Autonomer Rubik Cube Solver

[aloC-acoC]

Hi,

Mein erstes Projekt in Sachen Roboter ist ein autonomer Roboter, welcher auf einer 5m² großen Fläsche einen Zauberwürfel mitels Kamera und Ultraschallsensor erkennt, dort hinfährt, den Würfel aufhebt und in die (auf dem Rücken befestigten) Vorrichtung legt, welche diesen dann einscannt (abfotografiert und mithilfe von Renderprogrammen erkennt) und löst.

Der Roboter soll fürs erste nur einen 3x3 Würfel, später aber auch einen 4x4, 5x5 und 6x6 Würfel, lösen können.

Teil 1. Der Lösungsalgorithmus:

Dieser Teil steht an erster Stelle, da ich ihn berreits fast fertig habe. Ich habe den Algorithmus in Java geschrieben für einen LegoMindStormsroboter. Der Algorithmus basiert im Moment auf einen integerArray mit 54 Stellen (für jedes Feld eine) und der Spiegel Methode.

Der Algorithmus wird allerdings nochmal mit dem Two Phase Algorithmus umgesetzt, da dieser schneller ist und auch 4x4 usw Würfel lösen kann.

Teil 2. Das Scannen

Mithilfe einer Handykamera werden nacheinander die 6 Seiten eingescannt, ein Renderprogramm wird hierbei die einzelnen Farben erkennen und in einer festgelegten Form abspeichern.

Teil 3. Das Lösen

Der Roboter bewegt mithilfe von 2 Greifern den Würfel. Hält der eine Greifer fest, so dreht sich nur eine Seite. Der Greifer muss hierbei um 360° drehbar sein.

Teil 4. Das Finden

Teil 4.1 Mit fester Startposition

Der Roboter scannt ab einer Ecke des 5 m² großen Feld das Feld ab, hierbei ist die StartPosition mit den Koordinaten 0/0 versehen.
Mithilfe von Ultraschallsensoren und Liverendern auf Farbunterschiede sucht sich der Roboter den Würfel, fährt hin, greift ihn scannt ihn und löst ihn.

Teil 4.2 Mit variabler Startposition

Hierbei wird eine Fläsche von ca.25m² genommen, da der Roboter von seiner Startposition jeweils 5m (als Radius) nimmt und dort den Würfel sucht.


Geplante Zeit: 1 Jahr (aufgrund von laufender Ausbildung und wenig Erfahrung in Sachen Robotik)

Budget: 500€

Weitere Ziele: wiederverwendbarer Roboter für andere Ziele.

Meilensteine=Teile

Teil 1: Deadline (nach Spiegelmethode) in 3 Wochen.

Über Anregungen, Hilfe(stellungen) und Literaturtipps, sowie Kritik (am Plan) würde ich mich freuen.

[HannoHupmann]

Alle Aufgaben wurden schon mal gelöst. Insbesondere was das Lösen eines cubes angeht gibt es schon Roboter die das können. Allerdings ist hier zu beachten, dass die Mechanik für das drehen und greifen des Würfels nicht ohne ist. Hier kommt es auf Präzision an, sonst lässt sich der Würfel nicht drehen und verkanntet. Wird also eine mechanische Herausforderung.

Eine Plattform zu bauen die herum fährt ist relativ simpel.
Einen Greifer zu bauen der den Cube greift ist etwas schwieriger.

Ich sehe hier einen Roboter der einen nicht zu verachtenden Mechanik-Part hat und in diesen wird man viel Zeit und auch etwas Geld investieren müssen. Die Frage sind dabei:
1) Welch Werkzeuge stehen zu Verfügung?
2) Auf welche Maschinen kann zurückgegriffen werden?
3) Kommt man ohne teure Frästeile aus oder kann man diese kostengünstig fertigen?
4) Lassen sich Komponenten von der Stange nehmen?
5) Reichen Modellbau Servos aus um den Würfel zu greifen, zu positionieren und genau genug zu drehen?

usw.

[aloC-acoC]

Das die Aufgaben schon mal gelöst wurden ist klar Insbesondere weil ich diesen bereits gelöst habe.
Ich habe hierfür eine fertige Bauanleitung und einen hoffnungslos veralteten NXT verwendet (welcher ab und zu einfach "vergessen" hat welches der nächste Schritt ist, obwohl es beim Versuch zuvor schon funktioniert hat): http://hackedgadgets.com/wp-content/...ube_solver.jpg

So in der Art habe ich mir die Greifer für das Lösen vorgestellt:
http://sutas.eu/wp-content/gallery/p...drk_scaled.png

Zu 1)
Im Moment habe ich nur einen Lötkolben zur Verfügung, weitere Werkzeuge können ausgeliehen werden.

Zu 2)
Keine. Wobei ich vieleicht in die Werkstatt meiner Ausbildung komme (andere Abteilung), dort stehen Bohrer, Fräsmachienen, etc.

Zu 3)
Da bin ich mir noch nicht sicher. Gerade was die Halterung des Würfels angeht...

Zu 4)
Die Roboterplattform, der Ultraschallsensor und die Kamera können von der Stange genommen werden. Beim Greifarm bin ich mir nicht sicher.

Zu 5)
Ich bin mir sicher, dass das geht. Denn ich habe es berreits mit einen Lego NXT-hinbekommen.

[aloC-acoC]

Kleines Update,
Der Lösungsalgorithmus und der LegoMindstorms löser ist fertig, ein Video gibt es nicht da Gruppenmitglieder dagegen waren (und mir der Roboter nicht gehört).
Nächster Schritt wäre es den eigentlichen Roboter zu bauen.