Un equipo de científicos informáticos líderes ha desarrollado un novedoso sistema computacional para ayudar al diseño y la fabricación de juguetes de cuerda, centrándose en automatizar la compleja maquinaria interior responsable del movimiento de cuerda de los juguetes. El nuevo sistema computacional incluye modelado analíticode una amplia variedad de mecanismos elementales que se encuentran en juguetes anchos comunes, incluida su geometría y cinemática, y que automatizan la construcción de los juguetes con precisión y con piezas móviles que consumen menos energía.
Los investigadores, de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, la Universidad China de Hong Kong y el University College London, presentarán su trabajo en SIGGRAPH Asia 2017 en Bangkok, del 27 de noviembre al 30 de noviembre. La décima conferencia y exposición anual exhibiráAlgunos de los principales profesionales, académicos y mentes creativas del mundo a la vanguardia de los gráficos por computadora y las técnicas interactivas.
Los juguetes de cuerda suelen ser livianos con conjuntos mecánicos internos compactos que funcionan con motores mecánicos unidos a una llave de resorte. Una vez que el juguete se enrolla y se libera el resorte interior, la energía potencial almacenada impulsa las partes mecánicas internas del juguete,que luego incita a las partes adicionales del juguete a realizar sus movimientos específicos, como brazos oscilantes, una cola en movimiento, una cabeza que se balancea, por ejemplo. El ensamblaje interior a menudo consiste en pequeñas partes mecánicas de formas no triviales. Estas partes deben permanecer compactas dentrola carcasa del juguete y se conectan entre sí con una fricción mínima para una transferencia de movimiento eficiente, lo que hace que los juguetes de cuerda sean difíciles de diseñar manualmente.
"En la era de la fabricación personalizada, como la impresión en 3-D, preguntamos, ¿por qué los principiantes aún no pueden diseñar juguetes de cuerda personalizados?", Dijo el Dr. Peng Song, ex investigador asociado de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China yautor principal de la investigación: "Nos propusimos diseñar computacionalmente estos juguetes expresivos con partes móviles pero que requieren poca energía".
Detallado en el documento, los investigadores identificaron 11 mecanismos elementales que se encuentran comúnmente en los juguetes de cuerda - patrones de movimiento fundamentales como balancearse mientras se mueve o balancearse hacia arriba y hacia abajo mientras golpea de derecha a izquierda - y modelaron su geometría, propiedades cinemáticas,y conexiones. Dadas las entradas del usuario, como las partes del juguete, el rango de movimiento y la posición del motor, el nuevo método del equipo construye y organiza automáticamente las partes mecánicas dentro del juguete para entregar el movimiento deseado. Los investigadores optimizaron la geometría del mecanismo de cuerdacon el objetivo de compactar el mecanismo, minimizar su peso, evitar la colisión entre cualquier parte interna con el motor de resorte y la carcasa del cuerpo, y asegurar que se logre el movimiento deseado del juguete.
Los principiantes pudieron diseñar con éxito sus propios juguetes de cuerda usando el nuevo sistema computacional. Los diseños fueron impresos en 3-D para probar la funcionalidad del nuevo modelo. Usando un prototipo, una tetera de cuerda, elLos investigadores demostraron que su diseño asistido por computadora resultó en un mecanismo más compacto con piezas mecánicas más pequeñas y la capacidad de ejecutar movimientos por períodos más largos y moverse a una distancia más larga. En el futuro, los investigadores planean explorar el uso de sus métodos enDiseño de micro-robot y juguetes mecánicos que funcionan con batería limitada.
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Materiales proporcionados por Asociación de Maquinaria de Computación . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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