Realidad aumentada para resolver el cubo de Rubik

Existen muchas maneras de resolver el clásico cubo de Rubik de 3x3x3, cada uno con sus pros y sus contras. Los métodos más rápidos generalmente requieren algoritmos más complejos, por lo que se requiere más práctica, invirtiendo más tiempo y esfuerzo. Pero ahora, gracias a Martin Španěl y a su programa informático realidad aumentada, no se requiere tanta memorización para dominar el cubo y poder resolverlo eficazmente en 20 movimientos o menos.

Realidad aumentada aplicado a la resolución del cubo
Realidad aumentada aplicado a la resolución del cubo

 

En primer lugar, a través de una cámara, el software toma como “input” las imágenes de las caras del cubo para captar la posición de cada uno de los bloques de colores. Una vez que el sistema sabe dónde está todo, la realidad aumentada entra en acción para mostrar los movimientos exactos y necesarios para resolver el cubo. Todo el proyecto fue desarrollado  en Java para la tesis de licenciatura de Španěl.

 

Sin embargo, el software está lejos de ser perfecto. Španěl admite que la velocidad de fotogramas es bastante baja, y es aún peor en la versión de Android. El software tampoco puede detectar si el usuario ha hecho el movimiento incorrecto, por lo que si cometes un error intentando resolverlo, tendrás que empezarás de nuevo. Pese a ello, se trata de una interesante herramienta.

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Nuevas aplicaciones que resuelven el cubo de Rubik: Cubr Project

CuBr es un interesante proyecto ideado y desarrollado por el estudiante Chris Barker, que nació como proyecto de fin de curso en una asignatura de su carrera universitaria. El concepto del proyecto es bastante “simple”: se toma una fotografía de cada lados del cubo de Rubik (huelga decir que con sus colores desordenados) con una cámara web y se captura la disposición de los colores. A continuación y de forma automática, el programa te dice los pasos indicados para resolverlo. La versión en línea de CuBr no está completa; la funcionalidad de la cámara no está todavía disponible, pero se puede descargar la aplicación de escritorio a través de GitHub, con todas sus funcionalidades disponibles.

Cubr
Chris Barke exponiendo vía web su aplicación

Podemos ver de forma detallada el desarrollo el algoritmo implementado por Barker en este enlace. El algoritmo resolutorio está inspirado en el método “Step by Step”. Sin duda la implementación de aplicaciones que resuelva en cubo merece todos nuestros respetos y admiración. Sabemos de primera mano la complejidad del problema en cuestión.

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Resolviendo el cubo virtual de iamthecu.be

Como ya hemos comentado alguna vez en este blog, el fenómeno del cubo de Rubik no se queda únicamente en el ámbito clásico de resolver un cubo físico con las manos, sino que también existe multitud de aplicaciones informáticas que nos permite resolverlo virtualmente. 

iamthecu.be, cubo de rubik
Captura de pantalla de la aplicación. Tomada de iamthecu.be

Una de las últimas novedades en este campo es la aplicación web iamthecu.be, un interesante proyecto que nos permite resolver el Cubo de Rubik de forma bastante satisfactoria. A diferencia de otras aplicaciones, esta es significativamente más "user friendly", ya que permite resolver el cubo usando el ratón y el teclado de nuestro ordenador para mover cada una de las caras del cubo de forma fácil e intuitiva. Además existe la posibilidad de definir variables para ayudar a su solución, mostrando números, ajustando transparencias, destacando filas, etc.

 

Además cuenta con un modo de demostración que ayuda a conocer las bases conceptuales del cubo, que sin duda es muy recomendable para los usuarios que no tengan demasiada experiencia previa o que no saben cómo resolverlo de forma sencilla. Sin duda, se trata de un buen método de enseñanza.

 

 

El desarrollador responsable de la aplicación es Stewart Smith, el cual afirma haber creado el proyecto desde Google Creative Lab. De hecho, el proyecto forma parte de chrome.com/cubelab, donde es posible encontrar varios programas dedicados al cubo de Rubik.

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Un nuevo robot resuelve el cubo en un segundo

Dos ingenieros de software estadounidenses han logrado construir y diseñar un robot que es capaz de resolver el cubo de Rubik, ni más ni menos que en aproximadamente un segundo… ¡Toda una proeza tecnológica!

robot rubik
Robot creado por Paul y Jay Flatland. Tomado de time.com

 

Sus creadores Paul Rose y Jay Flatland nos enseñan en un vídeo su robot, con algo más de 6 millones de visitas en Youtube. El tiempo de resolución de robot está alrededor de un segundo, es más, sus creadores aseguran que es capaz de resolverlo, sea cual sea la combinación inicial, en menos de 1.2 segundos.

