Кинетическая скульптура Тео Янсена

Сегодня раздел «Интересности» и подраздел «Ремесло» получил новую статью «Кинетическая скульптура Тео Янсена«. Это действительно интересные механизмы, подобные живым существам. В основе — законы компьютерной и естественной эволюции.  Первые скульптуры ходили «под парусом». Последние животные ходят ходят в штиль, ощущают воду и преграды, запоминают путь и даже защищаются от штормов.

Кинетическая скульптура Тео Янсена работает только на энергии ветра: нет бензиновых, дизельных, электрических и так далее двигателей. Энергия для движения запасается в бутылки. Общее представление о кинетических скульптурах Тео Янсена можно получить из видео:

А более детальные особенности конструкции, если вам интересно, мы рассматриваем дальше.

Так, для начала — принцип работы одной ходульной части.

Как говорит автор в своём выступлении (самое посленднее видео в статье), для нормального движения существ важны 11 размеров, 11 чисел. Так что пропорции очень и очень существенны. Что это за 11 чисел?

Это размеры 11 компонентов ноги.

Ноги, в свою очередь, крепятся к своеобразному позвоночнику. Позвоночник в данном случае — коленвал, который может или просто передавать движение, или быть вращаемым с помощью пропеллеров, сжатого воздуха и так далее.

Наилучшее движение ноги происходит, когда ступня описывает нечто типа треугольника с закруглёнными вершинами. Различные пропорции 11 компонентов ноги дают различные геометрические фигуры при движении. Автор скульптур много экспериментировал, в частности, с компьютерными моделями, чтобы найти идеальное соотношение частей ноги. В некоторой мере нагляднее это соотношение можно представить с помощью следующего видео. Оно же даёт другую интерпретацию внешнего вида ноги кинетической скульптуры.

Кстати, компьютерное моделирование особых результатов не дало из-за огромного числа вариантов геометрических фигур, которые может описать стопа ноги. Так, например, каждый из 11 компонентов ноги может иметь по 10 вариантов длин. Получается более миллиона вариантов кривых. Компьютер работал бы над ними сотни лет. Пришлось обратиться к методу компьютерной эволюции.

Так, компьютер выбрал 1500 случайных вариантов длин компонентов ноги. И оценил геометрические фигуры, которые описывает стопа каждой ноги:

Кинетическая скульптура Тео Янсена

Из 1500 вариантов геометрических фигур были выбраны 100 наиболее оптимальных. Соответственно, получилось 100 типов комбинаций различных длин частей ноги.

Из этих длин частей (остальные были отсеяны) случайным методом было создано ещё 1500 вариантов ног. Из них были отобраны 100 ног с самыми оптимальными кривыми. На основе получившихся длин частей были созданы новые 1500 вариантов ног — и так далее.

Цикл повторялся на протяжении многих месяцев день и ночь. Окончательный результат — нога Animaris Currens Vulgaris (Одушевлённый Бегун Обыкновенный), первого животного, самостоятельно ходившего по пляжу. Но и эта нога была не идеальной, животное периодически останавливалось. Так что эволюция продолжилась 🙂

Вот пример набора цифр, которые дают более менее двигающуюся ногу:

Кинетическая скульптура Тео Янсена

a = 38, b = 41.5, c = 39.3, d = 40.1, e = 55.8, f = 39.4, g = 36.7, h = 65.7, i = 49, j = 50, k = 61.9, l=7.8, m=15

Другой расчёт компонентов ноги, проведённый в маткаде:

Кинетическая скульптура Тео Янсена

А вот ещё один пример расчёта компонентов ног:

Кинетическая скульптура Тео Янсена

На основе этого расчёта также строится кинетическая скульптура:

На этом видео можно хорошо рассмотреть наборы из пластиковых бутылок, которые используются для накопления энергии ветра:

Ветер двигает паруса на коленвале, энергия передаётся велосипедному насосу, который накачивает бутылки. Для этого требуется несколько часов. Но как заставить двигаться животное, да ещё и автоматически? Для этого нужны мышцы. Мышцы — это труба в полой трубе, из-за чего она может удлинняться. Удлиннение вызывается надуванием резинового шара, который увеличивается в объёме и толкает вложенную трубу.

Срабатывание может также организовываться надувными шарами. Например, когда бутылки заряжены, размер шара максимален и постоянен. Но когда ветер спадает, размер сигнального шара уменьшается и освобождает переключатель, который открывает клапан, который подаёт воздух, который нагнетается в шары в мускулах, которые двигают ноги. Одна сработавшая мышца активирует другие мышцы и так далее. Система почти как в статье «Безумные изобретения«.

Некоторые энтузиасты пытаются разработать на их основе настоящие средства передвижения:

Ну а сам автор считает, что подобный тип перемещения — революция в мире техники, сравнимая по важности с изобретением колеса. В способе движения этих существ лежит принцип колеса (есть ось, которая горизонтальна земле всегда), но всё остальное отличается. В этом преимущества перед колесом, особенно в таких труднодоступных местах, как пески.

Отличный пример кинетической скульптуры с «хомяковым» двигателем:

Кинетическая скульптура Тео Янсена

Интервью Тео Янсена с русскими субтитрами:

Основные компоненты современных кинетических скульптур от Тео Янсена:

  1. Ходульные ноги, о которых мы говорили ранее.
  2. Двигатели, они же — парусность скульптур.
  3. Аккумуляторы, они же — веерообразные штуки на скульптурах и пластиковые бутылки, куда нагнетается воздух.
  4. Система передачи сигналов — трубки, передающие сжатый воздух, и обратные клапаны с пружинами.
  5. Система контроля препятствий и мокроты грунта (если щупы встречают непреодолимые препятствия, они поворачивают скульптуру назад).
  6. Система ощущения воды (основанная на засасывании воды в бутылки, повышении давления и отправке животного назад).
  7. Мозг животного — система бутылок, клапанов, трубок), работающий по двоичной системе. Мозг считает шаги от препятствия до препятствия. Поэтому, когда животное доходит до воды и т.д., поворачивает назад — оно знает, сколько ему идти назад.
  8. Система штормовой защиты (молоток, который при сильном ветре забивает колья на носу скульптуры в землю).

В будущем будет больше 🙂

Вот такие вот оригинальные живые кинетические скульптуры от Тео Янсена.

Кинетическая скульптура Тео Янсена

4 Comments

  1. Завораживает. Спасибо автору идеи и статьи. Хочется смотреть… Взрывает мозг. Ещё что-нибудь есть подобное?

    • Спасибо! Если найдём — выложим.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *