Das Lösen eines Rubik’s Cube stellt für viele Menschen eine große Herausforderung dar, doch für ein engagiertes Team von Studierenden der Elmore Family School of Electrical and Computer Engineering an der Purdue University war es mehr als nur ein Spiel – es war eine Gelegenheit, die Grenzen von Geschwindigkeit, Präzision und Automatisierung neu zu definieren. Mit ihrem Projekt Purdubik’s Cube haben sie einen Meilenstein gesetzt und einen neuen Guinness-Weltrekord für den schnellsten Roboter aufgestellt, der einen Puzzlewürfel löst. Mit einer unglaublichen Zeit von nur 0,103 Sekunden hat das Team die bisherige Bestleistung von 0,305 Sekunden, gehalten von Mitsubishi Electric in Japan, nahezu um das Dreifache unterboten. Dieser eindrucksvolle Erfolg war das Ergebnis der Zusammenarbeit von Junpei Ota, Aden Hurd, Matthew Patrohay und Alex Berta, vier talentierten Studenten, die sich im Rahmen von Purdues Cooperative Education Program (Co-op) zusammengefunden hatten. Das Programm fördert den praxisnahen Wissensaustausch zwischen Studium und Berufsleben und ermöglichte es den Studenten, sowohl fachliche als auch zwischenmenschliche Kompetenzen auszubauen, die für die Umsetzung eines solch ambitionierten Projekts unerlässlich waren.
Die Finanzierung für den Bau des Roboters wurde teilweise durch ihre Kooperationspraktika abgesichert, ergänzt durch Sponsoren, die das innovative Vorhaben unterstützten. Die Motivation für dieses Projekt geht bei den Teammitgliedern tief in ihre persönliche Geschichte zurück. Matthew Patrohay erinnert sich daran, wie er bereits in der High School von Videos der MIT-Studenten fasziniert war, die den Würfel in 380 Millisekunden lösten. Dieser frühe Eindruck setzte den Grundstein für seinen Ehrgeiz, selbst einen Rekord zu brechen. Die Verbindung von purer Ingenieurskunst, modernster Computermethodik und mechanischer Präzision macht Purdubik’s Cube zu einem Paradebeispiel dafür, was heutige Hochschulprojekte leisten können.
Ursprünglich wurde der Roboter im Dezember 2024 im Rahmen von SPARK vorgestellt, einer renommierten Design-Wettbewerbsplattform für Studierende der Purdue ECE. Dort sicherte sich das Team den ersten Platz, was den Anstoß gab, die Technologie weiter zu verfeinern und das Potenzial von moderner Automatisierung sowie High-Speed-Computing voll auszuschöpfen. Die Leistungsfähigkeit des Systems wird nicht nur durch seine Rekordzeit unterstrichen, sondern auch durch die intelligente Kombination verschiedener Technologien. Purdubik’s Cube arbeitet auf Basis maschinellen Sehens, das die Farbflächen des Puzzlewürfels erkennt und auf diese Weise in Echtzeit analysiert. Die eigentlichen Lösungsalgorithmen wurden speziell auf eine möglichst kurze Ausführungszeit abgestimmt.
Darüber hinaus basiert die Hardware auf hochentwickelter Motion-Control-Technik von Kollmorgen, einem renommierten Hersteller industrieller Steuerungssysteme. Die präzise Abstimmung von Beschleunigung und Verzögerung sorgt für eine außergewöhnliche mechanische Effizienz, die Bewegungsabläufe auf submillisekundengenauer Ebene koordiniert. Das Projekt wurde auch vom Institut für Control, Optimization and Networks (ICON) der Purdue University mitgetragen. Professor Shreyas Sundaram, Mitdirektor von ICON, sieht den Rekord im Kontext der langen Tradition von Purdue, bahnbrechende Ingenieurslösungen zu entwickeln. Die Verbindungen von Algorithmen, Robotik und Kontrollsystemen, die in Purdubik’s Cube eingebunden sind, seien beispielhaft für die Innovationskraft, die Purdue seit Jahrzehnten auszeichnet – von den historischen Beiträgen zum Apollo-Programm bis heute.
Eine weitere Besonderheit des Roboters ist die interaktive Komponente. Über eine Bluetooth-Verbindung kann ein sogenannter „Smart Cube“ vom Nutzer beliebig verdreht werden, woraufhin der Roboter alle Züge des Puzzlewürfels verfolgt und ihn sofort nach dem Abschluss der Manipulation blitzschnell wieder löst. Diese Nutzerinteraktion hebt das Projekt von einem bloßen technischen Demonstrator zu einer faszinierenden Anwendung für Bildungszwecke und Erlebnistechnik. Für die Studierenden bedeutete das Projekt nicht nur einen technischen Triumph, sondern auch eine wertvolle Lernerfahrung, die das im Studium erworbene Wissen auf beeindruckende Weise zusammenführte. Matthew Patrohay bringt es auf den Punkt: Die vielen Jahre des Studiums, angefangen bei den ersten Semestern, haben sie schrittweise auf dieses Ziel vorbereitet.
Das Zusammenwirken von Themen aus Mathematik, Informatik und Elektrotechnik hat letztlich ein Ergebnis hervorgebracht, das nicht nur in der Praxis, sondern auch als Inspiration für zukünftige Ingenieure und Entwickler dient. Die Schnelligkeit des Roboters ist dabei kaum fassbar. Während ein menschlicher Lidschlag etwa 200 bis 300 Millisekunden dauert, schafft Purdubik’s Cube den gesamten Lösungsprozess in gerade einmal 103 Millisekunden. Diese Geschwindigkeit zeigt eindrucksvoll, wie moderne Technik natürliche Mechanismen übertrifft und neue Maßstäbe für automatisierte Systeme setzt. Die Betreuung durch Assistant Professor Nak-seung Patrick Hyun war dabei von großer Bedeutung.
Hyun betonte, dass dieser Rekord weit über das reine Brechen eines Weltrekords hinausgeht und Einblicke in ultra-schnelle Kontrollsysteme liefert, die auch in natürlichen Organismen beobachtet werden können. Die Verbindung von Robotik und biologischer Mechanik wird durch solche Projekte greifbar und eröffnet neue Forschungsfelder. Milind Kulkarni, Leiter der Purdue ECE und Professor, sieht in dem Erfolg auch eine Bestätigung des pädagogischen Konzepts seiner Fakultät. Er betont die Bedeutung von praktischer Erfahrung und fordert dazu auf, talentierte Studierende mit den passenden Werkzeugen auszustatten, um Großartiges zu leisten. Das Zusammenspiel von professioneller Förderung und der Leidenschaft der Studenten macht solche außergewöhnlichen Erfolge möglich.
