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一般來說陀螺都需要一個(gè)繞著其旋轉(zhuǎn)軸完全對(duì)稱的造型才能夠穩(wěn)定地長(zhǎng)時(shí)間旋轉(zhuǎn)。如果質(zhì)量分布均勻的不對(duì)稱物體-比如一個(gè)實(shí)心的玩具茶壺，即使在其旋轉(zhuǎn)軸上裝上柄狀軸讓它旋轉(zhuǎn)，它也會(huì)在極短的時(shí)間內(nèi)失去平衡，停止旋轉(zhuǎn)。這是由于質(zhì)量均勻但造型不對(duì)稱的物體無法保持穩(wěn)定的慣性力矩。由于玩具的造型不能輕易改變，研究團(tuán)隊(duì)便從另一種方法來入手：通過重新分配玩具內(nèi)部的質(zhì)量分布。他們通過算法來分析對(duì)象的旋轉(zhuǎn)情況，修正內(nèi)部質(zhì)量分布以達(dá)到穩(wěn)定的慣性力矩。
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這種方法能夠在不改變玩具外形的情況下，又能使物體產(chǎn)生穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)。團(tuán)隊(duì)將實(shí)心模型在計(jì)算機(jī)算法的分析后進(jìn)行挖空，質(zhì)心也盡量保持在旋轉(zhuǎn)軸的低位。在SIGGRAPH 2014大戶以上，迪士尼研究團(tuán)隊(duì)描述到“慣性力矩取決于物體的整體體積，而不是物件表面的幾何形狀，我們通過改變物體的內(nèi)部設(shè)計(jì)和質(zhì)量分布（使得物體能夠穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)）”這項(xiàng)通過增加物體中間空隙來提高穩(wěn)定度的技術(shù)他們稱之為“cage-based deformation”（籠狀變形）另外他們還使用了被他們稱之為“雙密度優(yōu)化”的技術(shù)。通過多種密度材質(zhì)的填充，達(dá)到不改變外形就能產(chǎn)生穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)的效果。
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迪士尼研究院的博士后Moritz B cher表示，“我們的做法十分有效，已經(jīng)應(yīng)用到各式各樣的模型中去。從踮著腳尖保持平衡的大象玩具角色，到跳著霹靂舞的犰狳與各種抽象的形狀。它非常適合用于3D打印機(jī)來制作擁有獨(dú)特造型的玩具陀螺和溜溜球?！?/div>
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原標(biāo)題「迪士尼研究院：造型獨(dú)特的玩具陀螺成為可能」
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