TwistyPuzzles.RU

Головоломки => Конструирование и модификация головоломок => Тема начата: grigr от 01 Февраля 2014, 10:33:13

Название: Уроки по проектированию головоломок
Отправлено: grigr от 01 Февраля 2014, 10:33:13
Хочу поделиться опытом построения 3Д головоломок в CAD программах.
тема эта очень обширная и я ни на что не претендую, только покажу ряд базовых принципов.
очень приветствую любые замечания и собственные наработки

я использую SolidWorks. сам обучался с нуля по примерам, так что думаю это любому по силам.

очень рекомендую для изучения данную ветку с ФАКу:
http://twistypuzzles.ru/forum/index.php/topic,91.0.html

и если вы новичок, то настоятельно рекомендую изучить этот урок
видео туториал по SolidWorks от: Drew http://www.twistypuzzles.com/forum/viewtopic.php?f=9&t=13410
и самому сделать все что он показывает (прямая ссылка - http://yadi.sk/d/_kNu-B1V88vBC)

изучите принципы построения правильных платоновых тел, а так же сделайте что-то сами
http://twistypuzzles.ru/forum/index.php/topic,91.msg174.html#msg174
ну или просто скачайте готовые модели (прямая ссылка - http://yadi.sk/d/shZzxJua88vBo)

так же можете скачать и изучить несколько грубых моделей головоломок
в виде видео туториала: http://twistypuzzles.ru/forum/index.php/topic,91.msg1566.html#msg1566
в виде готовой модели куба 3*3: http://twistypuzzles.ru/forum/index.php/topic,91.msg1567.html#msg1567
и прочих моделей головоломок: http://twistypuzzles.ru/forum/index.php/topic,91.msg1568.html#msg1568
Название: Re: Уроки по проектированию головоломок
Отправлено: grigr от 01 Февраля 2014, 11:11:09
основной подход при черчении головоломки:
1. выбираем платоново тело - к примеру куб
2. выбираем плоскость проходящую через центр тела
3. рисуем на ней контур поверхности, которая будет отсекать от тела 1 слой
4. строим по контуру поверхность вращения
5. если секущих поверхностей несколько типов, то строим и их
6. дублируем поверхности (поворотами и отражениями) чтобы охватить все слои
7. рассекаем тело этими поверхностями
8. убираем лишние кусочки, оставив несколько для обработки
(в соседней ветке я приводил несколько примеров: http://twistypuzzles.ru/forum/index.php/topic,427.0.html)

подчерку: в зависимости от контура у нас получится несколько разных поверхностей
условимся называть их - плоская, цилиндрическая, коническая, гиперболическая и прочие криволинейные

вот пример построения кубика 3*3 с использованием нескольких разных приемов:
1 и 2) это стандартный кубик от Рубикс. обратите внимание на крылышки у 1го кубика
это следствие использования только цилиндрических секущих, у 2 го кубика их нет
3) кубик классический v-3 (который Вердес так и не выпустил)

(http://i.imgur.com/T7QbjpR.png)

тут вы видите более изысканные конструкции с торпедами на конических и криволинейных сечениях

(http://i.imgur.com/pmOFR9D.png)

ну и построение Бриликуба с использованием гиперболического сечения
про них может чуть позже расскажу...

(http://i.imgur.com/ee4YD1q.png)
Название: Re: Уроки по проектированию головоломок
Отправлено: grigr от 01 Февраля 2014, 11:43:54
основной прием который обычно используют это V-style (тот что описан в патенте Вердеса)
это закинуть язычок каждого следующего слоя под предыдущий

к примеру конструкция рубиксовой пятерки на порядок более сложная

(http://i.imgur.com/V5DQtCC.png)

у четных головоломок все аналогично только средний слой углублен внутрь
тут базовая разметка нужно еще добавлять внутренние бандажи, блоки или клик-механизм

(http://i.imgur.com/sCsD6Wp.png)

рассмотрим родственные кубику 3*3 головоломки:

