GENERACIÓN AUTOMÁTICA DE INSTRUCCIONES DE CONSTRUCCIÓN PARA MODELOS DE ELEMENTOS DE CONSTRUCCIÓN.
Un método, ejecutado por ordenador, para generar instrucciones de construcción para un modelo de elementos de construcción,
incluyendo el modelo una pluralidad de elementos de construcción, siendo las instrucciones de construcción indicativas de un orden secuencial de pasos de construcción para construir el modelo de elementos de construcción, incluyendo cada paso de la construcción añadir al menos un elemento de construcción al modelo de elementos de construcción; cuyo método comprende: - determinar, a partir de una representación digital del modelo de elementos de construcción, al menos una secuencia de pasos de deconstrucción para deconstruir, al menos parcialmente, el modelo de elementos de construcción para obtener elementos de construcción; incluyendo cada paso de deconstrucción retirar al menos un elemento de construcción del modelo de elementos de construcción; - determinar al menos un paso de construcción del orden secuencial de pasos de construcción basándose en dicha al menos una pluralidad de pasos de deconstrucción; en el que la determinación de la secuencia de pasos de deconstrucción comprende ejecutar un proceso iterativo, en el que una repetición del proceso iterativo comprende: - obtener un modelo parcial previo resultante de una repetición previa; - determinar al menos un elemento de construcción a desconectar del modelo parcial previo para obtener como resultado un nuevo modelo parcial; en el que la determinación de dicho al menos un elemento de construcción a desconectar del modelo parcial previo, incluye: - determinar un grupo de subconjuntos candidatos del modelo parcial previo, incluyendo cada subconjunto candidato elementos de construcción respectivos interconectados del modelo parcial previo; en el que la determinación del grupo de subconjuntos candidatos comprende seleccionar los subconjuntos candidatos de acuerdo con un segundo grupo de criterios de selección; y en el que al menos uno del segundo grupo de criterios de selección incluye determinar una fuerza de conexión de la conexión de uno o más de los subconjuntos candidatos con el modelo parcial previo; - seleccionar, de acuerdo con un primer grupo de criterios de selección predeterminados, un único elemento de construcción o uno del determinado grupo de subconjuntos candidatos a ser desconectados del modelo parcial previo, para tener como resultado el nuevo modelo parcial
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2008/053124.
Solicitante: LEGO A/S.
Nacionalidad solicitante: Dinamarca.
Dirección: DINAMARCA.
Inventor/es: JAKOBSEN,JAKOB SPROGØE, KRISTENSEN,OLE JUUL, ALLERELLI,JACOB, ERNSTVANG,JESPER MARTIN.
Fecha de Publicación: .
Fecha Solicitud PCT: 14 de Marzo de 2008.
Fecha Concesión Europea: 25 de Agosto de 2010.
Clasificación Internacional de Patentes:
- G06T17/10 FISICA. › G06 CALCULO; CONTEO. › G06T TRATAMIENTO O GENERACIÓN DE DATOS DE IMAGEN, EN GENERAL. › G06T 17/00 modelado 3D mediante gráficos de computdor. › Descripción de volumen, p. ej. cilindros, cubos o utilizando CSG [Geometría Constructiva del Sólido].
Clasificación PCT:
- G06T17/40
Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia.
Fragmento de la descripción:
Generación automática de instrucciones de construcción para modelos de elementos de construcción.
Campo de la técnica
El presente invento se refiere a la generación de instrucciones de construcción para modelos de elementos de construcción.
Sumario
Existen varios tipos conocidos de conceptos para la generación de modelos de equipos físicos de juguete para construcción. En especial, los conceptos modulares o semi-modulares son muy populares ya que proporcionan una experiencia de juego interesante y exigente. Típicamente, estos conceptos proporcionan un equipo de elementos de construcción prefabricados que pueden interconectarse, unos con otros, de algún modo predeterminado mediante elementos de conexión de los elementos prefabricados. Los elementos de construcción prefabricados recuerdan objetos bien conocidos, destinados a una tarea específica de generación de modelos. Así, por ejemplo, para construir un modelo de una casa, los elementos de construcción pueden parecerse a ladrillos, tejas, puertas y ventanas. La finalidad de seleccionar lo elementos de construcción de esta manera es reducir significativamente el trabajo que supone la construcción de un modelo de una casa, en comparación con una situación en la que todos los detalles de la casa han de definirse cada vez que debe construirse un nuevo modelo. Sin embargo, la libertad completa para construir una casa u otro objeto se ve comprometida por la sencillez a la hora de construir el modelo.
