Como Construir e Programar um Solucionador de Cubos de Lego Mindstorms EV3 Rubik
Você já se perguntou como resolver um cubo de Rubik? Você já quis construir seu próprio robô que pode fazer isso por você? Se você tiver um conjunto Lego Mindstorms EV3, poderá criar seu próprio solucionador de cubo de Rubik usando algum software e instruções simples. Neste artigo, mostrarei como construir e programar um solucionador Lego Mindstorms EV3 Rubik's Cube usando o software MindCub3r desenvolvido por David Gilday. Você aprenderá o que é Lego Mindstorms EV3, o que é um solucionador de cubo de Rubik, por que você deve construir e programar um, o que você precisa para começar, como seguir as instruções de construção e programação e quais benefícios e desafios você pode esperar deste projeto.
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Introdução
O que é o Lego Mindstorms EV3?
Lego Mindstorms EV3 é um kit de robótica que permite criar e programar seus próprios robôs usando peças Lego, motores, sensores e uma peça programável chamada peça EV3. Você pode usar o software Lego Mindstorms EV3 ou outras linguagens de programação como Python ou C++ para escrever seus próprios programas para seus robôs. Você também pode usar o aplicativo Lego Mindstorms em seu smartphone ou tablet para controlar seus robôs sem fio. O Lego Mindstorms EV3 é adequado tanto para iniciantes quanto para especialistas, pois oferece infinitas possibilidades de criatividade e aprendizado.
O que é um solucionador de cubo de Rubik?
O solucionador do Cubo de Rubik é um dispositivo que pode resolver automaticamente o conhecido quebra-cabeça do Cubo de Rubik. Um cubo de Rubik é um quebra-cabeça 3D que consiste em 26 cubos menores dispostos em uma grade 3x3x3. Cada face do cubo tem uma das seis cores: branco, amarelo, vermelho, verde, azul ou laranja. O objetivo do quebra-cabeça é girar os cubos menores até que cada face do cubo tenha apenas uma cor. Um solucionador de cubo de Rubik usa sensores para escanear as cores do cubo, um algoritmo para encontrar a solução ideal e motores para manipular o cubo até que seja resolvido.
Por que construir e programar um solucionador de cubo de Lego Mindstorms EV3 Rubik?
Construir e programar um solucionador Lego Mindstorms EV3 Rubik's Cube é um projeto divertido e recompensador que pode ajudá-lo a desenvolver suas habilidades em robótica, programação, engenharia e resolução de problemas. Você aprenderá como usar diferentes sensores, motores e blocos para criar um robô complexo e funcional. Você também aprenderá como usar um algoritmo eficiente para resolver um quebra-cabeça desafiador. Você poderá impressionar seus amigos e familiares com a capacidade do seu robô de resolver o cubo mágico em segundos. Você também poderá personalizar seu robô e experimentar diferentes configurações e recursos.
Requisitos
Lego Mindstorms EV3 Home ou Conjunto Educacional
Para construir e programar um solucionador de Cubo de Rubik Lego Mindstorms EV3, você precisará do conjunto Lego Mindstorms EV3 Home (item 31313) ou dos conjuntos Lego Mindstorms EV3 Education Core e Expansion (itens 45544 e 455 60). Você pode comprar esses conjuntos online ou na loja Lego local. Você também precisará de um computador com o software Lego Mindstorms EV3 instalado ou um smartphone ou tablet com o aplicativo Lego Mindstorms baixado. Você também precisará de quatro pilhas AA para o bloco EV3.
Software MindCub3r e Instruções
Para programar o seu solucionador de cubos mágicos Lego Mindstorms EV3, você precisará do software MindCub3r desenvolvido por David Gilday. Este software inclui o programa executável que roda em seu bloco EV3, bem como o arquivo de projeto que contém o código-fonte e as instruções de construção. Você pode baixar o software MindCub3r gratuitamente em . Você também encontrará instruções detalhadas sobre como instalar e usar o software no mesmo site.
