Проекты

Робот, собирающий кубик Рубика

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Интеллектуальные робототехнические системы, беспилотные аппараты» среди работ учащихся 10−11 классов

Направление работы: Робототехника, Моделирование, Автоматика
Авторы работы: ГБОУ Школа № 2009
Предметы: Информатика
Классы: 11 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» 18−20 апреля 2019 года

Цель

Создание наглядной робототехнической конструкции, превосходящей человека в решении логических задач.

Задачи

  • Изучение истории головоломки «Кубик Рубика», соревнований по сборке этой головоломки.
  • Изучение научных работ по реализации Алгоритма Бога.
  • Поиск аналогичных конструкций.
  • Создание робототехнической конструкции и скетча для Arduino.
  • Отладка устройства.
  • Презентация проекта.

Описание

Было создано уникальное роботизированное устройство, которое собирает кубик Рубика быстрее, чем мировые рекордсмены. Во время работы над проектом изучили алгоритмы сборки кубика Рубика, работы по реализации Алгоритма Бога. Алгоритм Min Two Phase Algorithm (Herbert Kociemba's alghoritm) − на данный момент самый совершенный алгоритм для сборки кубика Рубика. Также при использовании программы проектирования CAD были разработаны 3D-модели креплений и корпуса и напечатаны на 3D-принтере. Была создана электрическая схема для подключения всех компонентов и управления приводами, создана уникальная конструкция для демонстрации преимущества роботов в вычислительных процессах и выполнения механической работы.

Результат

Была создана уникальная роботизированная конструкция для сборки кубика Рубика. Скорость сборки – 2 секунды. Для решения логической задачи правильной сборки кубика применялась реализация Алгоритма Бога. Автору удалось создать механизм, который по скорости решения логической задачи превосходит человека.

Оснащение и оборудование

  • Микроконтроллер Arduino Uno.
  • Шаговые двигатели Nema 17 (6 шт.).
  • Драйверы к шаговым двигателям DRV 8825.
  • Пластик для 3D-печати.
  • Компьютер.

Перспективы использования результатов работы

Планируются усовершенствование каркаса робота, настройка камеры и создание приложения для удобной эксплуатации.

Награды/достижения

  • Московский городской конкурс исследовательских и проектных работ, муниципальный тур – призёр.
  • Конференция научно-исследовательских и проектных работ школьников «Шаг в исследование» – диплом III степени.

Особое мнение

«Необходимо произвести некоторые доработки, например: моделирование более устойчивой конструкции для фиксации кубика, добавление возможности изменять скорость вращения лапок, улучшение программного кода, использование камеры. Проект «Инженерный класс в московской школе» дал возможность мне заняться любимым направлением и, главное, реализовать задуманное, сделать работающее устройство. Желание участвовать в конференции «Инженеры будущего» помогло сосредоточиться на поставленной цели и в кратчайшие сроки добиться успеха»