XCube 動態容錯軸心專利結構公布 by xb27 [复制链接]

xb27

蓝魔

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发表于 2015-10-6 16:59:15 |显示全部楼层

<<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