Um cubo de Rubik padrão 3x3
Claro, você também precisará de um Cubo Mágico 3x3 padrão para testar seu robô. Você pode usar qualquer marca ou modelo de Cubo Mágico, desde que tenha o tamanho e as cores padrão.O software MindCub3r foi projetado para funcionar com cubos de Rubik com faces brancas, amarelas, vermelhas, verdes, azuis e laranja. Se o seu cubo tiver cores diferentes, você precisará modificar o bloco RGB do sensor de cores no programa MindCub3r para corresponder às cores do seu cubo.
Instruções de construção
Baixe e instale o bloco Color Sensor RGB
O primeiro passo para construir seu solucionador Lego Mindstorms EV3 Rubik's Cube é baixar e instalar o bloco RGB do sensor de cores. Este é um bloco personalizado que permite ler os valores RGB das cores detectadas pelo sensor de cores EV3. Você precisará deste bloco para escanear as cores do seu cubo de Rubik com precisão. Para baixar e instalar o bloco RGB do sensor de cores, siga estas etapas:
Vá para e baixe o arquivo chamado "ColorSensorRGB.ev3b".
Abra o software Lego Mindstorms EV3 em seu computador e vá em "Ferramentas" > "Importação de blocos" > "Importar".
Selecione o arquivo "ColorSensorRGB.ev3b" e clique em "Abrir".
Você deve ver uma mensagem dizendo "Bloco importado com sucesso". Clique OK".
Agora você deve ver o bloco RGB do sensor de cores em sua paleta de programação em "Meus blocos".
Baixe e instale o arquivo de projeto MindCub3r e o programa executável
O próximo passo é baixar e instalar o arquivo de projeto MindCub3r e o programa executável. O arquivo de projeto contém o código-fonte e as instruções de construção do seu robô. O programa executável é um programa pronto que você pode executar em seu bloco EV3 sem nenhuma modificação. Para baixar e instalar o arquivo de projeto MindCub3r e o programa executável, siga estas etapas:
Vá para e baixe o arquivo chamado "MindCub3r-v2p2.ev3".
Abra o software Lego Mindstorms EV3 em seu computador e vá em "Arquivo" > "Abrir Projeto".
Selecione o arquivo "MindCub3r-v2p2.ev3" e clique em "Abrir".
Você deve ver um projeto chamado "MindCub3r" em seu navegador de projeto. Clique nele para abri-lo.
Você deve ver dois programas em seu projeto: "MindCub3r-v2p2" e "MindCub3r-v2p2-compiled".O primeiro é o código-fonte que você pode editar se quiser. O segundo é o programa executável que você pode executar em seu bloco EV3 sem nenhuma alteração.
Para instalar o programa executável em seu bloco EV3, conecte seu bloco EV3 ao seu computador usando um cabo USB ou Bluetooth.
Vá para "Ferramentas" > "Brick" > "Baixar Projeto" > "Baixar Arquivos Selecionados".
Selecione o arquivo "MindCub3r-v2p2-compiled" e clique em "Download".
Você deve ver uma mensagem dizendo "Download completo". Clique OK".
Agora você deve ver o programa "MindCub3r-v2p2-compiled" na tela do seu bloco EV3.
Siga as instruções de construção para o seu conjunto
A etapa final para construir seu solucionador de cubo de Rubik Lego Mindstorms EV3 é seguir as instruções de construção para o seu conjunto. As instruções de construção estão incluídas no arquivo de projeto MindCub3r que você baixou anteriormente. Você pode acessá-los clicando na guia "Instruções de construção" no software Lego Mindstorms EV3. Você verá duas versões das instruções de construção: uma para o conjunto Home e outra para o conjunto Education. Escolha aquele que corresponde ao seu conjunto e siga as etapas com atenção. Você precisará usar algumas peças dos conjuntos Básico e de Expansão se tiver o conjunto de Educação. Você também precisará conectar o sensor de cor ao bloco EV3 usando um cabo USB. As instruções de construção mostrarão como fazer isso.