 

Todavía no podemos decir oficialmente que se trata del nuevo récord del mundo, ya que la hazaña se encuentra en proceso trámite. Hasta que se registre oficialmente, el robot construido por el estudiante estadounidense Zackary Gromko tiene el Récord Guinness por haber sido capaz de resolver el cubo en 2.39 segundos en noviembre de 2015.

La estructura del robot es la siguiente: un soporte de plástico dónde se coloca los motores y cuatro cámaras que captan la combinación inicial de las caras del cubo. Todo está controlado con una placa Arduino; cuando arranca la resolución del cubo, utiliza un algoritmo que emplea pocos movimientos (concretamente el algoritmo de Kociemba) que, después de ejecutarse, manda la información a los motores para que realicen los pertinentes movimientos.

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Thingiverse, una nueva dimensión a explorar

La modalidad de impresión 3D es un fenómeno que cada día tiene más adeptos, gracias a su precio, versatilidad y sencillez. Obviamente en el mundo “cubero” no podría ser menos.

impresión 3d
Modelo de un cubo 3D descompuesto en su diversas partes. Tomado de Thingiverse.

 

Recientemente, y gracias a uno de nuestros seguidores en Twitter, hemos descubierto una web donde podemos descargar de forma gratuita y libre algunos modelos 3D para poder imprimirlo en una impresora de estas características. Su nombre es Thingiverse, y la verdad es que nos ha encantado.

 

Thingiverse, es una comunidad orientada al diseño gráfico y técnico cuya misión es elaborar y compartir objetos imprimibles en 3D. Se trata de una de las comunidades de la impresión 3D más grande del mundo, donde hay usuarios de todo tipo, sin importar sus conocimientos técnicos o experiencia previa. Su espíritu es el de mantener una plataforma abierta con modelos imprimibles bajo licencia de Creative Commons, lo que significa que cualquiera puede utilizar o modificar su diseño.

Si escribimos en su buscador “rubik´s cube” nos aparecerán una gran variedad de modelos 3D de cubos de toda clase, desde el clásico 3x3x3 hasta curiosos cuboides de elaboración completamente original. Podemos descargarlo en formato .stl, abrirlo e imprimirlo (e incluso editarlo) con cualquiera de los software de impresión 3D disponibles actualmente.

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Mobile cubing softwares

En esta entrada hablaremos de algunas aplicaciones para Smartphone que hay disponibles actualmente en las plataformas más usuales para dispositivos móviles (Andorid, iOS y Windows Mobile). Ya vimos en este mismo blog cuales son los softwares para PC más famosos actualmente disponibles en la red (si conocéis alguno más no dudéis en ponerlo en el comentario de esta entrada o de la anterior).

 

A diferencia de las aplicaciones para PC, las aplicaciones para dispositivos móviles son mucho más limitadas en cuanto a números  y a variedad de funciones, limitándose prácticamente a Timers (cronómetros) y scrambels.

Aquí tenéis una lista de algunos de ellos:

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¿Cómo dibujar un cubo de Rubik con Adobe Illustrator?

Como ya hemos visto en Ibero Rubik, existen muchos programas informáticos de diseño gráfico que nos permiten hacer gran variedad de dibujos y modelos tridimensionales de cualquier objeto existente. 

Cubo diseñado con Adobe Illustrator. Imagen propia.
Cubo diseñado con Adobe Illustrator. Imagen propia.

Pues bien, como buenos rubiker@s seguimos indagando en el mundo del diseño gráfico aplicado a la elaboración de modelos y dibujos de cubos de Rubik. En septiembre del año pasado os mostramos como diseñar un cubo usando un programa libre de diseño gráfico 3D, Blender, con el que podíamos elaborar cubos realistas. 

 

En esta entrada os mostraremos un breve tutorial de como dibujar de forma fácil y sencilla un cubo de Rubik con Adobe Illustrator. Se trata de un programa de diseño de gráficos en formato vectorial, lo que nos permite, entre otras cosas, que podamos ampliar una imagen sin que se pierda la nitidez (al contrario de lo que ocurre con imágenes raster o “de píxeles”)

 

Adobe Illustrator pertenece a la empresa estadounidense Adobe, y por tanto se trata de software propietario. Sin embargo, se puede obtener una licencia gratuita con duración de 30 días desde la propia web corporativa de Adobe.

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Robótica rubikera: el robot de madera de los hermanos Pym

Como han podido comprobar aquellos que sigan periódicamente este blog, en Ibero Rubik nos encantan las noticias relacionadas con robots que hacen el cubos de Rubik, y cada vez que podemos enseñamos un nuevo modelo visto en las redes sociales o en blogs. En esta ocasión os presentamos un robot "amateur" diseñado y construido por los hermanos Brett y Cameron Pym y presentado en Marker Faire celebrada recientemente.