1) Megaminx, Gigaminx
все аналогично построению 3*3 и 5*5
(http://i.imgur.com/uVTmpLs.png)

2) HM-Tetrahedron, Pyraminx
в принципе тут все аналогично кубику 3*3. но есть пара нюансов
здесь у нм-пирамидки крестовина крепится к углам, но можно начертив по другому прикрепить и к центрам
а у пираминкса убраны центральные элементы, т.к. они не видны и в отличие от 2*2 к ним ничего не крепится

(http://i.imgur.com/6dEtQs4.png)

3) Master Tetrahedron, Master Pyraminx
Master Tetrahedron полностью аналогичен ГигаМинксу
а вот Master Pyraminx имеет более сложную конструкцию - сначала строится HM tetrahedron, следующее же сечение заходит не под него, а с другой стороны над ним
по сути тоже самое, просто порядок другой

(http://i.imgur.com/IpvDBgT.png)

4) Skewb, Master Skewb
все то же самое, но опять же с нюансами
Skewb - имеет четырех конечное ядро, соответственно у него 2 разных угла и ассиметричный центр
Master Skewb - имеет немного усложненную структуру за счет доп.выступов для стабильности

(http://i.imgur.com/rgCwyYZ.png)

5) Helicopter
все то же самое, единственная особенность - вращается тут ребро

(http://i.imgur.com/Zai8LuU.png)

6) Crazy Cube
конструктивно это 5*5, но с загнутой наверх одной из плоскостей сечения

(http://i.imgur.com/iUJmbLJ.png)
Название: Re: Уроки по проектированию головоломок
Отправлено: grigr от 01 Февраля 2014, 16:22:07
Так же расскажем о продвинутых техниках

1. шестеренки

2. гиперболы

3. дип-кут
Название: Re: Уроки по проектированию головоломок
Отправлено: Guimplen от 02 Февраля 2014, 13:07:43
В проектировании Вы, однозначно, гуру  :) Очень признателен за создание этой темы, многое стало понятнее!
Название: Re: Уроки по проектированию головоломок
Отправлено: grigr от 02 Февраля 2014, 13:25:39
я думаю многим есть чем поделиться либо дать ссылки на свои же статьи
под проектированием я понимаю не только чертежи в CAD программах
а в целом процесс конструирования головоломки
Название: Re: Уроки по проектированию головоломок
Отправлено: Fireman от 03 Февраля 2014, 13:21:42
Сборник фото-примеров по МОДингу головоломок (описание на вьетнамском)

http://rubikvn.org/forum/threads/244-TUTORIAL-H%C6%AF%E1%BB%9ANG-D%E1%BA%AAN-C%C3%81CH-CH%E1%BA%BE-CUBE
Название: Re: Уроки по проектированию головоломок
Отправлено: grigr от 08 Февраля 2014, 16:19:38
попробую продемонстрировать ход мыслей изобретателей
Void Cube, Makarov/Mixup Cube и Zeroid Cube что бы было понятно
как они их придумали и что общего между этими головоломками
Название: Re: Уроки по проектированию головоломок
Отправлено: grigr от 08 Февраля 2014, 16:30:14
начну с Void Cube - Okamoto. скажем так - это Революционная головоломка для своего времени
через что-же он прошел изобретая как казалось невозможное? давайте посмотрим

1. этап первый. берем в руки кубик 3*3 м думаем как-же можно избавиться от крестовины
(http://i.imgur.com/338tc0z.png) (http://i.imgur.com/0LUpLI0.png)

2. поняв что при стандартном раскрое это невозможно, пытаемся найти такую конструкцию центрального элемента
чтобы он был шире квадратика 1*1, и можно было бы сделать сквозной вырез.
решение найдено - это аналог кубика V-3 (а нам втирают что Вердес его изобрел)
(http://i.imgur.com/4ybAdLQ.png) (http://i.imgur.com/KTaXvLe.png)

