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.
Комментарии (46)
AxisPod
14.11.2016 17:57Какой в этом практический толк?
valemak
14.11.2016 17:59+6Развитие робототехники?
Популяризация логических игр?DrPass
14.11.2016 18:09+8Что касается робота для складывания кубика Рубика, то скорее just for fun. Развитием робототехники или популяризацией логических игр оно было бы лет 40 назад. А сейчас это примерно то же самое, что мы делали в юности, когда на скорость пытались секундомер в часах «Монтана» остановить, кто быстрее нажмет.
trapwalker
15.11.2016 12:22+1Робот делает это всего лишь в 8 — 12 раз быстрее человека. Почему так медленно!? Практический смысл в том, что технологии все еще отстают от биологии и любые разработки в этой области, даже самые, казалось бы, бестоковые и абсурдные, немножко продвинут отрасль.
Mulin
15.11.2016 13:37+2В данном роботе используются стандартные шаговые двигатели. Конечно, чисто технически, скорость вращения граней можно увеличить не менее чем на порядок, использую скажем пневмопривода, но тут вылезут ограничения уже иного рода, например ускорения момента импульса, испытываемые кубиком, превысят его предел прочности.
trapwalker
16.11.2016 11:45Восхищаюсь энтузиастами. Серьёзно. Думаю верха абсурда и гениальности вся эта тема про кубики достигнет когда робот на соревновании достанет отвёрточку, подковырнёт и соберет головоломку старым
дедовскимспособом из моего детства. Кстати, забавнор было бы глянуть как эти роботы отреагируют на "несобираемый" кубик рубика, у которого пара сегментов "нечаянно" поменяно местами. Нет, я понимаю, что там просто где-то exception выскочит и робот заглохнет, но, согласитесь, какое это хорошее место для того, чтобы вставить пасхалочку в такого робота, как в той истории про кривую шпильку и робота с молотком
alexkunin
14.11.2016 18:13Какой смысл в таких рекордах? Чисто логическая часть может собрать виртуальный кубик за микросекунды, т.е. меряются в основном скоростью работы физического привода, который упирается в качество самого кубика — выше определенной скорости он просто развалится: либо от заклинивания, либо от дефектов пластика, либо от центробежной силы.
c_kotik
14.11.2016 18:32+1Как по мне, это довольно наглядный и доступный пример для большинства пользователей. Согласитесь — трудно найти человека, не державшего в руках этот кубик хоть раз. Тут больше вкладываются в координацию, точность работы механизмов, а не в алгоритм поиска решений.
alexkunin
14.11.2016 18:40+1Более наглядным (для меня) был бы пример универсального манипулятора (или пары манипуляторов), который и собирает кубик. Но, в таком случае, кубик был бы только одним из тестовых заданий, и вот тут уже соревновательный элемент был бы гораздо более насыщенным.
c_kotik
14.11.2016 18:45+1Это был бы следующий виток для разработок энтузиастов. Такими манипуляторами конечно не удивить — вспомнить хотя бы игру в пинг-понг с роботом. Но это всё же промышленный образец — такой в подвале из буханки хлеба не собрать) Но всё течёт, всё меняется!
Mad__Max
23.11.2016 06:18+1Не только — за микросекунды он его соберет только если в него заранее заложить цифровую модель кубика с заранее заданным расположением элементов. Но это роботу недоступно — он может только смотреть на реальный физический кубик (камерами). Причем кубик «показывают» только после запуска таймера.
Так что сначала робот должен принять набор изображений, должен все их корректно распознать (компьютерное зрение), создать виртуальную 3д модель по, «решить» ее и после этого только делать физические манипуляции с поворотами граней по рассчитанному оптимальному алгоритму.
Хотя в последних поколениях на эта тратится уже очень мало времени и основной ограничитель — механика. Но изначально это было не так и как раз подобные соревнования помогали первую часть задачи ускорить в десятки раз.
DiveSlip
14.11.2016 19:21+2Мне вот интересно, что они за кубики-рубики используют — своего ли производства или же доступные и обычным смертным?
AndreyDmitriev
14.11.2016 22:30+3Скорее всего «продвинутые» кубики для соревнований. Я купил такие своим детишкам, не самые «топовые», но примерно втрое дороже «обычных». У них ещё цвета на гранях — не наклейки, а такие пластиковые вставки. После небольшой смазки этот кубик можно довольно легко крутить одной рукой — ничего не заедает. Когда искал, встречал и более дорогие модели с приложенными смазкой и инструментами в комплекте.