Imagen del robot creado por los hermanos Pym. Tomado de htxt.africa
Imagen del robot creado por los hermanos Pym. Tomado de htxt.africa

El robot de los Hermanoss Pimm es un artilugio mecánico casero que resuelve un cubo de Rubik usando una cámara, varios servomotores y una plataforma. El diseño en 3D de cada una de las partes del robot se realizó con el software de diseño gráfico y modelado 3D Google SketchUp, y la piezas de madera que conforman sus estructura fueron generadas con una cortadora laser.

 

El cerebro del robot es un Intel Galileo, una placa electrónica basada en el procesador Intel SoC Quark X1000, con un sistema Intel Pentium de 32 bits. Fue la propia empresa Intel la que donó este procesador, ya que ambos hermanos hicieron unas prácticas en dicha empresa y les propusieron hacer algún tipo de proyecto en ello. 

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Resolver el cubo de Rubik...¡haciendo un robot de LEGO!

Sin duda alguna resolver el cubo de Rubik es un reto importante para cualquiera, pero ser capaz de diseñar y montar un robot de LEGO que sea capaz de resolverlo por sí solo… ¡es un reto aún mayor! En este blog ya hemos visto algún ejemplo de este tipo de robots (recordemos el famoso Cuberstormer), pero en esta entrada queremos hacer un pequeño repaso conceptual del problema en cuestión y ver algunos ejemplos de cómo se ha llevado a cabo.

Ejemplo de robot de LEGO. Tomado de robotics.benedettelli.com
Ejemplo de robot de LEGO. Tomado de robotics.benedettelli.com

Basándonos en la interesante entrada del blog de electrickBricks vamos a explicar el “core” del problema. A grandes rasgos podemos decir que puede descomponerse en 3 partes claramente diferenciadas:

  • Reconocimiento del cubo para extraer el posicionamiento inicial de cada una de las pegatinas de cada una de las caras. El estudio de la configuración inicial puede realizarse mediante una cámara con un software de reconocimiento de imágenes, o bien con un sensor de luminosidad o color.
  • Partiendo de la posición inicial, aplicar los algoritmos de resolución correspondientes para que se pueda realizar la correcta secuencia de movimientos.
  • Ejecución física de los movimientos extraídos anteriormente para poder resolver el cubo, para lo cual tenemos que idear la forma de hacer rotar el cubo 90º en dos ejes perpendiculares, además de poder girar una cara respecto al resto del cubo.
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¿Cómo dibujar un cubo de Rubik con Blender?

Cubo de Rubik diseñado en Blender. Imagen propia.
Cubo de Rubik diseñado en Blender. Imagen propia.

En la vida de todo buen rubiker@ puede darse la ocasión de tenga que realizar algún modelo o dibujo de un cubo de Rubik. Sin duda alguna, no hay nada como dibujar a mano (especialmente si tienes la habilidad suficiente), pero en la era de la informática que vivimos hoy en día siempre es interesante aprender a manejar ciertos programas que nos permitan diseñar ilustraciones, dibujos y modelos tridimensionales de forma más o menos sencilla y eficaz. Para ello, una de las herramientas libres más recomendable es Blender, un programa de diseño gráfico 3D en el que podemos crear modelos tridimensionales estáticos y animados de manera muy precisa.

 

En Ibero Rubik, la mayoría de los modelos y dibujos presentes en los tutoriales y las guías se han realizado con dicho programa. A continuación os explicamos brevemente cómo hacer un cubo de Rubik de 3x3x3 con Blender, tal y como lo hacemos nosotros (en este caso, con Blender 2.67.0).

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Informática rubikera: "simulators", "trainers", "timers" y "solvers"

Imagen propia
Imagen propia

El fascinante universo del cubo de Rubik no se limita únicamente al clásico "método analógico” (resolver el cubo físicamente con las manos), sino que existen múltiples herramientas informáticas que permiten dinamizar, extender y mejorar nuestra experiencia “rubikera”. Éstas nos pueden servir como complementos para cuantificar nuestro progreso (por ejemplo con aplicaciones de cronómetros), como herramientas para aprender (tutoriales virtuales interactivos) o para experimentar con nuevos y más complejos retos (simuladores de cubos, cuboides, hipercubos, etc).

 

 

La red está llena de este tipo de aplicaciones informáticas (tanto en línea como descargables e instalables en nuestros equipos). Basándonos en una de las entradas de speedsolving.com, hemos realizado un breve listado con algunas aplicaciones que podéis probar para mejorar vuestra experiencia "rubikera".

