どんな形でもコマにして回せるアルゴリズム:ディズニーが開発(動画あり)

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ディズニー・リサーチなどの研究チームが、バランスの悪い形状であっても、安定して回転するコマに変えるアルゴリズムを開発した。

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コマは時代遅れの玩具かもしれないが、ディズニーの研究部門ディズニー・リサーチとスイス連邦工科大学チューリッヒ校の研究チームが、新たな命を吹き込んだ。例えば「ブレイクダンスするアルマジロ」や「一本足で立つゾウ」など、どんなにバランスのとりにくい形状の物体でも、コマにして回転させることが可能なアルゴリズムを開発したのだ。

従来のコマは、完璧に左右対称の形状をもち、球根のように膨らんだ本体が、下部へ行くに従って細くなっている。しかし、研究チームが開発したソフトウェアを使えば、どんなに奇妙でおもしろい形状の物体でも、バランスのとれたコマに変身させられる。

その方法は、ある部分の重量を増やし、別の部分は空洞にするなどして、物体内の質量分布を調整するというものだ。これによって、不規則な形状の物体をコマやヨーヨーにしても、最適化によって、驚くほど安定して回転するようになる。

任意の物体の3次元モデルを入力すると、アルゴリズムが、希望する軸の周囲を安定して回転させるには質量をどのように分布させればよいか、1分足らずで計算してくれる。アルゴリズムが最適化するのは物体の「慣性モーメント」、すなわち特定の軸を中心とした回転への抵抗性を表す物理特性だ。

この最適化には、物体の全体的な形状および内部構造の変更を要する。最適な質量分布を実現するために、物体を3Dプリンターで出力し、ある部分は空洞にしたり、また別の部分は重い素材を使って重量を加えたりする。

慣性モーメントは、多くの機械系において重要な特性であるため、このアルゴリズムは、コンピュテーショナルデザイン分野にも応用が可能だ。たとえば、系全体の慣性抵抗を減らすことで、よりエネルギー効率の高い機械構造を作製するといった応用が考えられる。

Video: DisneyResearchHub

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