Instruções de programação
Conecte seu bloco EV3 ao seu computador
Antes de executar o programa MindCub3r em seu bloco EV3, você precisa conectar seu bloco EV3 ao computador usando um cabo USB ou Bluetooth. Se você já fez isso quando baixou o programa executável, pode pular esta etapa. Caso contrário, siga estas etapas:
Ligue seu bloco EV3 e verifique se ele tem bateria suficiente.
Conecte seu bloco EV3 ao seu computador usando um cabo USB ou Bluetooth. Se você usar o Bluetooth, precisará emparelhar seus dispositivos primeiro.
Abra o software Lego Mindstorms EV3 no seu computador e vá em "Ferramentas" > "Brick" > "Conectar".
Você deve ver uma mensagem dizendo "Conectado". Clique OK".
Agora você deve ver o nome e o status do bloco EV3 no canto inferior direito do software.
Execute o programa MindCub3r em seu bloco EV3
Agora que você construiu e programou seu solucionador Lego Mindstorms EV3 Rubik's Cube, você está pronto para executar o programa MindCub3r em seu bloco EV3 e vê-lo em ação. Para executar o programa MindCub3r em seu bloco EV3, siga estas etapas:
Certifique-se de que seu bloco EV3 esteja conectado ao seu computador e ligado.
Selecione o programa "MindCub3r-v2p2-compiled" na tela do seu bloco EV3 usando os botões.
Pressione o botão central para iniciar o programa.
Você deve ouvir um bipe e ver uma mensagem dizendo "MindCub3r pronto".
Coloque o cubo mágico em uma superfície plana com a face branca voltada para cima e a face verde voltada para você.
Pegue seu robô e coloque-o sobre o cubo de forma que o sensor de cor fique alinhado com o centro do cubo.
Pressione o botão central novamente para começar a escanear o cubo.
Você deve ver uma mensagem dizendo "Scanning cube" e ouvir alguns sons enquanto o robô escaneia cada face do cubo.
Quando a varredura estiver concluída, você verá uma mensagem dizendo "Resolvendo o cubo" e ouvirá alguns sons enquanto o robô calcula a solução.
Quando a solução for encontrada, você deverá ver uma mensagem dizendo "Executing solution" e ouvir alguns sons enquanto o robô manipula o cubo até que ele seja resolvido.
Quando o cubo for resolvido, você deve ouvir um bipe e ver uma mensagem dizendo "Cube resolvido".
Parabéns! Você construiu e programou com sucesso um solucionador Lego Mindstorms EV3 Rubik's Cube!
Ajuste a velocidade de digitalização e a posição de digitalização, se necessário
Às vezes, pode ser necessário ajustar a velocidade de digitalização e a posição de digitalização do seu robô para fazê-lo funcionar melhor com o cubo de Rubik. A velocidade de varredura é a rapidez com que o robô move o cubo durante a varredura.A posição de escaneamento é a distância que o robô move o cubo para longe do sensor de cor enquanto o escaneia. Para ajustar a velocidade de digitalização e a posição de digitalização, siga estas etapas:
Certifique-se de que seu bloco EV3 esteja conectado ao seu computador e ligado.
Abra o software Lego Mindstorms EV3 em seu computador e vá em "Arquivo" > "Abrir Projeto".
Selecione o arquivo "MindCub3r-v2p2.ev3" e clique em "Abrir".
Você deve ver um projeto chamado "MindCub3r" em seu navegador de projeto. Clique nele para abri-lo.
Você deve ver dois programas em seu projeto: "MindCub3r-v2p2" e "MindCub3r-v2p2-compiled". O primeiro é o código-fonte que você pode editar se quiser. O segundo é o programa executável que você pode executar em seu bloco EV3 sem nenhuma alteração.
Clique no programa "MindCub3r-v2p2" para abri-lo.
Você deve ver uma representação gráfica do programa com diferentes blocos e fios.