 

Simulators (simuladores)

  • Ultimate Magic CubeTiene disponible los modelos Megaminx o Pyraminx, entre otros.
  • GabbasoftUna interesante colección de cubos de NxNxN, desde 2x2x2 hasta 20x20x20.
  • 4D Cube y 5D CubeSimuladores de hipercubos en 4 y 5 dimensiones.
  • RubixSimulador que contiene cubos desde 2x2x2 hasta 50x50x50. Además puedes subir fotos y proyectarlas sobre las caras del cubo.

Trainers and solvers (tutoriales virtuales e interactivos)

  • CubeTeacher: "Solver" gráfico que utiliza el método de Fridrich. Además es una interesante herramienta de entrenamiento para aprender dicho método.
  • F2L OLL PLL Trainer"Trainer" que utiliza y explica cómo resolver el cubo de 3x3x3 con algoritmos parecidos a los del método Fridrich.

Timers (cronómetos)

  • CubeTimer: Cronómetro muy completo y facil de utilizar. Es capaz de guardar los tiemposs, hacer la media, elegir guardar los registros para diferentes cubos, etc.
  • JNetCubeCronómetro versátil y sencillo elaborado en Java. 
  • Rubik’s cube Stop-watchCronómetro con funciones de guardado de tiempos y represantación gráfica de resultados que se puede utilizar en Windows o Linux.
  • Speedcubing TimerCronómetro multifuncional realizado inicamente para Windows, pero puede funcionar en Linux con Wine.
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«Cubestormer 3», un robot de récord

«Cubestormer 3». Tomado de http://www.dailymail.co.uk/
«Cubestormer 3». Tomado de http://www.dailymail.co.uk/

 

 Parece imposible pero es cierto, de nuevo un robot elaborado con piezas de LEGO ha sido capaz de batir el récord mundial en la resolución del cubo de rubik de 3x3x3.  Esta impresionante máquina denominada CubeStormer 3 ha sido ideada por los ingenieros David Gilday y Mike Dobson, y es capaz de resolver el cubo ni más ni menos que en 3,253 segundos. Dos años antes el mismo equipo desarrolló el CubeStormer 2, el cual batió el record mundial de esas fechas con una marca de 5,27 segundos.

 

 El cuerpo del CubeStormer 3 está construido por piezas de LEGO y su cerebro por un smartphone de última generación. El robot se ha presentado en Big Bang Fair, celebrada recientemente en Birmingham (UK), y allí se pudo observar su increíble hazaña y el espectacular despliegue de vanguardia tecnológica que sus creadores invirtieron en él. 

 

 El cerebro del robot está compuesto por un smartphone Samsung Galaxy S4, el cual “lee” la disposición de los colores en cada una de las caras del cubo. Este dispositivo lleva un procesador de aplicaciones Exynos 5 Octa con una implementación de ocho núcleos ARM big.LITTLE, con cuatro Cortex-A15 y cuatro procesadores Cortex-A7. En resumen, el cerebro del robot es un potentísimo dispositivo que captura y procesa de forma rápida y precisa toda la información dada por las imágenes de cada una cara del cubo. Una vez que el smartphone analiza el cubo envía las instrucciones a sus ocho ladrillos inteligentes LEGO MINDSTORMS EV3, que secuencian y controlan los motores que realizan el movimiento de los cuatro brazos motorizados, elaborados íntegramente con piezas de LEGO.

 

David Gilday y Mike Dobson sujetando su diploma acreditativo de haber obtenido el premio "Guinness World Records". Tomado de http://mms.businesswire.com/
David Gilday y Mike Dobson sujetando su diploma acreditativo de haber obtenido el premio "Guinness World Records". Tomado de http://mms.businesswire.com/

 Desde luego se trata de una hazaña digna de reconocimiento, ya que idear este tipo de proyectos conlleva un enorme esfuerzo y una gran inversión de dinero y tiempo (sus creadores tardaron 18 meses en hacerlo). El hecho de que además sea capaz de resolver el cubo en un tiempo récord le da, si cabe, aún más mérito. Según dicen sus creadores, "sabíamos que CubeStormer 3 tenía el potencial de superar el récord existente, pero hacer un robot que realice las operaciones “mentales y físicas” significativamente más rápido que el ser humano era un riesgo para nosotros. Gran parte del tiempo lo invertimos en conseguir una perfecta sincronización entre la inteligencia y las funciones motoras del robot”. Además añadieron que “nuestro próximo gran reto ahora es seguir trabajando para ver si es posible hacer otro robot que vaya más rápido".

 

Sin duda alguna seguiremos la carrera de estos dos genios con sumo interés, y esperaremos impacientes su próxima creación... ¿Serán capaces de volver a batir el récord mundial? Esperemos y veamos.

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