魔方吧·中文魔方俱乐部

标题: XCube 動態容錯軸心專利結構公布 by xb27 [打印本页]

作者: xb27 时间: 2015-10-6 16:59:15 标题: XCube 動態容錯軸心專利結構公布 by xb27

<<容錯應該在"當步"中發生，不是到了"下一步"才去修正上一步的誤差>> by xb27

Image 017.jpg

各位魔友們大家好，XCube在先前研發出中層定位及等邊方七後，似乎停手了好長的一段時間

事實上，我在開發一項全面性提升容錯的結構---動態容錯軸心

為何需要動態容錯?

1. 傳統魔術方塊具有"正容錯"或是"逆容錯"，然而在發生容錯的過程中，要消耗大量的力量(尤其是逆容錯)，甚至可能有誤動作的情形而導致DNF

2. 所有魔術方塊都應該是越滑越好，不該有"過滑"的問題，手在操作時所需消耗的力量越少越好，長期轉動後手也比較不容易受傷
然而傳統魔方"過滑"反而會有誤觸的問題，需要很小心的轉動，不然就是要加較黏的油來增加阻力，這是很詭異的

如何產生動態容錯?

動態容錯的核心概念，就是容錯應該是在"當步"中發生，而不是在"下一步"才去修正上一步的誤差，因此，這是一個預先容錯的概念。

要產生動態容錯，首先要解決每面轉動過後可能不是停留在對齊角度上的問題，要解決這個問題，必需讓每面在轉動過程中，阻力力矩是不斷變化的，且易於停留在對齊的角度上，這個概念若是用系統位能來解釋，可以得到這張圖

函數圖1.jpg

當轉動角位在0及α時，彈力位能在最低之狀態E0，在該點形成穩定平衡；當轉動角延著0向0.5α轉動時，彈力位能曲線呈一遞增函數，先是延一斜率上升，之後逐漸趨向平緩，當到達0.5α時，斜率為0，彈力位能到達最高點E0+d，在該點達成不穩定平衡狀態；當轉動角延著0.5α向α轉動時，彈力位能曲線呈一遞減函數，一開始斜率為0，之後斜率下降為負，到達α時，斜率為最陡，形成下一個穩定平衡之狀態，如同轉動角為0時之情形。

函數圖3.jpg

單就彈力位能變化圖，難以了解實際運動之狀態，因此，此圖為轉動角對應力矩之變化圖，更能看出其中的變化，當轉動角位在0及α時，所受力矩均為0，當轉動角一增加時，立即受到-τ的阻抗力矩，這力矩隨著轉動角增加而遞增，轉動角到達0.5α時，力矩洽為0，繼續由0.5α向α轉動時，此力矩由負轉正，成為一助力，加速後半步之轉動，若是在沒有磨擦力的理想情形下，此助力會自動將下半步完成；且若是在轉動過程中有誤觸，導致轉動角停留在0~0.5α之間任意角度，阻抗力矩也會自動將其校正至0之狀態，以減少許多誤觸之情況發生。

什麼是動態容錯軸心?

剖面.jpg

為實現這樣的運動方式，動態軸心承襲了XCube4階的分離中心塊架構，將接觸面改為曲面，進而構成面凸輪的機構
Image 018.jpg

當魔術方塊在正常形態如(a)時，內中心及中心塊之凸輪面密合，呈現穩定狀態；又當其轉動一角度時，兩兩曲面碰觸，推擠開來形成間隙如(b)，此時，內中心可視為凸輪機構中之從動件，且會相對於中心軸向外滑行，造成彈簧被壓縮，以致於彈力位能增加，阻抗力矩也因此產生。

實驗過程:

為實現驗證機構，採用過三種3D打印技術，分別是:
SLS粉末燒結
PolyJet
及我自己開發的FDM 3D打印機-XBRP

實驗後體驗結果，雖3D打印之魔方之滑順度不如開模量產者，但在各樣品中，均可以感受到從軸心產生的一個助力，幫助將方塊回正到正確的位置上，可想而知量產後的效果可見一斑。