Procure o bloco chamado "Scan Speed" próximo ao topo do programa. Este bloco controla a velocidade com que o robô move o cubo enquanto o escaneia. Você pode alterar o valor deste bloco clicando nele e digitando um novo número. O valor padrão é 50, o que significa 50% da velocidade máxima. Você pode aumentar ou diminuir esse valor conforme desejar, mas tome cuidado para não torná-lo muito rápido ou muito lento.
Procure o bloco chamado "Scan Position" perto da parte inferior do programa. Este bloco controla o quanto o robô move o cubo para longe do sensor de cores enquanto o digitaliza. Você pode alterar o valor deste bloco clicando nele e digitando um novo número. O valor padrão é 0, o que significa nenhum deslocamento. Você pode aumentar ou diminuir esse valor conforme desejar, mas tome cuidado para não torná-lo muito grande ou muito pequeno.
Quando estiver satisfeito com seus ajustes, salve suas alterações indo em "Arquivo" > "Salvar projeto".
Para instalar o programa modificado em seu bloco EV3, conecte seu bloco EV3 ao seu computador usando um cabo USB ou Bluetooth.
Vá para "Ferramentas" > "Brick" > "Baixar Projeto" > "Baixar Arquivos Selecionados".
Selecione o arquivo "MindCub3r-v2p2-compiled" e clique em "Download".
Você deve ver uma mensagem dizendo "Download completo". Clique OK".
Agora você deve ver o programa modificado "MindCub3r-v2p2-compiled" na tela do seu bloco EV3.
Conclusão
Resumo das Etapas
Neste artigo, mostrei como construir e programar um solucionador Lego Mindstorms EV3 Rubik's Cube usando o software MindCub3r desenvolvido por David Gilday. Para resumir, aqui estão os principais passos que você precisa seguir:
Baixe e instale o bloco RGB do sensor de cores.
Baixe e instale o arquivo de projeto MindCub3r e o programa executável.
Siga as instruções de construção do seu conjunto.
Conecte seu bloco EV3 ao seu computador.
Execute o programa MindCub3r em seu bloco EV3.
Ajuste a velocidade de digitalização e a posição de digitalização, se necessário.
Benefícios e Desafios do Projeto
Construir e programar um solucionador Lego Mindstorms EV3 Rubik's Cube é um projeto divertido e recompensador que pode ajudá-lo a desenvolver suas habilidades em robótica, programação, engenharia e resolução de problemas. Alguns dos benefícios deste projeto são:
Você aprenderá como usar diferentes sensores, motores e blocos para criar um robô complexo e funcional.
Você aprenderá como usar um algoritmo eficiente para resolver um quebra-cabeça desafiador.
Você poderá impressionar seus amigos e familiares com a capacidade do seu robô de resolver o cubo mágico em segundos.
Você poderá personalizar seu robô e experimentar diferentes configurações e recursos.
Alguns dos desafios deste projeto são:
Você precisará ter o conjunto Lego Mindstorms EV3 Home ou os conjuntos Education Core e Expansion, que não são muito baratos ou fáceis de encontrar.
Você precisará baixar e instalar alguns softwares e blocos personalizados que não estão incluídos no software oficial Lego Mindstorms EV3.
Você precisará seguir as instruções de construção e programação com cuidado e precisão, pois qualquer erro ou desvio pode afetar o desempenho do seu robô.
Você precisará ajustar a velocidade de escaneamento e a posição de escaneamento do seu robô, dependendo do seu cubo mágico e do seu ambiente.
Outros recursos e ideias
Se você gostou deste projeto e deseja aprender mais sobre Lego Mindstorms EV3, solucionadores de cubos de Rubik ou robótica em geral, aqui estão alguns recursos e ideias adicionais que você pode explorar:
Visite o site oficial do Lego Mindstorms para encontrar mais informações, tutoriais, projetos e fóruns da comunidade sobre o Lego Mindstorms EV3.
Visite o site oficial do MindCub3r para encontrar mais informações, vídeos, perguntas frequentes e dicas de solução de problemas sobre o software e o robô MindCub3r.