DiveSlip
15.11.2016 13:19+1А какие именно, если не секрет? Я несколько раз смотрел в местных магазинах и всякий раз откладывал покупку, так как качество мне казалось не соответствующим цене. Не хочется раздражать окружающих людей скрипом.
force
15.11.2016 15:50+1Dayan Guhong считается одним из самых быстрых, при этом достаточно тихим (хотя всё равно гремит). Зато его разломать весьма тяжело при неаккуратном движении.
Могу ещё попробовать найти другой кубик, от первого попавшегося китайского производителя — он ещё тише и дешевле, но при быстрой сборки может весь разлететься по комнате.
И да, берите с цветными гранями, а не наклейками, на соревнования с такими не пустят, зато они гораздо дольше служат и веселее. :)force
15.11.2016 15:52+1Да, DaYan 5 ZhanChi — считается одним из лучших, но по отзывам более громкий. Может знающие люди подскажут, что лучше.
bueeet
15.11.2016 20:46+2В спидкуберских кубиках громкость звука при сборке зависит не от качества материала, а от конструктивных особенностей. Из названых тут Dayan Guhong и Dayan 5 ZhanChi имеются оба, первый и вправду тише себя ведет, но это заметно, если вы собираете за 30 секунд и быстрее. Также звук зависит от того, на сколько сильно затянуты винты на крестовинах и от количества смазки. Смело берите любой кубик фирмы Dayan или MoYu.
AndreyDmitriev
17.11.2016 14:19+1Я взял вот такие:
Кажется в ToysRus.
В отличие от трёхевровых кубиков у них пластиковые вставки, а не наклейки. Обошлись они мне по десять евро где-то.
Однако если «скрипучесть» — основной фактор, то я бы не стал их советовать — они довольно шумные.
Чуть дороже вот такой SpeedCube (хотя я не удивлюсь, если кубик там такой же как у меня):
По отзывам он средненький. Это уже 15 евро категория.
Если поднять планку ещё чуть выше, то надо смотреть в сторону Dayan или MoYu как ниже написали. Вообще как мне кажется, тут ситуация — как с вином — совсем дешёвые кубики — отстой, но если перепрыгнуть планку в десять евро, то дальше различия для простого обывателя будут невелики.
tas
15.11.2016 10:08+1А при сравнении время вот этого учитывали?
https://www.youtube.com/watch?v=K2slWzooD2w
AVKinc
15.11.2016 12:12+2Довольно очевидно, что тип контроллера не очень важен.
Любой микропроцессор справится с такой задачей за миллисекунды.
Так что по сути — это соревнования механики.
Когда-нибудь кто-нибудь поставит сервоприводы на вращение и соберет кубик за 50-100 миллисекунд.DrPass
15.11.2016 12:40+1> Любой микропроцессор справится с такой задачей за миллисекунды.
Вы забываете про то, что микропроцессору нужно ещё и цвета граней видеть и распознать.Norno
15.11.2016 14:04+4Цвета на гранях ему нужно увидеть 1 раз, в самом начале (кстати не совсем понятно, видел ли аппарат кубик до нажатия на кнопку), дальше он находит решение, а дальше может (и скорее всего так и делает) крутит его вслепую. Контроль того что получается уже не нужен, он и так знает что у него должно быть.
Mad__Max
23.11.2016 06:36+1Нет, до запуска таймера не видит (посмотрите видео внимательно — предыдущий рекорд камеры просто прикрыты бумажками до запуска таймера, в новом рекорде изображения с камер размыто до нераспознаваемости до момента запуска таймера). Так что не все механикой определяется — еще от скорости камер зависит(сколько времени уйдет на фиксацию хотя бы по одному качественному кадру на каждую грань и пересылку их в микроконтроллер) и скорости алгоритмов распознавания и перестройки набора картинок в электронную модель которую можно уже решать. И только потом собственно крутить.
Хотя первую часть уже так сильно оптимизировали и ускорили, что основная часть времени сейчас на работу механики уходит.
В частности самый большой скачок был при переходе с одной камеры, когда роботы оснащенные только одной камерой были вынуждены сначала несколько раз повернуть кубик целиком чтобы определить его изначальное состояние на 3 параллельно работающих камеры расположенных с разных сторон и способных определить состояние без механических движений. Ну и алгоритмы распознавания и решателя тоже в разы ускорили.
