สรุปหุ่นยนต์เล่นลูกบิด

สรุปหุ่นยนต์เล่นลูกบิด
วันเสาร์ที่จะถึงนี้ได้รับมอบหมายให้นำหุ่นยนต์ที่สามารถเล่นลูกบิดได้
ไปโชว์ที่งานถนนเทคโนโลยี ก็เลยต้องทำสรุปหลักการการทำงานของหุ่นยนต์คร่าวๆ

หัวข้อโครงงาน เดอะเทอร์มิเนเตอร์: หุ่นยนต์แก้ปัญหาลูกบิด
                          (The Terminator: Robotic Rubik Solver)

ผู้วิจัย : นายเนมินทร์ สุขเสน นายสรุจ พันธุ์จันทร์ นายนวคุณ ศรีบาง นายทินกร ภูสีดิน และนายศุภชัย ไชยสงคราม

อาจารย์ที่ปรึกษา : รศ.ดร.สยาม เจริญเสียง และดร.อาบทิพย์ ธีรวงศ์กิจ

 

บทนำ

ลูกบิดเป็นเกมการละเล่นที่สนุกสนานมีส่วนช่วยในการพัฒนาสมองของผู้เล่น ซึ่งการพัฒนาหุ่นยนต์ให้สามารถเล่นลูกบิดเช่นเดียวกับมนุษย์ได้นั้นมีส่วนประกอบดังต่อไปนี้ ระบบวิชันทำหน้าที่เสมือนดวงตา ระบบคอมพิวเตอร์ทำหน้าที่เสมือนสมอง ระบบแขนกลทำหน้าที่เสมือนแขนและนิ้วมือ จากการทดลอง หุ่นยนต์สามารถทำงานได้ถูกต้อง และเล่นลูกบิดได้เสร็จภายในเวลา 14 นาที

ปัญหา

ลูกบิดขนาด 3x3x3 รูปทรงสี่เหลี่ยมจะมีทั้งหมด 6 หน้าด้วยกัน แต่ละหน้าหมุนได้ 3 แบบรวม 18 แบบทำให้ลูกบิดสามารถสลับสับเปลี่ยนหน้าได้ถึง 8!x3⁸x12!x2¹⁰ แบบหรือประมาณ 43 ล้านล้านล้านแบบ

แนวทางการวิจัย

ทีมงานได้ออกแบบแขนกลที่มีองศาอิสระ 4 องศาเคลื่อนที่อยู่บนระนาบ 2 มิติ ที่ปลายแขนกลติดตั้งกริปเปอร์ซึ่งสามารถหมุน และจับลูกบิดได้ จากรูปร่างที่ออกแบบนี้เองทำให้ตัวแขนกลสามารถเข้าถึงลูกบิดได้ 2 หน้า กระบวนการที่หุ่นยนต์ใช้แก้ปัญหาลูกบิดประกอบด้วนขั้นตอน 3 ขั้นตอนดังนี้

1.        อ่านสีทั้ง 6 หน้าของลูกบิดด้วยระบบวิชัน

2.        ประมวลผลรูปแบบการบิด ด้วยระบบคอมพิวเตอร์ ซึ่งจะได้ท่าทางในการบิดประมาณ 100 ครั้ง

3.        เมื่อได้ท่าทางในการบิดและหน้าที่บิดต้องทำการหมุนหน้านั้นให้มาอยู่หน้าที่แขนกลสามารถเข้าถึงได

4.        ทำซ้ำข้อ 3 จนกระทั่งการบิดเสร็จสิ้น

                 

ผลที่คาดหมาย

หุ่นยนต์สามารถแก้ปัญหาลูกบิดได้โดยอัตโนมัติ อย่างถูกต้อง

เอกสารอ้างอิง

 [1] Craig, J.J., Introduction to robotics: mechanics and control. 2004: Prentice Hall.

[2] Corke, P.I., A Robotics Toolbox for MATLAB. IEEE Robotics and Automation Magazine, 1996. 3: p. 24-32

ดาวน์โหลด PDF ได้ที่นี่