Disney разрабатывает ПО для 3D печати механических игрушек

Это программное обеспечение разработано лабораториями Disney Research в Цюрихе и Бостоне, и лабораториями Высшей технической школы в Цюрихе и МИТ. Первый набор инструментов позволяет дизайнеру ввести в программу сочлененный персонаж, выбрать набор точек приведения в движение персонажа и сделать скетч из набора кривых линий для обозначения желаемого движения в каждой точке. Затем система, опираясь на библиотеку движений, определяет необходимые механические компоненты и их настройки, наиболее подходящие для реализации заданных движений. Затем в программе-симуляторе происходит оптимизация всего механизма для достижения анимации, задуманной дизайнером.

Второй набор программ работает с оцифрованными персонажами, которые не двигаются, а скорее деформируются, такими как желеобразные монстры, растения и качающиеся здания, и помогает трансформировать их в эластичные формы, которые могут имитировать движения их виртуальных прародителей.

В качестве исходных данных дизайнерская система принимает 3D представление фигуры в ее нейтральном состоянии и набор целевых форм, представляющих желаемые трансформации. Затем пользователь может выбрать точки приложения трансформации на фигуре или, в частности, когда персонаж лишен явных признаков какой-либо структуры, система может сама предложить некоторый набор точек и их расположение. Как только количество и приблизительное расположение точек определены, система оптимизирует дизайн с учетом того, будет ли трансформация происходить с помощью нитей, спиц или струбцин.

В обоих случаях, описанные этапы проектирования используют быстрые методы производства, такие как 3D печать, для изготовления физических моделей персонажей.

Исследователи продемонстрировали гибкость их программных систем, спроектировав десять анимированных персонажей с последующим изготовлением семи из них с помощью технологии 3D печати. На дизайн, в каждом случае, потребовалось менее получаса.

"Наши персонажи пока ограничены лишь циклическими движениями", говорит Стелиан Корос (Stelian Coros), ассоциированный научный сотрудник Disney Research в Цюрихе. "Однако, наше исследование сделало нас на один шаг ближе к быстрому дизайну и производству индивидуальных моделей роботов, которые могли бы понимать и взаимодействовать со своим окружением для выполнения сложных задач".

На третьем этапе проектирования система вычисляет распределение твердых и мягких материалов внутри персонажа, чтобы было возможно производить желаемые деформации, сохраняя при этом общие очертания персонажа. Мягкие материалы, например, могут быть расположены вблизи шарниров, а твердые материалы могут быть использованы в конечностях. Этот этап требует наибольшее из всех трех количество времени на вычисления, но он же и самый мощный; исследователи продемонстрировали, например, что оптимизация материала позволила трансформировать прямой брусок в четыре формы, очень близкие к целевым, используя всего два силовых привода струбцинного типа.

Исследователи спроектировали и изготовили как двумерные, так и трехмерные персонажи - шесть в общей сложности - прототипы которых показали хорошее соответствие своим симуляциям.

"Мы верим, что разработанный нами метод является важным шагом к основанному на физике дизайну реальных персонажей", - говорит Бернд Бикель (Bernd Bickel), ученый-исследователь из Disney Research в Цюрихе. "Сейчас мы хотели бы продолжить исследование с использованием более широкого спектра материалов для создания персонажей и спроектировать более детальные системы движения, чтобы анимация сложных структур могла быть автоматизирована".

3DPmake