3. но нас не интересует еще один вариант для 3*3, поэтому быстро идем дальше, сделав ширину всего центра
равную базовому размеру 1*1, что бы при вырезе не осталось ничего лишнего
(http://i.imgur.com/6h1D1ph.png) (http://i.imgur.com/Tw20UNm.png)

4. делаем прокол по центральной оси, убирая лишнее. и получаем совершенно новую конструкцию
(http://i.imgur.com/mPAkpt5.png)

5. но нас ждет облом, такая конструкция не будет держаться друг за друга ;( что же делать?
(http://i.imgur.com/GnG1XhJ.png) (http://i.imgur.com/FVDTivk.png)

6. но раз уж изобретателя прет, то такая мелочь его не остановит ;) выход найден!
а что если добавить небольшой зацеп на краю выступа оставшегося от центрального элемента?
получается своеобразный рельс или плинтус (по разному называют). мне больше нравится название: Рельсовый механизм.
(http://i.imgur.com/galu19c.png) (http://i.imgur.com/kZQbvHR.png)

7. осталось только убрать несколько лишних фрагментов (ножка у угла, ребро на 2 части разрежем для простоты сборки)
и вуаля ;) получаем новую механическую конструкцию для кубика 3*3 без крестовины - Void Cube
(http://i.imgur.com/mVFE2zg.png)
Название: Re: Уроки по проектированию головоломок
Отправлено: grigr от 08 Февраля 2014, 16:34:44
однако хочу немного огорчить поклонников таланта Окамото - рельсовый механизм изобрел не он!
а в 1983 советский школьник Сергей Макаров сделав изумительный для того времени Макаров куб

только более 20 лет спустя гениальный изобретатель Оскар смог воспроизвести эту головоломку
правда найдя совершенно иной подход и механизм

(http://www.twistypuzzles.com/forum/download/file.php?id=11817)

на головоломку есть авторское свидетельство 1983-1985г. а также публикация в Книге
по этим рисункам и попробуем воспроизвести данную головоломку и проследить за ходом мысли автора

вот советский патент (там 5 страниц - листайте дальше)
http://worldwide.espacenet.com/publicationDetails/originalDocument?CC=SU&NR=1191088A1&KC=A1&FT=D&ND=&date=19851115&DB=&locale=en_EP

страницы из книги
http://i387.photobucket.com/albums/oo317/grigr/Scan2.jpg
http://i387.photobucket.com/albums/oo317/grigr/Scan3.jpg
http://i387.photobucket.com/albums/oo317/grigr/Scan4.jpg
http://i387.photobucket.com/albums/oo317/grigr/Scan5.jpg

и сама книжка
(http://i387.photobucket.com/albums/oo317/grigr/scan1.jpg)
Название: Re: Уроки по проектированию головоломок
Отправлено: grigr от 08 Февраля 2014, 19:58:25
Сложно сказать как именно он пришел к этому изобретению, но стоит предположить что захотев сделать возможным поворот на 45гр
он стал искать пути построения такого механизма, во первых стало очевидно что центры у новой головоломки конструктивно должны были быть
эквивалентны ребрам, ведь они должны были меняться местами, так же крестовина никак не могла крепиться ни к одной из видимых деталей.

он нашел простое решение - сделать крепление не за счет винтов к крестовине, а за счет дополнительных скоб в форме буквы W
вот его основная задумка на чертеже из патента. опираясь на этот секущий контур нарисуем и мы свой чертеж
(http://i.imgur.com/0XTXl2x.png) (http://i.imgur.com/XU1CPP0.png)

вот что получилось ;) думаю очевидно что наклонная линия образует коническое сечение (опять Вердесу не везет)
(http://i.imgur.com/ssSR7rU.png)

хочу заметить, что однократного сечения не достаточно. ребро и центр нужно поменять местами и выполнить сечение еще раз
из-за этого они кстати вплотную друг к другу не прилегают - такова специфика построения...
(http://i.imgur.com/qdxyxHi.png) (http://i.imgur.com/oClYGov.png)

(http://i.imgur.com/X4Gcr49.png) (http://i.imgur.com/EiWgoYD.png)
Название: Re: Уроки по проектированию головоломок
Отправлено: grigr от 08 Февраля 2014, 20:05:29
обратите внимание на сходство Makarov Cube  и Void Cube. оба используют рельсовый механизм
только куб Макаров приделал рельсу к углам + доп.скоба, а Окамото к центру. по сути одно и тоже...

