Rubik’s Cube Solver

Auszüge aus der Projektarbeit

Die Aufgabenstellung

Konstruieren eines Rubik’s Cube Solver. Ein Rubik’s Cube 3×3 Zauberwürfel soll, vorher beliebig verdreht, in eine Hubvorrichtung gelegt werden können. Diese Hubvorrichtung fährt nach dem Betätigen eines Knopfes ein. Nun wird der Rubik’s Cube mit vier Parallelgreifern jeweils an den mittlernen Steinen gegriffen. Durch eine Kamera werden die einzelnen Seiten des Würfels gescannt. Diese Daten werden ausgewertet und es wird ein Lösungsalgorithmus erstellt. Die Greifer drehen die einzelnen Seiten des Würfels anhand des zuvor erstellten Lösungsalgorithmus. Nachdem der Zauberwürfel gelöst wurde, d.h. alle Farben des Würfels auf den jeweils sechs Seiten gleich sind, wird der Rubik’s Cube durch die Hubvorrichtung ausgehoben.

Mechanische Konzeptionierung

Dadurch, dass von vornherein festgelegt wurde, dass der Rubik`s Cube Solver jeden handelsüblichen Rubik`s Cube mit der Größe 3×3 lösen soll, kann man die Greifer nicht so ausführen, dass der Rubik`s Cube an seitlichen Bohrungen gegriffen wird. Diese Bohrungen sind ausschließlich bei besonderen, modifizierten Speedcubes vorhanden und kommen bei diesem Projekt nicht in Frage. Während einer Internetrecherche nach geeigneten Greifmechanismen wurde schnell klar, dass der Rubik`s Cube am einfachsten mit Parallelgreifern gegriffen werden kann. Die Anzahl der Greifer wird dabei auf vier festgelegt, da durch den Hubmechanismus, an zwei der sechs Seiten kein Platz für zusätzliche Greifer vorhanden ist. Im Folgenden werden verschiedene Lösungsansätze für Dreh- und Greifmechanismen betrachtet.

Konstruktion

Zu Beginn wurde das Konzept, dass in Punkt 6.1.1 ausgewählt wurde, in das 3D CAD Programm Siemens NX11 übertragen, um dort die groben Abmaße der Baugruppe festzulegen. Mit diesen Abmaßen können nun Berechnungen wie z.B. für die Greifkraft durchgeführt werden. Außerdem wurde bestimmt, dass die meisten Bauteile mit einem 3D-Drucker gefertigt werden. Das hat den Vorteil, dass der Geometrie der Bauteile kaum Grenzen gesetzt sind und dies die Konstruktion vereinfacht. Zudem sind die Bauteile kostengünstiger, da diese auf einem 3D-Drucker gedruckt werden können und somit Gewicht gespart werden kann.

Projektvideo