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ルービックキューブを解くロボットを作ろう!1 概要編

前書き

こんにちは、Nyanyan(読み方は一応「にゃにゃん」)です。今回から何回かにわたって、私が作ったSoltvvo(そるゔぉー): 2x2x2のルービックキューブを解くロボットの解説をしていきます。記事の構成は
1. 概要編(本記事)
2. アルゴリズム編
3. ソフトウェア編
4. ハードウェア編
とします。
なるべく平易には書きますが、内容はかなり詳しく書く予定ですので、気になるところをつまみ食いしてくださっても結構です。なお、記事が完成し次第YouTubeにこの記事に関連する動画集を上げる予定です。この動画集では細かいところは伏せて、大雑把に概略を説明します。各記事の冒頭に動画を紹介しますので、よろしければご覧ください。

GitHubはこちら

想定された読者

  • アルゴリズム(全探索)に興味がある方
  • ロボットづくりに興味がある方
  • ルービックキューブに興味がある方

プロモーションビデオ

プロモーションビデオはこちらです。
Soltvvo

この記事に関連する動画集

プレイリストはこちらです。
ルービックキューブを解くロボットを作ろう!

プロジェクトのきっかけ

あの、ほら、暇じゃないですか。何か作りたいなと思ってとりあえず2x2x2を最短手数で解くプログラムを書いてみたら思いの外楽しくて、実際にこの手順を使って2x2x2を解くロボットを作れないかと思ったわけです。

前提知識

アルゴリズム編では平易に書くことを心がけるため、(所詮記事を書くのはAtCoder水色の人というのもあり)特に前提知識は想定していません。
ソフトウェア編ではPythonとC++(Arduino)を用います。これらの最低限の知識は必要だと思います。
ハードウェア編では、ところどころ専門用語が出てくるかもしれませんが、ググっていただければわかるものばかりだと思います。よって前提知識はいりません。
その他に、記事全体を通してルービックキューブに関する基礎知識が必要ですのでここで紹介します。

ルービックキューブに関する基礎知識

ルービックキューブの仕組み

ルービックキューブはよく「色を揃えるパズル」と言われがちですが、実際はパーツの場所と向きを揃えるパズルです。まず普通の3x3x3を分解した写真を載せましょう。
分解.png
ルービックキューブの動くパーツにはエッジとコーナーの2種類があり、それぞれ形が違う(例えばエッジパーツには2つのステッカーが、コーナーパーツには3つのステッカーがついています)ため、エッジパーツがコーナーの位置に来る、またはその逆のことは起こりません。
2x2x2キューブの場合、構造は3x3x3と同様なものの、外見ではエッジパーツは内部に埋もれていてコーナーパーツのみ見える状態です。

回転記号

ルービックキューブの回転を表す記号として、回転記号というものが使われます。これは、キューブをある基準の向きで持った時に、
* 上の面を回す: U (Up)
* 下の面を回す: D (Down)
* 前の面を回す: F (Front)
* 後ろの面を回す: B (Back)
* 右の面を回す: R (Right)
* 左の面を回す: L (Left)
と表され、それぞれの文字(仮にXとします)について、「X」なら面を正面かあら見て時計回りに90度、「X'」は反時計回りに90度、「X2」なら180度回転させます。
参考としてtriboxという会社のページを載せておきます。

実は2x2x2キューブで使う回転記号の種類(回転させる面)はU, F, Rのみです。よく考えてみてください。Rを回すこととLを回すことは(キューブの向きが変わることを無視すれば)同値ですね。よって6面あるうちの3種類の面を回すだけですべてのぐちゃぐちゃ状態(スクランブル)を作り出せるのです。

最後に

では、長い記事集になると思いますが、楽しんで読んでいただければ幸いです!

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