Linder666
15.11.2016 19:16Зачем видеть? Достаточно просмотреть 3/4/5 граней исходного кубика и запомнить. Недостающие грани рассчитать, это не сложно. Решается это закреплением камер перед гранями. Так что все равно в таком соревновании все упирается в механику.
А гораздо интереснее было бы работать алгоритмом сборки за минимальное количество переворотов, возможно, как с приемом, что написали выше, когда боковые грани в одном движении крутятся в разных направлениях, а средний слой остается неподвижным
pi_11_001001
15.11.2016 19:16+1Посмотрел очередного Терминатора, нигде не обыграна ловкость «рук» — в основном сила, быстрота, реакция. Например, снаряжение магазина патронами…
vaim
15.11.2016 19:16+1У меня вопрос.
Что за кубик крутят?
Производитель и модель, если кто узнал.
Очевидно, что не Rubic's
DaYan ZhanChi?bueeet
15.11.2016 21:22+2Больше похоже на MoYu AoLong V2 Stickerless 3x3x3 Pink Version.
У него больше срезаны уголки возле центральных элементов. Также на видео заметны нестандартные цвета граней: розовый вместо красного, голубой вместо синего и так далее, таких Dayan я не видел.DrPass
15.11.2016 23:12-2> MoYu AoLong V2 Stickerless 3x3x3 Pink Version
Хм. А в моё время на ценниках просто писали «Кубик Рубика»…valemak
16.11.2016 11:04Ваше время — это когда в советских магазинах не было выбора и можно было купить только отечественный ширпотрёб (в лучшем случае произведённый в странах социалистического лагеря).
Кубики Рубики, если мне не изменяет память были только двух видов — более менее сносные венгерские и плохого качества советские.
Кубиков с квадратами из цельного пластика не продавались вообще. Только с наклейками, которые достаточно быстро обдирались со временем, после чего игрушка имела жалкий и поношенный вид. Наклейки отдельно купить было нельзя — не продавались. Венгерские кубики ещё можно было крутить на время, хотя они были не спидкуберскими, а просто хорошего качества. Кубики советского производства для спидкубинга не годились от слова совсем — они заедали и при попытке собрать быстро рассыпались в хлам.
Впрочем, зачем советскому человеку качественный Кубик Рубика? В СССР соревнования по спидкубингу не проводились, практически не было информации по алгоритмам (раз в несколько лет азы можно было откопать в какой-нибудь «Технике молодёжи»). На международные соревнования тоже было не выехать (разве что после долгой волокиты в страны Восточной Европы).
Ну конечно, на картонных коробочках было просто написано «Кубик Рубика». О том что может существовать выбор, гражданам счастливого и свободного Советского Союза было лучше не знать.Azya
16.11.2016 11:51Кубиков с квадратами из цельного пластика не продавались вообще. Только с наклейками, которые достаточно быстро обдирались со временем
У меня есть кубик с цветными пластиковыми вставками, он куплен скорее всего еще во времена СССР.
DrPass
16.11.2016 12:05+1> Кубиков с квадратами из цельного пластика не продавались вообще
Почему вы так думаете? У меня он до сих пор где-то в ящике лежит. Ему лет 30, я ещё в младших классах учился, когда мне его подарили. И полагаю, папа его получил не по секретному распределению КГБ. Да, это был крутой кубик, и я не помню, чтобы у кого-то ещё во дворе был такой, но он был добыт вполне себе обычным способом, в магазине.
> В СССР соревнования по спидкубингу не проводились
Что вы подразумеваете под «соревнованиями по спидкубингу»? Официальные чемпионаты с государственной поддержкой? Не проводились, да и сейчас, насколько я знаю, у этой дисциплины с господдержкой так себе. А любительские соревнования, когда была мода на кубик, проводились, их было навалом, чуть ли в каждом втором кружке «Юный техник». Даже по телевизору пару раз показывали. И с алгоритмами я тоже не припомню проблем, да, в «Технике молодежи», копировались, переписывались.
О том, что кубики тех времён были хуже современных, я не спорю. Лыжи 1970-х тоже были попроще, чем сейчас.
> О том что может существовать выбор, гражданам счастливого
> и свободного Советского Союза было лучше не знать
Вы знаете, при всех недостатках СССР, с этим не могу никак согласиться. Как раз Советский союз лучше всего учил отличать качественное от попсы. Тогда это было жизненно необходимо, а за качеством приходилось стоять большие очереди или покупать втридорога из-под полы. Настоящий Левайс за зарплату. Пластинки за 300 рублей (полторы-две зарплаты), японский видак за 7000 (как автомобиль).
