新的计算方法提供了发条玩具的优化设计

新的计算方法提供了发条玩具的优化设计

一组领先的计算机科学家开发了一种新颖的计算系统，可以帮助发条玩具的设计和制造，其重点是使负责发条玩具运动的复杂内部机械自动化。

新的计算系统包括对常见的大型玩具中各种元素机制（包括它们的几何形状和运动学）的解析模型，并可以准确地自动构造玩具，并使用消耗较少能量的运动部件。

来自中国科学技术大学，香港中文大学和伦敦大学学院的研究人员将于11月27日至11月30日在曼谷举行的SIGGRAPH Asia 2017上展示他们的工作中国机械网okmao.com。

第十届年度会议和展览将在计算机图形学和交互技术的最前沿展示一些世界领先的专业人士，学者和创新思想。

发条玩具通常是轻巧的，具有紧凑的内部机械组件，该组件由连接到弹簧键的发条马达提供动力。玩具上紧玩具并释放内部弹簧后，存储的势能驱动玩具的内部机械零件，然后提示玩具的其他零件执行其指定的运动，例如摆臂，尾巴移动，摆动头， 例如。

内部组件通常由不平凡的小型机械零件组成。这些部件必须紧凑地留在玩具的主体外壳内，并以最小的摩擦力相互连接，以实现有效的运动传递，从而使发条玩具难以手动设计。

“在像3-D打印这样的个性化制造时代，我们问，为什么新手还不能设计定制的发条玩具？” 中国科学技术大学前副研究员，该研究的主要作者彭松博士说。“我们着手对具有运动部件但需要低能耗的表现力玩具进行计算设计。”

研究人员在论文中进行了详细介绍，确定了发条玩具中常见的11种基本机制-基本运动模式，例如在移动时摆动或从右向左撞击时上下摆动-并对它们的几何形状，运动特性和连接方式进行了建模。

在给定用户输入（例如玩具零件，运动范围和运动姿势）的情况下，该小组的新方法会自动在玩具内部构造和布置机械零件，以传递所需的玩具运动。

研究人员通过精简发条机构的结构，使其重量最小化，避免弹簧马达和主体外壳之间的任何内部零件发生碰撞，并确保实现玩具的预期运动，来优化发条机构的几何形状。

新手能够使用新的计算系统成功设计自己的发条玩具。设计以3D打印方式进行测试，以测试新模型的功能。研究人员使用原型（发条玩具茶壶）进行了研究，结果表明，他们的计算机辅助设计使机械机构更紧凑，机械零件更小，并且能够进行更长的运动并可以移动更长的距离。

在未来的道路上，研究人员计划探索其方法在电池功率有限的微型机器人设计和机械玩具中的使用。