Rubikova kostka je pro většinu lidí výzva na minuty, někdy i hodiny. Pro roboty? Dříve to byla záležitost několika desetin sekundy. Jenže teď studenti Junpei Ota, Aden Hurd, Matthew Patrohay a Alex Berta nastavili laťku výš. Jejich zařízení využívá pokročilou strojovou vizi, vlastní algoritmy pro řešení a průmyslový hardware s extrémní přesností.

Výsledkem je robot, který kostku analyzuje, spočítá nejlepší řešení a bleskurychle ji složí dřív, než lidský mozek zaregistruje pohyb.

Od nápadu ke světovému rekordu

Příběh Purdubik’s Cube nezačal v luxusní laboratoři. Tým studentů se dal dohromady díky programu Co-op Education na Purdue, který propojuje studenty s reálnou praxí ve firmách. Tam se poznali a položili základ nejen technické spolupráce, ale i přátelství.

„Bez Co-op programu bychom se nejspíš nikdy nesetkali,“ říká Hurd. „Pomohl nám rozvinout dovednosti i získat potřebné zdroje pro náš projekt.“

Někteří členové dokonce investovali vlastní vydělané peníze z praxe, aby prototyp vznikl. Pomohla i podpora univerzity a sponzorů – třeba firmy Kollmorgen, která dodala precizní motory pro extrémně rychlé otáčky.

Inspirace a odhodlání

Pro studenta Matthewa Patrohaye to byl osobní cíl. Už na střední škole viděl video, kde studenti z MIT složili kostku za 380 milisekund. „Říkal jsem si, že bych to jednou chtěl překonat,“ vzpomíná. „A teď se to povedlo – dokonce mnohem rychleji.“

Vítěz soutěže SPARK a rekordman

Poprvé se robot představil veřejnosti na studentské soutěži SPARK, kterou každoročně pořádá katedra elektrotechniky na Purdue. Tým zvítězil a pokračoval v dalším vývoji. Každý komponent byl laděn k dokonalosti – barevné senzory, algoritmy, motorické profily.

Kostka je snímána kamerami, řešení je vypočítáno během zlomků milisekund a následně je každý tah proveden s maximální přesností a zrychlením. Celý systém běží na průmyslové řídicí platformě se sub-milisekundovou odezvou.

Interaktivní robot, který vás zrcadlí

Projekt má i zábavnou interaktivní stránku. Kostka může být propojena přes Bluetooth, uživatel ji zamíchá v ruce a robot sleduje každý tah – a pak ji okamžitě složí zpět.

Nejde tedy jen o rekord. Studenti vytvořili systém, který propojuje reálný pohyb, software a hardware v reálném čase.

Inženýrský zázrak ve zlomku sekundy

Zatímco lidské mrknutí trvá 200–300 ms, tento robot to zvládne za 103 ms. „Dřív než vůbec zaznamenáte pohyb, je hotovo,“ říká Patrohay.

Podle mentora týmu profesora Hyuna jde o víc než jen rekord. „Je to ukázka, co je možné, když skloubíte algoritmy, robotiku a řízení do jednoho extrémně efektivního systému. Přibližujeme se tomu, jak fungují přírodní systémy – rychle, přesně, koordinovaně.“

Vedoucí katedry elektrotechniky, profesor Milind Kulkarni, dodává:
„Tohle je přesně to, proč existují inženýrské školy. Čtyři studenti během pár měsíců porazili světovou špičku. Jsme na ně nesmírně hrdí.“