其他應用:
Image 021.jpg

動態容錯軸心不只可以用在3階魔方上，其他階數也一併適用
並且可以用在不同面數的魔方，如Megaminx、Pyraminx
Image 020.jpg

相關專利:
美國專利(發明)
US9101822B2
大陸專利(實用新型含技術報告)
ZL 2014 2 0411561.6
台灣專利(發明專利，已通過待領證)
102133481

附件: 剖面.jpg (2015-10-6 16:56:34, 68.52 KB) / 下载次数 415
http://www.mf8-china.com/forum.php?mod=attachment&aid=MjU0NTA5fDUyZjkwYWQ3fDE3NzQ0NzQzODR8MHww

附件: 函數圖3.jpg (2015-10-6 16:56:30, 15.16 KB) / 下载次数 402
http://www.mf8-china.com/forum.php?mod=attachment&aid=MjU0NTA4fGJkNTM0MzNmfDE3NzQ0NzQzODR8MHww

附件: 函數圖1.jpg (2015-10-6 16:56:28, 18.42 KB) / 下载次数 424
http://www.mf8-china.com/forum.php?mod=attachment&aid=MjU0NTA3fDFlOTQ1NTRifDE3NzQ0NzQzODR8MHww

附件: 中心組.jpg (2015-10-6 16:56:25, 56.36 KB) / 下载次数 423
http://www.mf8-china.com/forum.php?mod=attachment&aid=MjU0NTA2fDQyZmZlNWVhfDE3NzQ0NzQzODR8MHww

附件: P1050460.JPG (2015-10-6 16:56:23, 67.68 KB) / 下载次数 394
http://www.mf8-china.com/forum.php?mod=attachment&aid=MjU0NTA1fDlmYzMyOThkfDE3NzQ0NzQzODR8MHww

附件: P1050456.JPG (2015-10-6 16:56:22, 54.85 KB) / 下载次数 386
http://www.mf8-china.com/forum.php?mod=attachment&aid=MjU0NTA0fDcxMjU3YjNjfDE3NzQ0NzQzODR8MHww

附件: P1050428.JPG (2015-10-6 16:56:20, 94.02 KB) / 下载次数 419
http://www.mf8-china.com/forum.php?mod=attachment&aid=MjU0NTAzfGNjMzRhYTczfDE3NzQ0NzQzODR8MHww

附件: IMG_20150908_114247.jpg (2015-10-6 16:56:18, 171.74 KB) / 下载次数 418
http://www.mf8-china.com/forum.php?mod=attachment&aid=MjU0NTAyfGQ1NGQzODE2fDE3NzQ0NzQzODR8MHww

附件: Image 021.jpg (2015-10-6 16:56:11, 58 KB) / 下载次数 407
http://www.mf8-china.com/forum.php?mod=attachment&aid=MjU0NTAxfDQwZTMwNjg1fDE3NzQ0NzQzODR8MHww

附件: Image 020.jpg (2015-10-6 16:56:10, 56.02 KB) / 下载次数 422
http://www.mf8-china.com/forum.php?mod=attachment&aid=MjU0NTAwfGIyNmMxYmFhfDE3NzQ0NzQzODR8MHww

附件: Image 019.jpg (2015-10-6 16:56:08, 41.37 KB) / 下载次数 418
http://www.mf8-china.com/forum.php?mod=attachment&aid=MjU0NDk5fDU1YmNmMTdmfDE3NzQ0NzQzODR8MHww

附件: Image 018.jpg (2015-10-6 16:56:07, 34.37 KB) / 下载次数 408
http://www.mf8-china.com/forum.php?mod=attachment&aid=MjU0NDk4fGY5ZTQwMjY1fDE3NzQ0NzQzODR8MHww

附件: Image 017.jpg (2015-10-6 16:56:04, 35.52 KB) / 下载次数 413
http://www.mf8-china.com/forum.php?mod=attachment&aid=MjU0NDk3fDA0NmE1N2RmfDE3NzQ0NzQzODR8MHww