отличие Макаров куба от Миксап куба Оскара в следующем:
Оскар не догадался до рельсы или не захотел лишних сложностей, он просто засунул внутрь кубик 2*2
и прикрепил внешние углы миксап куба к внутреннему 2*2 кубу, ну и выкинул скобы как не нужные

вот так ;) хочу заметить что он использовал еще один прием под названием "Дип кут" его рассмотрим чуть позже
(http://i.imgur.com/dN44nQ0.png) (http://i.imgur.com/iB8IYqI.png)
Название: Re: Уроки по проектированию головоломок
Отправлено: Philipp от 08 Февраля 2014, 21:21:37
Большое спасибо!
Очень интересно!
Название: Re: Уроки по проектированию головоломок
Отправлено: grigr от 08 Февраля 2014, 21:34:25
пожалуйста ;)

так же я добавил чертежи Миксап куба
Название: Re: Уроки по проектированию головоломок
Отправлено: grigr от 08 Февраля 2014, 23:03:46
Попробую описать процесс изобретения головоломки Zeroid Cube
это гибрид Void cube + Crazy Cube. надеюсь вы уже поняли как строятся эти головоломки сами по себе

т.к. для внутреннего круга нужен упор в крестовину, то мы можем пойти другим путем отличным от Окамото
посмотрите на 3 стадию построения Воид куба, там верхняя и нижняя горизонталь центрального элемента на одной линии
тут же нижняя часть делается толще чем базовый квадратик 1*1, получается массивная крестовина, к которой все и крепится,
но не винтами а выступами. Окамото не мог использовать такой подход, т.к. у такой крестовины центр не крутится - это нам и нужно
(http://i.imgur.com/kaoeDR7.png) (http://i.imgur.com/glWbmzR.png)

второй этап сечений: высекаем внутренний круг и выкалываем по осям центры в крестовине
вот и все ;) получаем набор деталек для Zeroid Cube
(http://i.imgur.com/C89aEEw.png) (http://i.imgur.com/ZYscq3H.png)
Название: Re: Уроки по проектированию головоломок
Отправлено: Alekseyem от 14 Июля 2014, 21:49:53
Так же расскажем о продвинутых техниках

1. шестеренки

2. гиперболы

3. дип-кут
когда же все-таки будут шестеренки?))
Название: Re: Уроки по проектированию головоломок
Отправлено: grigr от 14 Июля 2014, 22:17:20
А что есть спрос? ;-)
По большому счету я по ним не спец,
Разве что инструкцию Тимура хотел дать

А остальное чуть позже, как время будет!
Название: Re: Уроки по проектированию головоломок
Отправлено: Alekseyem от 16 Июля 2014, 16:36:15
не знаю кому как, а я бы поизучал, пока мне мой крези пираминкс едет))))
Название: Re: Уроки по проектированию головоломок
Отправлено: grigr от 06 Августа 2014, 23:38:36
статья о проектировании шестереночных головоломок (PDF, 1.5MB)
http://twistypuzzles.com/articles/building-geared3d/building-geared3d.pdf
http://www.twistypuzzles.com/forum/viewtopic.php?f=9&t=22943
Название: Re: Уроки по проектированию головоломок
Отправлено: Alekseyem от 17 Августа 2014, 23:57:26
с русским, видимо, напряженка :'(
Название: Re: Уроки по проектированию головоломок
Отправлено: grigr от 01 Апреля 2019, 11:28:21
туториал от Грега - проектирование 5*5 куба

http://www.youtube.com/watch?v=g9N-GxzSvf0