玩魔方居然还要用上超高速相机???

魔方相信很多人玩过，接触过高速相机人可能不多，而用超高速相机来玩魔方的，我可能是那绝无仅有的几个另类。

如果你还没看过前面发布的高速机器人，强烈建议先看看。

传送墙 ： 0.337秒就能解魔方!!! Master P 第三代超高速魔方机器人面世 全球最快的魔方机器人

当我们扭魔方快到一定程度的时候，平常习以为常的一些事情开始逐渐变得不寻常，意料之外的情况层出不穷，到底会发生什么事情呢？视频献上：

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上个视频末尾，我提到，在调试这些高速机器人的时候，常用的很多调试方法都失效了，必须用上高速摄像机才能好好玩耍。可能有些朋友会觉得那只是我笨，不会用调试技巧。所以这次我们来聊聊为什么玩个魔方还要用上高速摄像机那么高端。

首先我们来看一下，当我们以日常玩魔方的速度来转的话，是怎样的情况。

可以看到整个魔方的面都跟随着中心块的转动而变化，正如我们所愿。很难相信在高速旋转的情况下可能会有什么变化。下面演示一下看看高速扭动魔方的时候，会发生什么情况。

好了，转完了， 大家看出来发生什么事情了没有？可能不太能分辨出来，这次我在中心块上贴个标识作为参考，大家仔细再看一遍。

好了，这次大家应该很清晰能分辨出来，中心块每次都转动了90°，但是周围一圈的方块几乎一动不动的。为什么会出现这种情况呢？下面，咋们再来观察一次，不过是通过高速摄像机拍摄下来，转换成超慢动作视频。

这次终于可以清晰看到这个奇妙的现象了，中心块转动速度实在是太快了，以至于周围一圈的方块由于惯性太大，压根来不及反应，中心块就转完了，使得出现了上面那么怪异的现象。可是，在出现这种现象的时候，调试系统的输出看起来并没有什么异常，因为中心块确实在指定的时间内正常转动了90°。

现象我们看到了，但为什么会出现这种情况呢？这个疑问我们需要从魔方的设计说起，很多人可能买过质量一般般的魔方，非常难扭动，而且每次都需要对齐才能转下一面。如果不对齐，想把他强行扭过去那是不可能的。

（PS：上图这魔方其实质量并不差，也不便宜，

只是我把螺丝都扭得很紧，所以出现这效果）

对于高手扭魔方要爆手速的时候，对不齐是很正常的事情，所以为了速拧比赛而设计的魔方，都会想方设法让对不齐的情形下还能轻松扭过去。

市场上比较好的魔方，几乎可以做到差不多45° 的容错能力，正向容错甚至可以达到50°，而不幸的是，这个容错的机制正是我们的前面提到的问题的来源。

容错能力主要是靠弹簧的松紧来控制的，而弹簧的松紧主要靠每个面上的螺丝来调节。

如果螺丝调的太松，中心块太容易容错，我们将失去对魔方的控制。

而如果把它锁紧，魔方可以快速跟随我们的驱动轴旋转，但同时也失去了大部分的容错能力。更严重的是，锁紧螺丝后，会带来更大的摩擦阻力，这会使得我们还原的时间拉长。

那到底有没有办法可以让魔方既可以受控于我们，但同时又摩擦力小呢？那当然是有的，这也是我们极度需要一台高速相机的原因。

听好了啊！  不要调得太松或者太紧，力度刚刚好就可以。听起来很简单是不是？千万别给这外表蒙骗了。。。

实际上要找到这个刚好的力度是一个蛮痛苦的过程，下面我们来演示一下，在这个弹簧力度配置下，魔方可以正常扭动，而且带来的摩擦力也很小。

看起来好像没什么问题，效果挺不错的。真的吗？我再将过程放慢10倍左右，你就会发现问题在哪了。

仔细观察的你会发现，其实中心块老早就转完90°，并且站在那等着了。可是周围一圈的方块抖动了很久才在90°静止下来。这个过程耗费的时间甚至比中心块转动90°所需要的时间还长。但是程序上认为，中心块的90°旋转已经完成，并且可以进行下一步动作了。这很明显是错误的，只会带来更多的错位和虚动作。

我们前面提到的调到刚好的弹簧力度说的就是调到某个值，使得这个抖动时间最短，但同时不会引入太多的摩擦阻力。因为摩擦力过大反而又会拉长我们每次动作的时间。这是用高速摄像机调试的第一部分工作。

而第二部分的工作相对来说会比较有趣。因为某一天我突然意识到，虽然上面这个过程很耗费时间，但如果我们反过来应用，反而可以给我们节省时间。

大家想象一下，既然我们每次转动90°的时候，周围一圈的方块都得甩到110°左右才把动能释放完，然后弹回来。这意味着在这个速度下，刹车的距离大概需要20°。那为什么我们不尝试提前20°（假设）就全力刹车，等到速度归零的时候，立即释放刹车。虽然中心块还没到位，但此时外圈方块停下来的位置也就大概在90°附近了，也就是我们的目标位置。这时就变成了中心块靠弹力和惯性甩到90°，不过不同的是，因为四周方块已归位，可以立马执行下一步动作。

这部分看视频会更好理解

当然，这部分说起来很轻松，但是在不同的电池电压，各个面不同的摩擦力，还有在不同的位置，不同的初始速度下全力刹车，都会引起使得结果离我预料的位置有很大差距，所以需要通过高速摄像机来拍摄下每次转的过程，然后分析问题原因，然后重新调整参数来完成整个调试的过程。毫不夸张的说，气温变化引起润滑油黏度变化，都会使得参数要重新调整。

好了，看到这里，我相信你应该大概能理解为什么这个项目需要超高速摄像机才能完成，实在不是我想显得高端才用上的。