А сейчас есть существенный перекос в другую сторону — делать фетиш из мелочей с помощью рекламы и манипулирования. При всей моей любви к этой головоломке (мы реально в своё время днями с ней просиживали, тренируясь собирать на скорость, хотя и не знали термина «спидкубинг»), лично я не могу всерьёз относиться к сравнению профессиональных моделей кубиков Рубика, я явственно в них чувствую что-то неуловимо похожее на сравнение Hi-End аудиосистем. Впрочем, это моё субъективное мнение.
Vnuchok
16.11.2016 17:01+1Мне в своё время двоюродный брат из Венгрии кубик прислал… он служил там связистом. Естесственно, после его армии, мы вместе вечерами просиживали за сборкой кубика. Сначала просто в попытке собрать, а потом и на время. Вот тот, венгерский кубик, был самого лучшего качества! Приятный, легкоскользящий пластик, надёжноприклееные наклейки… И советский его аналог даже рядом не стоял по качеству. Помню в пионерском лагере у пацана был кубик… я его собрал за 10 минут! Хотя на тот момент мой рекорд был 4.34… Всё из-за перманентного заедания деталей(( в итоге вожатая забрала его у мальчишки и крутила одну и ту ж грань в одну сторону, тем самым отвернув один из центральных шурупов (да-да, именно шуруп там был). Приехав домой, я минут 40 крутил одну грань в сторону отворачивания шурупа и ничего не добился)))… в итоге решил разобрать и… И не было шурупов в венгерском кубике! Центральные квадраты там крепились гроверным соединением!
ogostos
15.11.2016 19:16+1Мне интересно в каком состоянии робот начинает собирать кубик. Ведь есть же разброс, который собирается за n шагов и другой разброс — за n +3, скажем, шагов. Что считают основой расчётов?
Vnuchok
16.11.2016 02:06-2Вот! Это тот вопрос, который я задал себе первым. И вопрос второй: может кубик собирался из заданного ранее положения? То есть, просто запрограммировали определённое количество вращений каждой грани в определённые стороны и всё?! Тогда точно — это просто соревнование механики.
force
18.11.2016 19:39+1Число бога для кубика Рубика — 20 ходов. Используемый компьютерами алгоритм (чтобы побыстрее считать) ~23 хода (могу ошибиться на пару ходов). Соответственно, конкретное состояние особо не играет. Это не люди, которые делают на порядок больше ходов и тут уже критичнее.
Linder666
21.11.2016 11:16+1Однако все равно, даже в решении с числом бога, время, затрачиваемое на решение и осмотр первоначального состояния в разы меньше времени самой сборки. Механика все равно медленнее «мозгов»
force
21.11.2016 13:00+2Да. И последние рекорды — это именно именно скорость механики. Для скорости процессора не нужен физический кубик.
Количество движений, тут сложный вопрос, особенно с учётом подобного: Обратил внимание, что робот использует хак, не сильно доступный людям — на 0:23 две противоположные грани (R+L или F+B или U+D) одновременно вращаются в разные стороны.
valemak
Обратил внимание, что робот использует хак, не сильно доступный людям — на 0:23 две противоположные грани (R+L или F+B или U+D) одновременно вращаются в разные стороны.
Вращение двух противоположных слоёв в одну сторону людьми фактически часто используется, так как эквивалентно просто вращению среднего слоя. А вот чтобы в разные стороны — во-первых человеку это крайне неудобно, во-вторых сознание спидкубера на такой приём просто не заточено.
RobosergTV
причем тут вообще убогие мешки с мясом? Кто-то из людей может решать кубик за 1-2 сек?
bueeet
На самом деле, ничего сложного в этом нет, спидкуберы используют такие движения (как спидкубер говорю). https://youtu.be/gYvCj0dpvKk?t=185 — вот на видео неоднократный рекордсмен мира показывает движение с L+R. Спидкуберы заучивают алгоритмы до автоматизма, а во время сборки на время действует мышечная память.
valemak
Если честно, как-то не заметил подобного движения. Так как я не спидкубер, то, возможно, просто не распознал.
Если не сложно, укажите конкретное время в ролике с точностью до секунды, где средний слой остаётся неподвижным, а в этот момент крайние слои одновременно вращаются в противоположные относительно друг друга стороны.