Di dalam robot pemecah Kubus Rubik tercepat di dunia.

Mesin pemecah Kubus Rubik yang dibuat oleh sekelompok mahasiswa telah mencetak rekor dunia . Foto: Disediakan oleh tim .

Sekelompok mahasiswa Universitas Purdue baru-baru ini mencetak Rekor Dunia Guinness baru dengan robot yang mereka rancang sendiri, yang mampu menyelesaikan Kubus Rubik hanya dalam 0,103 detik. Ini tiga kali lebih cepat dari rekor sebelumnya yang dipecahkan oleh robot lain.

Di balik rekor tersebut bukanlah robot yang bergerak lebih cepat. Tim mahasiswa tersebut menggabungkan sistem kamera berkecepatan tinggi tetapi beresolusi rendah, sebuah Rubik's Cube yang dirancang khusus untuk meningkatkan daya tahan, dan teknik pemecahan khusus yang populer di kalangan pemecah Rubik's Cube cepat.

Faktor pembeda utama dibandingkan dengan para pesaing.

Perlombaan untuk membangun robot pemecah Kubus Rubik dimulai pada tahun 2014, ketika sebuah robot yang dirakit dari kit Lego Mindstorms dan menggunakan ponsel Samsung Galaxy S4 berhasil memecahkan Kubus Rubik hanya dalam 3,253 detik. Pada Mei 2024, para insinyur di Mitsubishi Electric di Jepang mengklaim rekor dunia dengan robot yang memecahkan Kubus Rubik dalam 0,305 detik.

Untuk menurunkan waktu penyelesaian Rubik's Cube oleh robot hingga kurang dari setengah detik, tim tersebut meninggalkan penggunaan komponen Lego dan sebagai gantinya menggunakan komponen yang dioptimalkan seperti motor industri. Namun, untuk mencapai angka 0,103 detik, tim Purdue menyempurnakan kecepatan di mana robot mereka dapat "melihat" susunan Rubik's Cube.

Para pemecah Kubus Rubik yang cepat dapat mengamati kubus sebelum penghitung waktu dimulai. Namun, penghitung waktu juga akan memperhitungkan waktu yang dibutuhkan robot untuk mengidentifikasi lokasi setiap kotak berwarna pada sisi-sisi kubus.

Kelompok mahasiswa tersebut menggunakan dua kamera penglihatan mesin berkecepatan tinggi dari Flir, dengan resolusi hanya 720x540 piksel, yang ditempatkan di sudut berlawanan dari Kubus Rubik. Setiap kamera dapat secara bersamaan mengamati tiga sisi kubus dalam satu pengambilan gambar yang hanya berlangsung selama 10 mikrodetik.

Teknologi pengenalan warna robot yang sangat cepat. Foto: Disediakan oleh penulis.

Kamera konvensional masih membutuhkan waktu untuk memproses data dari sensor dan mengubahnya menjadi gambar digital. Namun, Kubus Purdubik, robot yang dibuat oleh kelompok mahasiswa tersebut, menggunakan sistem pengenalan gambar khusus yang sepenuhnya melewati langkah pemrosesan gambar ini.

Sistem ini berfokus pada area yang sangat kecil (128x124 piksel) di dalam bingkai yang direkam oleh setiap kamera, sehingga mengurangi jumlah data yang perlu diproses. Data mentah dari sensor dikirim langsung ke sistem deteksi warna berkecepatan tinggi, yang menggunakan nilai RGB dari area sampel yang lebih kecil untuk menentukan warna lebih cepat daripada metode konvensional maupun metode berbasis AI.

Meskipun metode ini kurang stabil, metode ini dapat memastikan persyaratan utama kelompok terpenuhi. "Bahkan jika akurasinya hanya 90%, itu masih cukup baik. Yang benar-benar kami butuhkan adalah kecepatan," ujar Patrohay, seorang mahasiswa dalam kelompok tersebut.

Optimalkan seluruh sistem.

Patrohay berpendapat bahwa setiap robot pemecah rekor sebelumnya biasanya hanya meningkatkan satu fitur unggulan. Robot karya tim mahasiswa MIT (2018) berfokus pada penggunaan perangkat keras industri berkinerja tinggi. Tim Mitsubishi Electric memilih motor listrik khusus, yang dioptimalkan untuk memutar setiap sisi Kubus Rubik.

Sementara itu, tim Purdue memilih perangkat lunak yang sudah tersedia untuk mengoptimalkan seluruh sistem, mulai dari kamera dan pemrosesan gambar hingga perangkat keras dan algoritma pemecahan masalah. Mereka menggunakan Rob-Twophase karya Elias Frantar, sebuah algoritma pemecahan Kubus Rubik yang dirancang khusus untuk robot, yang memungkinkan mereka memanfaatkan kemampuan khusus seperti memutar kedua sisi Kubus Rubik secara bersamaan.

Kelompok tersebut juga menggunakan teknik yang memungkinkan mereka untuk mulai memutar satu sisi Kubus Rubik sebelum menyelesaikan putaran sisi lainnya yang tegak lurus dengannya. Metode ini menghemat banyak waktu, tetapi berisiko merusak atau bahkan menghancurkan Kubus Rubik jika waktunya salah atau terlalu banyak tenaga yang digunakan. Oleh karena itu, para siswa harus lebih lanjut memodifikasi Kubus Rubik agar tahan terhadap gaya dan dapat beroperasi dengan lancar menggunakan teknik ini.

Menurut peraturan World Rubik's Cube Association (WCA), peserta dapat menyesuaikan Rubik's Cube mereka, selama masih dapat berputar dan berfungsi seperti kubus standar, dengan 9 kotak berwarna di setiap sisi, dan 6 sisi dengan 6 warna berbeda. Pemain dapat menggunakan bahan selain plastik, tetapi bagian berwarna harus memiliki tekstur permukaan yang sama.

Enam motor seperti ini akan dipasang di sisi-sisi yang tersisa, bertugas memutar Kubus Rubik. Foto: Disediakan oleh penulis.

Untuk meningkatkan daya tahan, tim Purdue meningkatkan struktur internal Kubus Rubik dengan versi cetak 3D khusus menggunakan resin nilon SLS yang lebih kuat. Pelumasan dan tegangan yang ditingkatkan secara bersamaan membantu mengurangi rotasi berlebihan dan meningkatkan kontrol.

Kubus Purdubik menggunakan enam motor yang terpasang pada poros logam yang terletak di tengah setiap sisi Kubus Rubik. Setelah bereksperimen dengan berbagai metode, tim memilih untuk menggunakan sistem pergerakan trapesium sehingga robot dapat secara tepat menyelaraskan setiap sisi saat berhenti.

Patrohay yakin Purdubik bisa memecahkan rekornya sendiri jika Kubus Rubik lebih tahan lama dan terbuat dari bahan selain plastik. "Jika Anda membuat Kubus Rubik khusus yang seluruhnya terbuat dari komposit serat karbon, saya pikir itu akan tahan terhadap kecepatan yang lebih tinggi. Itu akan memungkinkan Anda untuk mempersingkat waktu lebih jauh," katanya.

Sumber: https://znews.vn/ben-trong-robot-giai-rubik-nhanh-nhat-the-gioi-post1557575.html