Un algorithme qui façonne les objets pour les faire rouler sur des rampes en suivant un chemin souhaité

Rapport du 12 août 2023

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par Bob Yirka, Phys.org

Une équipe de physiciens et de mathématiciens du Centre pour la matière molle et vivante de l'Institut des sciences fondamentales, en Corée du Sud, en collaboration avec un collègue de l'Université de Genève, a développé un algorithme qui peut être utilisé pour trouver la forme d'un objet pour provoquer il pour descendre une rampe en suivant un chemin souhaité.

Dans leur article publié dans la revue Nature, le groupe décrit comment ils ont développé leur algorithme et ses utilisations possibles. Elisabetta Matsumoto et Henry Segerman du Georgia Institute of Technology et de l'Oklahoma State University, respectivement, ont publié un article News & Views dans le même numéro de revue décrivant le travail effectué par l'équipe dans le cadre de ce nouvel effort.

Dans ce nouvel effort, l’équipe de recherche a commencé avec un casse-tête intéressant, qui commence par imaginer une sphère dévalant une rampe. Si l’on imagine la sphère faite d’argile, elle peut être manipulée (déformée) pendant qu’elle roule pour la rendre conforme à une trajectoire donnée.

Si la sphère est ensuite redescendue sur la rampe, elle suivra la trajectoire précédente en raison des nouvelles déformations de sa forme. Les chercheurs ont noté que les chemins que pourrait emprunter la sphère pourraient être presque illimités en raison des déformations possibles presque illimitées.

Cette prise de conscience les a amenés à se demander si les déformations qui se forment dans une telle sphère pouvaient être mathématiquement corrélées à sa trajectoire. Et si tel est le cas, si de telles mathématiques pouvaient être utilisées pour créer un algorithme permettant d’imprimer en 3D une sphère avec des déformations qui la forceraient à suivre un chemin prédéterminé.

Il s’est avéré que la réponse aux deux questions était oui. L’équipe a utilisé des principes mathématiques et physiques pour créer des formules décrivant les déformations d’un objet donné qui entraîneraient l’objet à suivre une trajectoire souhaitée sur un plan incliné. Ils ont ensuite créé un programme informatique qui pourrait être utilisé pour créer un tel objet dans le monde réel, grâce à l’impression 3D.

L’équipe a nommé les objets trajectoïdes. Chacun avait un roulement à billes en métal solide à l’intérieur pour lui donner du poids. Ils ont également découvert qu’ils pouvaient créer des trajectoïdes qui parcouraient deux fois un chemin donné et les ont nommés « trajectoïdes à deux périodes ».

L’équipe de recherche suggère que leurs formules et leur algorithme pourraient être utilisés dans des applications robotiques ainsi que dans la recherche en physique associée au moment cinétique d’un électron ou dans la recherche quantique centrée sur l’étude de l’évolution d’un bit quantique.

Plus d'information: Yaroslav I. Sobolev et al, Trajectoïdes à corps solide façonnés pour rouler le long des voies souhaitées, Nature (2023). DOI : 10.1038/s41586-023-06306-y

Elisabetta Matsumoto et al, Façonné pour rouler le long d'un chemin périodique programmé, Nature (2023). DOI : 10.1038/d41586-023-02335-9

Informations sur la revue :Nature

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