附件: 2x半面.jpg (2015-10-6 16:56:02, 66.22 KB) / 下载次数 419
http://www.mf8-china.com/forum.php?mod=attachment&aid=MjU0NDk2fGNiMWFlMmMwfDE3NzQ0NzQzODR8MHww

作者: redcarrot 时间: 2015-10-6 19:05:37

惊人的设计！期待该设计能早日用于量产。
不知道具体的纠正效果有多强？如果太强的话，不知道WCA的规则会不会对其限制？

作者: 太白星星 时间: 2015-10-6 19:42:14

对转动效果是否有很大的影响？

作者: dk905126231 时间: 2015-10-6 19:49:51

让人联想到圆珠笔的那个几个小部件
期待实体化

作者: 平衡小球 时间: 2015-10-6 19:54:49

确实对容错有帮助！但是感觉平面转起来也是一顿一顿的。

作者: 平衡小球 时间: 2015-10-6 19:58:33

redcarrot 发表于 2015-10-6 19:05
惊人的设计！期待该设计能早日用于量产。
不知道具体的纠正效果有多强？如果太强的话，不知道WCA的规则会不 ...

应该不会禁，照说的话四轴的钢柱定位也是要禁的。

作者: 顶0顶0顶 时间: 2015-10-6 20:04:22

顶一顶，这东西好神奇，大小有限制么

作者: xb27 时间: 2015-10-6 20:06:12

redcarrot 发表于 2015-10-6 19:05
惊人的设计！期待该设计能早日用于量产。
不知道具体的纠正效果有多强？如果太强的话，不知道WCA的规则会不 ...

具體效果強弱是可以設計的
可以改變起伏的高度

作者: 平衡小球 时间: 2015-10-6 20:09:45

xb27 发表于 2015-10-6 20:06
具體效果強弱是可以設計的
可以改變起伏的高度

我可以转至百度贴吧让更多人看到吗？

作者: xb27 时间: 2015-10-6 20:09:50

平衡小球发表于 2015-10-6 19:54
确实对容错有帮助！但是感觉平面转起来也是一顿一顿的。

比起使用鋼珠或卡榫的，這個的卡頓感是很平緩的，而且會像在給你一個助力，而不是卡住這樣

作者: xb27 时间: 2015-10-6 20:11:18

平衡小球发表于 2015-10-6 20:09
我可以转至百度贴吧让更多人看到吗？

好的感謝，因為我的百度突然沒辦法通過驗證碼了@@

作者: a1525194132a 时间: 2015-10-6 20:15:28

很厉害的设计！

作者: 1900 时间: 2015-10-6 20:21:00

好棒啊！

作者: 1900 时间: 2015-10-6 20:27:09

中心和我之前的这个，两个有点相像。

附件: 00.jpg (2015-10-6 20:25:46, 47.67 KB) / 下载次数 248
http://www.mf8-china.com/forum.php?mod=attachment&aid=MjU0NTExfDYwZGU1ZjJlfDE3NzQ0NzQzODR8MHww

作者: 迷你巧克力 时间: 2015-10-6 20:33:36

好设计，但是在高速转动的过程之中，会不会这个系统未及时执行呢？另一个方向的转动和这个力量的合力是否会增加POP的可能？

作者: China_zy 时间: 2015-10-6 21:04:00

请问动态容错是不是能看作是：“在魔方转动过程中帮助纠正手法上的错误，从而让魔方回到正确的位置上”呢？

作者: 神炎黄 时间: 2015-10-6 21:22:35

动态容错吓尿，手残福音好评！

作者: 8078234 时间: 2015-10-7 07:28:30

+1.............

作者: 8078234 时间: 2015-10-7 07:35:26

修正的话在现在追求顺滑度的情况下，这样的起伏因为弹簧挤压震感可能如你说的比钢珠小，魔方的高速旋转影响大不大？将中心分离玩出花样了。。。

作者: otischeng 时间: 2015-10-7 10:16:19

好像前天在你的博客裡看到了. 今天在魔方吧再看一下. 設計很棒! 這個新的理念必會改變目前魔方已有的結構~期待量產的一天!

