрепляемые на центре каждой стороны куба, либо манипуляторы, держащие куб с противоположных сторон.

В новом роботе, разработанном специалистами из лаборатории Масатоси Исикавы (Masatoshi Ishikawa) Токийского университета, для сборки кубика используется другой метод. Инженеры оснастили робота тремя пальцами, каждый из которых состоит из двух секций и приводится в движение двумя моторами. Кроме того, основание, на котором располагаются пальцы, может отклоняться и позволяет роботу переворачивать куб. Помимо этого движения робот может поворачивать одним пальцем сторону куба и поворачивать весь куб. Интересно, что во время последнего движения робот полностью отпускает куб на время вращения и ловит его после поворота на нужный угол.

Благодаря использованию динамических движений инженерам удалось добиться достаточно высокой скорости работы робота. Он может выполнить все три движения менее, чем за секунду, причем, эта скорость сохраняется и на больших отрезках времени — за десять секунд робот успевает выполнить 30 движений.

Стадии последовательного выполнения трех разных движений

Ishikawa Senoo Laboratory

Недавно японский инженер создал робота для сборки кубика Рубика, но использовал для этого необычный подход — он встроил моторы и микроконтроллеры в сам кубик и научил его собираться самостоятельно.

Григорий Копиев

nplus1.ru

Разное

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о