Rubics Cube Solver Bot: 5 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:35

Chế tạo một robot tự động giải khối Rubik vật lý. Đây là một dự án thuộc Robotics Club, IIT Guwahati.

Nó được làm bằng vật liệu đơn giản có thể tìm thấy dễ dàng. Chủ yếu chúng tôi sử dụng động cơ Servo & Arduino để điều khiển chúng, tấm Acrylic, Bộ kéo nhỏ bị hỏng, kẹp chữ L và Băng kép!

Để có được thuật toán giải khối lập phương, chúng tôi đã sử dụng thư viện cubejs từ github.

Bước 1: Vật liệu được sử dụng

1. 6 động cơ Servo
2. Arduino Uno
3. Pin LiPo 3 cell
4. Tấm acrylic (độ dày 8mm và 5mm)
5. Súng bắn nhiệt (
6. Máy khoan
7. Cưa sắt
8. L kẹp
9. Dải nhôm
10. Máy rút ngắn / thanh kim loại
11. Băng kép
12. Fevi nhanh
13. Đai ốc bu lông
14. Dây nhảy

Bước 2: Chuẩn bị cấu trúc cơ khí

Khung cơ bản

• Lấy một tấm acrylic dày 8mm khoảng 50cm * 50cm và đánh dấu tâm của tất cả các mặt (đây sẽ là cơ sở của robot của bạn).
• Lấy một chiếc drafter bị hỏng và tháo 4 thanh thép ra khỏi nó.. (những thanh này sẽ đóng vai trò là đường dẫn cho thanh trượt của bạn).
• Trên hai miếng acrylic hình chữ nhật (có kích thước bất kỳ), cố định hai thanh song song với nhau và tạo thành hai cặp lắp ghép này.
• Tiếp theo, để tạo thanh trượt, hãy chồng hai miếng acrylic nhỏ chồng lên nhau bằng miếng đệm giữa chúng ở bốn góc và buộc chặt chúng bằng bu lông trong miếng đệm. Bạn sẽ cần 4 thanh trượt như vậy.
• Trước khi buộc chặt hai mảnh thanh trượt, hãy luồn các thanh song song đã được cố định trước đó vào giữa chúng sao cho các miếng đệm chỉ chạm vào bề mặt bên ngoài của các thanh.
• Đối với mỗi cặp thanh song song, truyền hai thanh trượt trên chúng.
• Khi điều này đã sẵn sàng, hãy sắp xếp cặp que này theo hình chữ thập 90deg. Đảm bảo có một thanh trượt ở mỗi đầu của chữ thập.

• Bây giờ tất cả những gì bạn phải làm là gắn con đường chéo này vào chân đế của rô bốt, ở một độ cao nào đó so với chân đế. (Đảm bảo độ cao lớn hơn chiều cao của động cơ servo)

  Đối với điều này, bạn có thể sử dụng giá treo acrylic với kẹp chữ L như chúng tôi đã làm hoặc bất kỳ phương pháp nào khác là đủ

Sau đó, cấu trúc của bạn sẽ trông giống như hình ảnh.

Gắn các servos cơ sở

• Hai servo cơ sở phải được gắn sao cho servo nằm bên dưới cánh tay đòn của chữ thập và lệch khỏi tâm.
• Servos được gắn ở vị trí nằm ngang vào một tấm silicon có đục lỗ bằng cách sử dụng các bu lông dài, lần lượt được gắn vào đế bằng kẹp L và băng hai chiều.

Tạo thanh kéo đẩy

• Đặt góc servo bằng 0 và gắn bộ phận điều chỉnh của servo vào một số vị trí thích hợp.
• Đặt khối lập phương ở tâm hình chữ thập để ước tính khoảng cách của thanh trượt ở vị trí gần nhất và đặt các thanh trượt ở vị trí đó.
• Gắn các dải nhôm hình chữ L ở dưới cùng của mỗi thanh trượt bằng cách sử dụng băng kép.
• Bây giờ để đo khoảng cách của mỗi dải nhôm từ đầu hoặc cuối của bộ điều chỉnh servo nằm trong mặt phẳng của nó, đây sẽ là chiều dài của thanh kéo đẩy của bạn.
• Khi chiều dài được xác định, thanh đẩy có thể được cố định bằng cách khoan dải nhôm hoặc vật gì đó.

Gắn các Servos hàng đầu

• Quyết định chiều cao mà khối lập phương của bạn sẽ được giải quyết. Trục của động cơ servo phải ở độ cao này.
• Gắn bốn động cơ servo, mỗi động cơ vào một tấm silicon đục lỗ bằng cách sử dụng bu lông ở vị trí thẳng đứng.
• Tấm wafer bây giờ được gắn trên một dải nhôm hình chữ L có đế được cố định vào thanh trượt ở độ cao thích hợp sao cho trục servo nằm ở tâm của khối lập phương.

C-vuốt

• Các móng vuốt phải phù hợp chính xác với một mặt của hình lập phương và chiều dài của phần trên và dưới không được vượt quá một cạnh của hình lập phương.
• Đối với điều này, hãy lấy một dải acrylic có độ dày vừa đủ và làm nóng nó. Khi nó nóng chảy, nó sẽ định hình lại, nó tạo thành một cái kẹp hình chữ C sao cho nó kẹp chính xác một mặt của khối lập phương.
• Đánh dấu tâm của móng vuốt C và cố định kẹp này vào bộ điều chỉnh của servo ở tâm của nó.

Thực hiện một số điều chỉnh nhỏ khi cần thiết để mỗi kẹp có cùng độ cao.

Điều này hoàn thành cấu trúc cơ học của robot của bạn, cho phép di chuyển đến các kết nối mạch ……..

Bước 3: Kết nối mạch

Để điều khiển Bot, chúng tôi đã sử dụng Arduino, bộ điều chỉnh điện áp và pin LiPo 3 cell (12v).

Khi Động cơ Servo rút ra nhiều điện năng, chúng tôi đã sử dụng 6 bộ điều chỉnh điện áp, một bộ cho mỗi động cơ.

Đầu vào tín hiệu của động cơ (dây màu sáng nhất trong ba) được kết nối với các chân PWM kỹ thuật số 3, 5, 6, 9, 10, 11 của Arduino.

Bộ điều chỉnh điện áp được kết nối trên bảng mạch và được cấp nguồn bằng pin 12 volt. Nguồn cung cấp đầu ra (5V) được đưa trực tiếp vào động cơ. Mặt đất của động cơ cũng được kết nối với breadboard. Nền tảng chung cũng gắn liền với Arduino.

Bước 4:

Bước 5: Mã:

Hai tệp được cung cấp hiển thị mã được viết để cung cấp lệnh cho động cơ cho các bước cụ thể bằng cách sử dụng Arduino.

Tệp đầu tiên chứa hàm chính và các định nghĩa biến khác. Tệp thứ hai chứa các hàm cho mỗi bước di chuyển được sử dụng trong việc giải một khối lập phương (ví dụ: U cho 'quay mặt lên theo chiều kim đồng hồ'; R1 cho 'chuyển động ngược chiều kim đồng hồ mặt phải', v.v.)

Để có được thuật toán giải khối lập phương, chúng tôi đã sử dụng thư viện cubejs từ github.

Thuật toán trực tiếp đưa ra đầu ra trong 'chuyển động mặt' được hoàn thành bởi mã Arduino.