Шестеренчатый куб - Gear Cube

Шестеренчатый куб
Gear Cube.jpg
Другие именаОсторожно Куб
ТипКомбинированная головоломка
Изобретатель (и)Оскар ван Девентер
КомпанияМефферта
СтранаНидерланды

В Шестеренчатый куб это 3-D комбинированная головоломка разработан и создан нидерландский язык головоломка Оскар ван Девентер на основе идеи Брэм Коэн.[1] Первоначально он был произведен компанией Shapeways в 2009 году и известен как "Осторожно Куб"из-за вероятности застревания пальцев между шестернями при спидкубинг.[2] Позже, в 2010 году, он был произведен Мефферт серийно под названием «Gear Cube».[3]

По сравнению с оригиналом Кубик Рубика, в этом кубе используется полный зубчатый механизм. Для совершения одного поворота требуется шесть поворотов на 180 °, в результате получается извилистая головоломка. Конструкция Gear Cube размещает все шестерни снаружи, чтобы можно было видеть механику.[4] Хотя на первый взгляд он выглядит довольно грозным, его, тем не менее, решить проще, чем исходный кубик Рубика.

При сборке куба есть две цели. Первая цель - вернуть перепутанную головоломку в ее исходное кубическое состояние. Вторая цель состоит в том, чтобы решить головоломку, вернув каждой стороне свои начальные цвета.

Механика

Gear Cube почти полностью состоит из шестеренок и имеет в общей сложности 41472 возможных перестановки.[3]

Каждой грани разрешается поворачиваться только на 180 ° или пол-оборота. Из-за того, что шестерни не вращаются полностью вместе со стороной, к которой они прикреплены, он запрещает поворот на 90 °. Вот почему все алгоритмы предполагают либо пол-оборота, либо полный оборот.

У него шесть неподвижных центральных частей, каждая из которых имеет свой цвет, которые всегда находятся напротив другого определенного центра. Каждый центральный элемент определяет, какого цвета будет это лицо. Центры в точности основаны на оригинальном кубике Рубика. Они соединены трехмерным крестом с винтами и пружинами, позволяющими регулировать натяжение.[5]

Решение

Обозначение перемещения

Многие решатели кубов используют то же обозначение при заполнении куба, работают ли они на оригинальном кубике Рубика, Пираминкс, или даже Gear Cube. Скорее всего, они используют "нотацию Singmaster", первоначально разработанную Дэвид Сингмастер.[6] Это позволяет писать алгоритмы таким образом, чтобы решатель мог использовать их независимо от того, на какой стороне куба они находятся.

  • F (Спереди): сторона, обращенная в настоящее время к решающей программе.
  • B (Назад): сторона, противоположная переду
  • U (Вверх): сторона выше или сверху лицевой стороны
  • D (Вниз): сторона, противоположная верху, под кубом.
  • L (Слева): сторона непосредственно слева от лицевой стороны
  • р (Справа): сторона прямо справа от лицевой стороны[5]

Когда главный символ (') следует за буквой, это означает, что ход должен быть повернут в против часовой стрелки мода. Однако, если главный символ отсутствует после буквы, этот ход должен быть повернут в по часовой стрелке мода.[7]

Например: р - поверните правую сторону по часовой стрелке. Р' - поверните правую сторону против часовой стрелки.

Иногда в алгоритме может стоять число после буквы. Это просто говорит о том, сколько раз повернуть эту конкретную сторону.

Например: F2 означает поворот лицевой стороны два раза по часовой стрелке.

Также возможен набор ходов в скобках, за которыми следует число. То есть делать этот набор ходов определенное количество раз подряд.

Например: (R 'F B L') 2 означает закончить набор один раз, затем повторить второй раз.

Алгоритмы

При решении Gear Cube есть только два основных алгоритмы нужный:

  1. Переключите шестерню верхнего переднего края так, чтобы шестерня верхнего заднего края была прямо напротив него: (R2 U) 2
  2. Равномерно установите все краевые шестерни в кубическое состояние: R4 (при необходимости повторите).

Решающие шаги

Решение Gear Cube больше основано на наблюдениях, сделанных решателем. Для решения куба необходимо всего два алгоритма, поэтому поиск закономерностей является ключевым навыком. Однако использовать алгоритмы просто после того, как обнаружены шаблоны.

Этап 1: Решите углы: (Этот шаг интуитивно понятен; алгоритмов для его выполнения нет.)

Шаг 1: Расположите два угла рядом друг с другом, которые принадлежат друг другу. Сделайте любые шаги, необходимые для достижения этой позиции (зеленый угол в паре с другим зеленым углом, оба имеют одинаковые цвета сторон)

Шаг 2: Как только два зеленых угла будут соединены вместе, другой набор зеленых углов также должен быть соединен в пару, но, скорее всего, он находится где-то еще на кубе.

- Соедините оба набора зеленых углов, чтобы завершить зеленую сторону, затем поверните противоположную (синюю) сторону, пока не совпадут все углы сторон.

- Поворачивайте каждую сторону, пока эти углы не совпадут с цветом центральной части.

