Robot que Resuelve el Cubo de Rubik de 2x2x2
Datos del Proyecto
Descripción de la Experiencia
El proyecto presentado consiste en adaptar y programar un robot hecho con piezas de LEGO para resolver el cubo de Rubik de 2x2x2 (en lo sucesivo Rubik 23).
El proyecto de investigación es innovador: si bien en internet podemos encontrar varios robots de esas características, su complejidad exige conocimientos de lenguajes de programación de alto nivel y de robótica propios de titulado universitario en Informática o en Ingeniería en Automatización. Por eso no es extraño que no se encuentren precedentes de alumnado de secundaria que haya creado y programado un robot para la resolución de un “cubo mágico”.
No obstante, la elección de un cubo más simple (el Rubik 23 frente al clásico Rubik 33) y de un lenguaje de programación como el MindStorm permite que la dificultad del proyecto no exceda las posibilidades del alumnado de secundaria. A grandes rasgos, se trata de formar el cubo como lo hacen ellos en tres etapas: primera, montar una primera cara ordenada (la cara blanca); segunda, montar la cara opuesta desordenada (la cara amarilla); y tercera, ordenarla.
En la primera sesión, se han montado cuatro prototipos diferentes que resuelven el Rubik 33: el MindCuber NXT Home Edition, Mind Cuber Education Edition, MindCuber EV3 Education Edition y Tilted Twister 2.1 que están localizables en internet con mucha documentación disponible. El alumnado participó con mucha ilusión y cierto excepticismo ya que no se creían que aquello iba a acabar resolviendo un cubo de Rubik. Por otra parte, trabajar con cuatro prototipos diferentes multiplicaba el trabajo del profesor, pero permitía mantener diferentes líneas de investigación en caso de que alguna de ellas encontrara excesivas dificultades.
En la segunda sesión, se programaron y pusieron en funcionamiento estos prototipos para la resolución del Rubik 33. El Tilted Twister lo resolvió bien, pero daba frecuentes fallos mecánicos en el volteo del cubo que obligaron a retocar el código fuente en lenguaje C para permitir correcciones manuales. Además, los MindCuber no reconocían los colores de los cubos sin pegatinas en la mayoría de las condiciones de luz. El Tilted Twister se exhibió en la Feria de Robótica y Tecnología Educativa en la Escuela Politécnica de Málaga y en la Expociencia celebrada en el IES Blas Infante.
En la tercera sesión, acometimos la adaptación mecánica del prototipo al tamaño del Rubik 23. Esta adaptación significó en realidad un cambio completo de los prototipos al rediseñar la bandeja giratoria, el brazo bloqueador/volteador y el sensor de color que pasa a ser un sensor triple capaz de leer las tres caras de una esquina simultáneamente.
En la cuarta sesión, se acometió el control de los motores que mueven las partes móviles del dispositivo: bandeja, brazo y sensor. Se aprendió a utilizar los comandos correspondientes del lenguaje MindStorm y se detectaron problemas asociados a pequeños desfases en movimientos repetidos que, al acumularse, generaban disfunciones en las rutinas básicas mecánicas. Se pusieron en común ideas para corregirlos.
En la quinta sesión, se programaron bloques (macros) para los movimientos básicos del robot: volteo, bloqueo, desbloqueo, giro de mesa 90º a izquierdas, giro de mesa 90º a derechas, girar capa inferior 90º a izquierdas y girar capa inferior 90º a derechas. En próximas sesiones, habrá que definir más macros para leer los colores y otras operaciones básicas. A continuación otros bloques a partir de los anteriores para obtener los clásicos movimientos de caras F, F’, B, B’, D, D’, etc. Y por último otros dos bloques para la resolución de la cara inferior amarilla, la secuencia A que consigue que una cara amarilla desordenada y la secuencia B que la ordena y termina la resolución del cubo. Esta sesión significo una inyección de moral, la consecución del objetivo parecía factible y no demasiado lejana.
Justo es decir que buena parte del mérito recae en el alumnado, quien tuvo que dedicar voluntariamente tiempo extra (recreos y algunas tardes a la puesta a punto de los prototipos). En el momento de redactar estas líneas las dudas las plantea si en las tres sesiones siguientes dará tiempo a dejar los prototipos terminados ya que las 24 horas del programa Andalucía Profundiza se quedan cortas para los objetivos marcados.
Es la primera vez que acometo este proyecto de investigación y aparecen dificultades técnicas con las que no había contado y que han hecho saltar por los aires la programación de las sesiones que había diseñado. No quiero que parezca una crítica al programa, pero echo de menos cuando los Profundiza duraban 36 horas a lo largo de 6 meses.
Imagen de Shutterstock.
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