Bouw een automatische Rubik’s Cube-oplosser

Ah, die goede oude Rubik’s Cube. Daar heb je vast veel tijd aan besteed, behalve als je het allemaal snel door had en binnen een minuut alles goed had staan. Voor de meeste mensen blijft het echter een moeilijk ding. Studenten van de Cornell University in Ithaca, New York hebben nu een manier gevonden om de kubus automatisch op te lossen met behulp van elektronica. Ja, dit wil jij ook!

Heb je wel eens aan een project gewerkt met een FPGA? Mocht het antwoord nee zijn, dit is een field-programmable gate array en je kunt er hele leuke dingen mee doen. Voor de studenten van de Cornell University was de Nios II van Altera de ideale keuze om hun project mee te bouwen. Ze vonden het namelijk tijd worden voor een automatische Rubik’s Cube-oplosser. En dat is ze gelukt ook, op een manier die zeker het nodige respect verdient.

FPGA, PWM, servomotoren en robotarmen

Er waren al wat hobbyprojecten die de Rubik’s Cube oplosten, maar er was er nog niet eentje die het ook echt fysiek deed. Dat was het uitgangspunt voor dit afstudeerproject. In het kort komt het erop neer dat robotarmen de kubus draaien en elke kant aan een camera laten zien. Nadat elke kant gescand is, gaat het oplossingsalgoritme aan de slag. Hiermee worden de bewegingen berekend die nodig zijn om de kubus op te lossen. Die gaan via de FPGA naar de servomotoren, die via pulsbreedtemodulatie (PWM in het Engels) de kubus oplossen door de robotarmen aan te sturen. Dat ziet er dus echt ge-wel-dig uit, kijk maar:

Hoe het gebouwd is

Misschien heb je al eens gezien dat er op de site van producent Rubik’s een handleiding staat waarmee je de Rubik’s Cube handmatig kunt oplossen. Dit is de manier die de studenten hebben gebruikt om hun project te bouwen. Er waren nog heel veel andere methodes, ook varianten die veel minder bewegingen nodig hadden, maar de look-up tables die hiervoor nodig waren, waren veel groter dan die van de fabrikant. Vervolgens moesten de studenten nadenken over:

  • Hoe de robotarmen de kubus goed konden draaien;
  • Hoe een camera de kleuren van alle vlaken kon ‘lezen’;
  • Hoe ze software konden programmeren om de oplossing te vinden;
  • Hoe deze oplossing uiteindelijk vertaald werd in aansturing van de robotarmen.

Maar… het is ze gelukt! Gelukkig hebben ze hun hele afstudeerproject uitgebreid gedocumenteerd, zodat je het zelf ook in je mancave kunt proberen. Check de projectsite en doe je ding!

Plaats reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

IN SAMENWERKING MET

Abonneer op de nieuwsbrief!

Ben jij een mancaver? Meld je dan aan voor onze gave nieuwsbrief!