Lego EV3 rozwiązywanie kostki Rubika w 98 sekund

Rozwiązywacz kostki Rubika stworzony z zestawu EV3 jest super szybki, potrafi rozwiązać dowolnie ustawioną kostkę Rubika w około 98 sekund.

Kod programu wygląda tak ( stworzony na zmodyfikowanych bloczkach EV3)

Poniżej filmik wyświetlający zwinność z jaką robot rozwiązuje swoje zadanie. 



Pełen zestaw klocków i modułów które są w stanie zrealizować takiego robota przedstawiony jest poniżej:

Kompletna instrukcja złożenia dostępna pod linkiem:
http://mindcuber.com/mindcub3r/MindCub3r-v1p0.pdf

Wytrzymałość klocków LEGO Beam

W pracy Tristana Lostroha przeanalizowano wytrzymałość klocków lego - fragmentów zwanych beams na siłę działającą prostopadle do klocka. Przyłożenie siły przedstawiono na poniższym rysunku:

Wytrzymałość pojedynczego klocka na naprężenie w układzie w którym piny są skierowane w osi góra-dół:

• 140 N
• 137 N
• 141 N 

Po takim teście klocek wygląda w następujący sposób:

Wytrzymałość klocka na naprężenie w układzie z pinami horyzontalnie

• 218 N
• 215 N
• 213 N

Efekt końcowy

Wytrzymałość klocka na rozciąganie

• 843 N
• 853 N
• 856 N

Przeanalizowano również zależność wytrzymałości połączeń: 

Zależność liczby połączonych pinów jest w przybliżeniu liniowa z siłą potrzebną do zniszczenia połączenia. Przy połączeniu 5 pinów potrzeba aż 250 N siły aby je zerwać. 

Klocki Lego Beam są bardzo wytrzymałe - biorąc pod uwagę ich niewielką masę. Aby złamać klocek potrzeba mniej więcej 200 N czyli aby złamać je w rękach trzeba około 20 kilogramów - to bardzo duża wartość - praktycznie żadne dziecko nie jest w stanie złamać takiego klocka w rękach.  Aby doprowadzić je do stanu takiego jak poniżej trzeba użyć specjalnych maszyn.

Specyfikacja techniczna Lego Mindstorms EV3

Lego EV3 posiadają w zestawie różnorodne sensory, można je również rozszerzyć o ofertę innych firm.

Oto lista sensorów wraz z ich funkcjami:

1. Dwa duże serwomotory
   
   
   
   

   	EV3 Duży Silnik
   Informacja zwrotna	dokładność 1 stopnia
   Liczba obrotów na minutę	160 to 170 RPM
   Moment siły przy obrotach	0.21 N*m (30oz*in)
   Moment siły bez ruchu	0.42 N*m (60oz*in)
   Masa	76 g

2. Jeden mały serwomotor 
   
   
   

   Informacja zwrotna	dokładność 1 stopnia
   Liczba obrotów na minutę	240 to 250 RPM
   Moment siły przy obrotach	0.08 N*m (11oz*in)
   Moment siły bez ruchu	0.12 N*m (17oz*in)
   Masa	36 g

3. Sensor ultradźwiękowy
   
   
   

   Zasięg	3-250 cm
   Dokładność pomiaru	1cm

4. Sensor dotyku
   
   
   

   Długość w pozycji domyślnej	43 mm
   Długość naciśniętego przycisku	39 mm

5. Sensor koloru
   
   
   
   

   pomiar	odbicie światła czerwonego, oświetlenie otoczenia, kolor
   wykrywane kolory	8 (bezbarwny, czarny, niebieski, zielony, żółty, czerwony, biały. brązowy)
   częstość próbkowania	1,000 Hz
   Zasięg pomiaru	15mm -  50mm

6. Sensor żyroskopowy
   
   
   

   Dokładność pomiaru kątów	+/- ３°
   Maksymalna szybkość obrotu	max 440 stopni/sekundę
   Częstotliwość próbkowania	1,000 Hz

   
   Jakie roboty? Więcej na stronie:
   
   http://robotyispolka.pl/jakie-roboty-

Zużycie prądu przez Lego Mindstorms

Układ pomiarowy

Układ do pomiaru mocy zużywanej przez EV3 składa się z regulowanego zasilacza Korad. Wykorzystano dwie świeżo naładowane baterie z napięciami 8.2 V oraz 8.33 V. Aby lepiej sprawdzić zachowanie przy częściowo rozładowanych bateriach użyto również napięć 9V, 8.2 V, 7.5 V oraz 5V

Sprawdzone miały być następujące rzeczy, reszta powinna być stała gdyż EV3 miały wyłączone WiFi oraz Bluetooth.

Moc spoczynkowa (Idle Power) - testowane mierząc napięcie przy starcie EV3 oraz wtedy gdy nie ma uruchomionego żadnego programu i nie jest podłączone kablem USB.

Silniki bez obciążenia ( Motors running free). Zgodnie z zdjęciem silniki nie miały żadnego obciążenia i miały swobodę obracania się. 

Silniki pod obciążeniem Dodano klocki LEGO aby silniki miały maksymalne obciążenie

Sensory  Zmierzono pobór mocy przez każdy z sensorów osobno

Computation.  Zmierzono również losowe obliczenia bez wykorzystywania silniczków czy sensorów

Dane

Dane były ręcznie spisane na kartę z odczytu ekranu zasilacza. Poniżej przedstawiona jest tabelka natężenia z różnymi napięciami. 

Analiza danych

5V . Pierwsza ciekawostka - EV3 działa pod napięciem 5V i jeżeli natężenie jest odpowiednie to również jest w stanie poruszać silnikami

Uruchamianie i działanie. Przy starcie jest pobór mocy 180mA a później 104 mA. 

Małe silniki  Mniejsze silniki nie pobierają istotnie mniej mocy od większych

Obiążenie silników  Pod największym obciążeniem z 3 silnikami pod największym obciążeniem EV3 pobiera aż 2.6 A !!

Sensory.  Czujniki pobierają minimalne ilości prądu - dlatego można je bez przeszkód wykorzystywać w projektach 

Obliczenia.  Obliczenia nie zużywają zbyt dużo prądu - moc zużywana na niej jest porównywana z mocą spoczynkową urządzenia

Wniosek

Minimalizacja zużycia prądu  Najwięcej prądu zużywają silniki, podczas gdy samo urządzenie lub urządzenie z sensorami zużywa mało energii. 

http://robotyispolka.pl/jakie-roboty-