Исследователи из Университета науки и технологий Китая, Китайского университета Гонконга и Университетского колледжа Лондона представят свою работу на выставке SIGGRAPH Asia 2017 в Бангкоке с 27 по 30 ноября. На 10-й ежегодной конференции и выставке будут представлены ведущие мировые профессионалы, ученые и творческие люди, занимающие передовые позиции в области компьютерной графики и интерактивных технологий.
Заводные игрушки обычно легкие с компактными внутренними механическими узлами, которые приводятся в действие часовыми двигателями, прикрепленными к пружинному ключу. После того, как игрушка намотана и внутренняя пружина отпущена, накопленная потенциальная энергия приводит в движение внутренние механические части игрушки, которые затем побуждают дополнительные части игрушки выполнять свои заданные движения, такие как качающиеся руки, движущийся хвост, покачивающаяся голова. , Например.
Внутренняя сборка часто состоит из небольших механических деталей нетривиальной формы. Эти части должны компактно оставаться в корпусе игрушки и соединяться друг с другом с минимальным трением для эффективной передачи движения, что затрудняет создание заводных игрушек вручную.
«В эпоху индивидуального изготовления, такого как трехмерная печать, мы спросили, почему новички не могут все еще создавать индивидуальные заводные игрушки?» сказал доктор Пэн Сун, бывший научный сотрудник Китайского технологического университета и ведущий автор исследования. «Мы решили разработать эти выразительные игрушки с движущимися частями, но при этом потребляющие мало энергии».Подробно в статье исследователи определили 11 элементарных механизмов, которые обычно встречаются в заводных игрушках — фундаментальные модели движения, такие как раскачивание при движении или подпрыгивание вверх и вниз при столкновении справа налево — и смоделировали их геометрию, кинематические свойства и связи. . Учитывая вводимые пользователем данные, такие как детали игрушки, диапазон движения и моторная поза, новый метод команды автоматически конструирует и размещает механические детали внутри игрушки для обеспечения желаемого движения игрушки. Исследователи оптимизировали геометрию заводного механизма, стремясь уплотнить механизм, минимизировать его вес, избежать столкновения любых внутренних частей с пружинным двигателем и корпусом корпуса и обеспечить достижение желаемого движения игрушки.Новички смогли успешно разработать свои собственные заводные игрушки с использованием новой вычислительной системы.
Рисунки были напечатаны в трехмерном формате, чтобы проверить функциональность новой модели. Используя прототип — заводной игрушечный чайник — исследователи показали, что их компьютерное проектирование привело к созданию более компактного механизма с меньшими механическими частями и способностью выполнять движения в течение более длительных периодов времени и перемещаться на большие расстояния.
В дальнейшем исследователи планируют изучить возможности использования своих методов для создания микророботов и механических игрушек, которые работают от ограниченного заряда батареи.