Этап 2: Расположите края: (использованный первый алгоритм)

Шаг 1: Найдите две кромки шестерни напротив друг друга, которые нужно поменять местами, чтобы каждая кромка соответствовала цвету двух сторон, между которыми они лежат.

- Сориентируйте куб так, чтобы эти два ребра были на верхней стороне (верхняя передняя и верхняя задняя), и выполните следующий алгоритм: (R2 U) 2.

Шаг 2: Повторяйте предыдущий шаг, пока все кромочные элементы не будут в правильном положении (цвета кромок соответствуют цветам сторон, между которыми они находятся).

Этап 3: сориентируйте края: (используется второй алгоритм)

Шаг 1: поверните все стороны, пока куб не вернется в кубическое состояние, используя следующий алгоритм: R4 (повторите при необходимости).[8]

  • Начальный микс

  • Конец фазы 1

  • Конец фазы 2

  • Конец фазы 3

Вариации

Существует несколько вариаций Gear Cube, от самого простого, с переключением передач 2x2, до самого сложного, куба с еще меньшим количеством передач 3x3. Три куба 3x3 очень похожи на оригинал: Gear Cube Extreme, Gear Cube Ultimate и Even Less Gears Cube.

Gear Cube Extreme: В отличие от оригинального Gear Cube с 12 шестернями, Gear Cube Extreme (также известный как Анизотропный Cube) всего восемь передач.[9] Верхний и нижний ряды остались зубчиками шестерен, тогда как зубцы края среднего слоя были удалены. Удаление зубцов среднего слоя и замена их стандартными краями позволяет по-разному перемещаться между рядами.[10] Благодаря добавленным прямым краям куб теперь может поворачиваться на 90 ° в двух рядах и на 180 ° в четырех рядах.[11]

Gear Cube Ultimate: Этот куб построен точно так же, как Gear Cube Extreme, всего с восемью передачами. Единственная разница в том, что он добавил Тони Фишер Стильные наклейки на четыре внутренних элемента с каждой стороны, что еще на один шаг затрудняет правильное сориентирование шести сторон. Распространенная проблема при решении этого куба заключается в том, что головоломка полностью завершена, за исключением того, что недавно добавленные наклейки не совпадают с разными сторонами.[12]

Еще меньше передач: Единственный тип Gear Cube 3x3 с четырьмя шестеренками. Он вынимает еще четыре шестерни и заменяет их стандартными кромками. Чем меньше и меньше шестеренок, тем выше уровень сложности. Таким образом, четыре стороны могут поворачиваться на 90 °, в то время как пятая и шестая стороны используют зубчатые колеса, что дает только один вариант - поворот на 180 °.[13]

Gear Ball: Этот куб имеет два набора ребер. Внешние края имеют форму шестерни с шестью зубьями и черной перегородкой на ней. Внутренние края меньше и не круглые, и имеют только два зубца. Кроме того, углы имеют трехзубую преграду. Этот куб изготовлен Mefferts, изобретатель Пираминкс.[14]

Gear Ball

Варианты

  • Коробка передач
  • Skewb Shift
  • Шестеренчатое яйцо
  • Gear Cube Extreme
  • Gear Cube Ultimate
  • Еще меньше кубиков шестерен
  • Ствол шестерни
  • Мастер снаряжения
  • Снаряжение Pyraminx
  • Gear Minx

Рекомендации

  1. ^ "Gear Cube / Gear MasterMorphix". www.jaapsch.net. Получено 2017-07-22.
  2. ^ Сэдлер, Кевин. "Давайте возьмемся за дело!". www.puzzlemad.co.uk. Получено 2017-07-22.
  3. ^ а б "Шестеренчатый куб (тип головоломки) - Speedsolving.com Wiki". www.speedsolving.com. Получено 2017-07-22.
  4. ^ "Мефферт". oskarvandeventer.nl. Получено 2017-07-23.
  5. ^ а б «Основные понятия кубика Рубика». rubikscube.info. Получено 2017-07-24.
  6. ^ 1959-, Джойнер, Дэвид (2002). Приключения в теории групп: кубик Рубика, машина Мерлина и другие математические игрушки. Балтимор: Издательство Университета Джона Хопкинса. ISBN  0801869471. OCLC  48013200.CS1 maint: числовые имена: список авторов (связь)
  7. ^ "SolveTheCube". Solvecube.com. Получено 2017-07-23.
  8. ^ RedKB (06.06.2010), Как собрать Gear Cube, получено 2017-07-23
  9. ^ OskarPuzzle (12 августа 2010 г.), Анизотропный куб, получено 2017-07-23
  10. ^ "Gear Cube Extreme". www.jaapsch.net. Получено 2017-07-22.
  11. ^ «Решения Gear Cube Extreme и Ultimate». Ruwix. Получено 2017-07-23.
  12. ^ РедКБ (02.10.2010), Экстремальная распаковка Gear Cube, получено 2017-07-23
  13. ^ OskarPuzzle (12 декабря 2010 г.), Еще меньше передач!, получено 2017-07-23
  14. ^ https://www.rubiks.com/store/puzzles/mefferts-gear-ball