普渡大學研發機器人 創下破解魔方新紀錄

學生們設計的破解魔方機器人。普渡大學

普渡大學Elmore家族電機與電腦工程學院學生(左起)Matthew Patrohay、Aden Hurd、Junpei Ota和學院院長Milind Kulkarni合影。普渡大學

普渡大學一支學生團隊最近研發出機器人,刷新了一項健力士世界紀錄:僅用0.103秒就解開了魔方,約是之前紀錄的三分之一時間。

這項新的紀錄並非僅僅透過製造一個移動速度更快的機器人來實現,而是結合了高速但低解析度的攝影系統、一個強化結構設計的魔方,以及一種在魔方競技圈中廣受人類高手喜愛的特殊解法技巧。

魔方機器人競賽自2014年開始出現,當時一個使用樂高(Lego)Mindstorms零件和三星Galaxy S4組成的機器人Cubestormer 3,在3.253秒內解開魔方。去年5月,日本三菱電機的工程師們憑藉一款機器人,在0.305秒內解開魔方,該紀錄保持近一年,直到普渡大學Elmore家族電機與電腦工程學院,由Junpei Ota、Aden Hurd、Matthew Patrohay和Alex Berta組成的團隊,今年5月創新紀錄。

為了將機器人解開魔方的紀錄縮短到半秒以內,需要放棄使用樂高零件,改用工業馬達等優化組件。

普渡團隊生首先提升的是機器人將打亂的魔方進行視覺化的速度。於是該團隊使用兩個來自Flir的高速機器視覺相機,解析度僅720×540像素,分別對準魔方的相對角落。每台相機能同時看到三個面,曝光時間短至10微秒。接著採用客製化的影像偵測系統,相機感光零件只聚焦非常小的區域,每台相機視野中僅有128×124像素的裁切區域,從而減少資料傳輸量。來自感測器的原始資料直接發送到高速色彩檢測系統,透過在每個方塊更小的取樣區域內,利用RGB測量方法快速判斷顏色,速度甚至比AI影像辨識還快。本報訊

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