Visite o site oficial do Cubo de Rubik para encontrar mais informações, tutoriais, jogos e competições sobre o quebra-cabeça do Cubo de Rubik.
Assista a este vídeo para ver como David Gilday construiu e programou um solucionador Lego Mindstorms EV3 Rubik's Cube usando apenas um motor.
Assista a este vídeo para ver como David Gilday e Mike Dobson construíram e programaram um solucionador de Cubo de Rubik do Lego Mindstorms NXT que pode resolver cubos de qualquer tamanho.
Assista a este vídeo para ver como Albert Beer construiu e programou um solucionador Lego Mindstorms EV3 Rubik's Cube que pode resolver o cubo em menos de 4 segundos.
Tente modificar seu robô ou programa para torná-lo mais rápido, mais preciso ou mais versátil. Por exemplo, você pode tentar usar diferentes sensores, motores ou blocos; alterar o algoritmo ou as configurações; ou adicionar alguns recursos ou funções.
perguntas frequentes
Aqui estão algumas perguntas frequentes sobre a construção e programação de um solucionador Lego Mindstorms EV3 Rubik's Cube:
Quanto tempo leva para construir e programar um solucionador Lego Mindstorms EV3 Rubik's Cube?
Depende do seu nível de habilidade e experiência, mas pode levar de algumas horas a alguns dias. A parte de construção pode levar cerca de 1-2 horas se você seguir as instruções cuidadosamente. A parte de programação pode levar de 10 a 20 minutos se você usar o programa executável fornecido pelo software MindCub3r.No entanto, se você quiser editar o código-fonte ou ajustar a velocidade e a posição da varredura, pode demorar mais.
Com que rapidez um solucionador de cubo de Rubik Lego Mindstorms EV3 pode resolver o cubo?
Depende de vários fatores, como a velocidade de varredura, a posição de varredura, o algoritmo, a condição do cubo e a configuração do cubo. No entanto, em média, um solucionador Lego Mindstorms EV3 Rubik's Cube pode resolver o cubo em cerca de 1-2 minutos. O tempo mais rápido registrado para um solucionador Lego Mindstorms EV3 Rubik's Cube é de 3,253 segundos por Albert Beer.
Quantos movimentos um solucionador de Cubo de Rubik do Lego Mindstorms EV3 usa para resolver o cubo?
Depende do algoritmo usado pelo robô. O software MindCub3r usa um algoritmo chamado algoritmo de Kociemba, que é um algoritmo ótimo que pode encontrar a solução mais curta para qualquer configuração de cubo. Porém, devido a algumas limitações do robô e do software, a solução encontrada pelo robô pode nem sempre ser a ideal. Em média, um solucionador Lego Mindstorms EV3 Rubik's Cube pode resolver o cubo em cerca de 20 a 25 movimentos.
Um solucionador de cubos de Lego Mindstorms EV3 Rubik pode resolver qualquer tipo de cubo?
Não, um solucionador de cubo mágico Lego Mindstorms EV3 só pode resolver cubos mágicos 3x3 padrão com faces brancas, amarelas, vermelhas, verdes, azuis e laranja. Não pode resolver cubos com tamanhos, formas, cores ou mecanismos diferentes. Por exemplo, não pode resolver cubos 2x2, cubos 4x4, Pyraminxes, Megaminxes ou cubos espelhados.
Posso usar um software ou linguagem de programação diferente para programar meu solucionador Lego Mindstorms EV3 Rubik's Cube?
Sim, você pode usar qualquer software ou linguagem de programação compatível com Lego Mindstorms EV3 para programar seu robô. No entanto, você precisará escrever seu próprio código e algoritmo do zero. Você também precisará encontrar uma maneira de se comunicar com o sensor de cores e o cubo. Você pode encontrar alguns exemplos de diferentes softwares e linguagens de programação para Lego Mindstorms EV3 em .
Obrigado por ler este artigo.Espero que você tenha achado útil e interessante. Se você tiver alguma dúvida ou feedback, sinta-se à vontade para deixar um comentário abaixo. Boa construção e programação! 0517a86e26
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