质量分布均匀的不对称物体也能成为陀螺

时间：2015-05-26 00:02:53 来源：玩具巴巴 阅读量：2615

一般来说陀螺都需要一个绕着其旋转轴完全对称的造型才能够稳定地长时间旋转。如果质量分布均匀的不对称物体-比如一个实心的玩具茶壶，即使在其旋转轴上装上柄状轴让它旋转，它也会在极短的时间内失去平衡，停止旋转。这是由于质量均匀但造型不对称的物体无法保持稳定的惯性力矩。由于玩具的造型不能轻易改变，研究团队便从另一种方法来入手：通过重新分配玩具内部的质量分布。他们通过算法来分析对象的旋转情况，修正内部质量分布以达到稳定的惯性力矩。

这种方法能够在不改变玩具外形的情况下，又能使物体产生稳定的旋转。团队将实心模型在计算机算法的分析后进行挖空，质心也尽量保持在旋转轴的低位。在SIGGRAPH 2014大户以上，迪士尼研究团队描述到“惯性力矩取决于物体的整体体积，而不是物件表面的几何形状，我们通过改变物体的内部设计和质量分布（使得物体能够稳定旋转）”这项通过增加物体中间空隙来提高稳定度的技术他们称之为“cage-based deformation”（笼状变形）另外他们还使用了被他们称之为“双密度优化”的技术。通过多种密度材质的填充，达到不改变外形就能产生稳定旋转的效果。 迪士尼研究院的博士后Moritz B cher表示，“我们的做法十分有效，已经应用到各式各样的模型中去。从踮着脚尖保持平衡的大象玩具角色，到跳着霹雳舞的犰狳与各种抽象的形状。它非常适合用于3D打印机来制作拥有独特造型的玩具陀螺和溜溜球。”