Алгоритм, который формирует объекты, заставляя их скатываться по пандусам по желаемому пути.

Отчет от 12 августа 2023 г.

Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

проверенный фактами

рецензируемое издание

надежный источник

корректура

Боб Йирка, Phys.org

Группа физиков и математиков из Центра мягкой и живой материи Института фундаментальных наук в Южной Корее в сотрудничестве с коллегой из Женевского университета разработала алгоритм, который можно использовать для определения формы объекта, вызывающего он скатывается по рампе по желаемому пути.

В своей статье, опубликованной в журнале Nature, группа описывает, как они разработали свой алгоритм и возможные варианты его использования. Элизабетта Мацумото и Генри Сегерман из Технологического института Джорджии и Государственного университета Оклахомы соответственно опубликовали в том же выпуске журнала статью «Новости и взгляды», в которой описывается работа, проделанная командой над этим новым проектом.

В этой новой работе исследовательская группа начала с интересной головоломки, которая начинается с представления сферы, катящейся по пандусу. Если представить, что сфера сделана из глины, ею можно манипулировать (деформировать), пока она катится, чтобы она соответствовала заданной траектории.

Если затем сферу снова скатить по пандусу, она пойдет по предыдущему пути из-за новых деформаций ее формы. Исследователи отметили, что пути, по которым может пройти сфера, могут быть практически безграничными из-за почти безграничных возможных деформаций.

Это осознание заставило их задаться вопросом, могут ли деформации, образующиеся в такой сфере, быть математически связаны с ее траекторией. И если да, то если бы такую ​​математику можно было бы использовать для создания алгоритма, который можно было бы использовать для 3D-печати сферы с деформациями, которые заставили бы ее следовать по заранее определенному пути.

Оказалось, что ответ на оба вопроса — да. Команда использовала принципы математики и физики для создания формул, описывающих деформации данного объекта, в результате которых объект следует по желаемому пути по наклонной плоскости. Затем они создали компьютерную программу, которую можно было бы использовать для создания такого объекта в реальном мире с помощью 3D-печати.

Команда назвала объекты траекториями. Внутри каждого из них находился цельный металлический шарикоподшипник, придающий ему вес. Они также обнаружили, что могут создавать траектории, которые дважды проходят заданный путь, и назвали их «двухпериодными траекториями».

Исследовательская группа предполагает, что их формулы и алгоритм могут быть использованы в приложениях робототехники, а также в физических исследованиях, связанных с угловым моментом электрона, или в квантовых исследованиях, сосредоточенных вокруг изучения эволюции квантового бита.

Больше информации: Ярослав И. Соболев и др., Траектории твердого тела, имеющие форму, позволяющую катиться по желаемым траекториям, Природа (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-06306-y

Элизабетта Мацумото и др. Созданы для движения по запрограммированному периодическому пути, Природа (2023). DOI: 10.1038/d41586-023-02335-9

Информация журнала:Природа

© 2023 Сеть Science X