作者: 天亮 时间: 2015-10-7 10:43:14

看过楼主帖子，很好的思路，
其实应该不叫容错，叫防错比较合适。
手感转动总会有异样，如何在防错与手感影响之间找一个平衡点。需要尝试不同的起伏状态。
实际效果要等到实物测试才知道，对这个创新的想法应该支持。

作者: 双子流星 时间: 2015-10-7 11:19:23

有的魔方容错虽然很强，但需要较大的力度矫正，这种需要的力度会比正常玩魔方时的力度大，导致有时即使在容错范围内也无法达到容错的效果，有时还会手滑

作者: 36计 时间: 2015-10-7 11:54:06

看起来好高大上啊，好复杂啊

作者: TOETOE55 时间: 2015-10-7 12:24:38

膜拜。话说gan也提出过变阻力的概念吧

作者: 平衡小球 时间: 2015-10-7 22:24:40

TOETOE55 发表于 2015-10-7 12:24
膜拜。话说gan也提出过变阻力的概念吧

GAN几个小时前在贴吧说了，渐变阻尼是永远摩擦力，这个有纠正力，完全不同。

作者: xb27 时间: 2015-10-11 22:31:38

迷你巧克力发表于 2015-10-6 20:33
好设计，但是在高速转动的过程之中，会不会这个系统未及时执行呢？另一个方向的转动和这个力量的合力是否会 ...

不會有來不及執行的問題，除非手速超過每秒50步以上，用機械來轉的話可能有機會

不會增加POP的可能性，反而在轉45度時候，容錯空間會被鎖住，比一般魔方更不易POP

作者: xb27 时间: 2015-10-11 22:40:13

China_zy 发表于 2015-10-6 21:04
请问动态容错是不是能看作是：“在魔方转动过程中帮助纠正手法上的错误，从而让魔方回到正确的位置上”呢？

可以說是直接糾正錯誤，算是預防性的容錯喔

作者: xb27 时间: 2015-10-11 22:42:37

otischeng 发表于 2015-10-7 10:16
好像前天在你的博客裡看到了. 今天在魔方吧再看一下. 設計很棒! 這個新的理念必會改變目前魔方已有的結構~期 ...

謝謝O大的鼓勵及加分，我要更努力把它做出來

作者: xb27 时间: 2015-10-11 22:43:16

otischeng 发表于 2015-10-7 10:16
好像前天在你的博客裡看到了. 今天在魔方吧再看一下. 設計很棒! 這個新的理念必會改變目前魔方已有的結構~期 ...

謝謝O大的鼓勵及加分，我要更努力把它做出來

作者: cdjgame 时间: 2015-10-14 16:50:35

打印机好像很一般啊~
请问这种打印机打出来的效果好吗？

作者: Fenz 时间: 2015-11-8 22:17:21

xb27 发表于 2015-10-11 22:40
可以說是直接糾正錯誤，算是預防性的容錯喔

我也認爲叫防錯比較好，容錯是容許錯位，這個是防止錯位。
超級棒的設計，希望早些在量產魔方中看到應用。
認爲曲面的形狀是可繼續做文章之處，不同的形狀會帶來不同的手感，體現在糾正力大小，範圍，糾正精度以及卡頓感上。比如平面上弄出四個凹槽的形狀，就會是鋼珠定位系統那種手感，糾正範圍較小而糾正精度較高，以及較大的卡頓感；樓主所使用的曲面則有較大的糾正範圍（兩邊45度的話，就是最大糾正範圍了），而糾正精度會差一些，也不會有過明顯的卡頓感。曲面高度和彈簧彈性係數、長度配合，又能改變糾正力的大小，以及卡頓感的強弱。
PS：樓主的打印機精度不錯，比我的強多了，羨慕。

作者: 管窥子 时间: 2021-5-13 18:19:57

现在是磁力魔方的天下，这个设计恐怕没有机会面世了。

作者: zhang2345 时间: 2021-5-14 08:56:32

代有人才出，感谢为魔方发展做出贡献的人！

欢迎光临魔方吧·中文魔方俱乐部 (http://www.mf8-china.com/)