Por ejemplo, los equipos de construcción de juguete disponibles bajo el nombre LEGO comprenden una pluralidad de diferentes tipos de elementos de construcción interconectables con protuberancias y cavidades correspondientes como elementos de conexión. Los elementos de conexión están dispuestos de acuerdo con diseños de retícula regulares, permitiendo por tanto una amplia variedad de interconexiones entre los elementos de construcción.
Típicamente, tales equipos de construcción de juguete comprenden un equipo de elementos de construcción adecuados para crear uno o más modelos de elementos de construcción, por ejemplo, un animal, un robot u otra criatura, un coche, un avión, una nave espacial, un edificio o similares. Típicamente, un equipo de construcción incluye, además, instrucciones de construcción impresas o instrucciones de montaje que ilustran cómo construir un cierto modelo con los elementos de construcción del equipo. No obstante, una característica interesante de tales equipos de construcción reside en que inspiran a los niños para que creen sus propios modelos.
Típicamente, las instrucciones de construcción incluidas en un equipo de construcción de juguete comprenden una secuencia de imágenes que ilustran, paso a paso, cómo y en que orden añadir los elementos de construcción al modelo. Tales instrucciones de construcción tienen la ventaja de que son fáciles de seguir, incluso para niños que no tengan una gran experiencia en los equipos de construcción de juguete y/o sin ser lectores expertos.
En general, una instrucción de construcción para un modelo puede considerarse como una secuencia de pasos y pasos secundarios de construcción en los que se ensamblan los elementos de construcción. La secuencia comienza con uno más elementos de construcción iniciales y se desarrolla en una serie de pasos hasta conseguir el montaje total que es una construcción del modelo. En cada paso, se añade un único elemento de construcción o un subconjunto de elementos de construcción. Para los fines de la presente descripción, el término "subconjunto" se refiere a un subgrupo de elementos de construcción interconectados del modelo de elementos de construcción. Añadir un subconjunto en lugar de un elemento de construcción puede suponer, así, que a la instrucción de construcción principal se añada una instrucción de construcción subordinada para ese subconjunto. Para los fines de la presente descripción, tal instrucción de construcción subordinada se denominará, también, paso secundario. Así, la secuencia de pasos puede representarse, generalmente, como un árbol de pasos en el que cada rama contiene instrucciones de construcción subordi-nadas.
Previamente, tales instrucciones de construcción han sido generadas manualmente, por ejemplo determinando manualmente los pasos de construcción razonables, dibujando las instrucciones correspondientes en un sistema CAD y, finalmente, imprimiendo las instrucciones así generadas. Aún cuando dichas instrucciones de construcción son de gran calidad, es decir, son fáciles de seguir, los anteriores procesos de producción tienen la desventaja de que requieren una gran experiencia y suponen una fuerte carga de trabajo. En consecuencia, las instrucciones de construcción sólo existen, típicamente, para modelos de elementos de construcción diseñados por el fabricante de los elementos de construcción. En particular, los métodos de la técnica anterior para generar instrucciones de construcción no resultan adecuados para los niños que desean producir instrucciones de construcción para sus propios modelos, las cuales les permitirían compartir sus modelos con sus amigos.
Más recientemente, las instrucciones de construcción se han generado en forma electrónica en lugar de en forma impresa. En particular, instrucciones de construcción animadas en las que los pasos de construcción más complicados son animados. Sin embargo, la producción de tales instrucciones de construcción sigue suponiendo que el diseño y el dibujo/animación de los pasos de construcción sean realizados por diseñadores expertos.
En un sistema complejo, tal como el sistema LEGO, el número de posibles instrucciones de construcción para un modelo crece exponencialmente con el número de elementos de construcción del modelo. En consecuencia, para un proceso automático de generación de instrucciones de construcción, el determinar un juego de instrucciones de alta calidad de entre el número, virtualmente infinito de posibles instrucciones de construcción para un modelo dado supone, generalmente, un problema. Así, es deseable proporcionar un proceso automatizado que genere instrucciones factibles, fáciles de seguir, incluso para modelos complejos. Además, es deseable proporcionar un proceso tal que genere instrucciones de construcción dentro de un tiempo razonable en un hardware de computación razonable.
Además, es deseable proporcionar un método para generar instrucciones de construcción que sea adecuado para niños que deseen producir instrucciones de construcción para sus propios modelos, lo que les permitirla compartir sus modelos con sus amigos y mejorar, además, la experiencia del juego. En particular, es deseable proporcionar métodos que requieran poca o ninguna interacción del usuario y entradas que estén fácilmente disponibles para el usuario.
El diseño de instrucciones de construcción paso a paso, efectivas, de fácil comprensión, ha sido, también, objeto de cierta investigación. La publicación de Internet "Diseño de instrucciones de montaje paso a paso efectivas", de M. Agrawala y otros, recuperada de http://graphics.stanford.edu/papers/assembly instructions/, describe principios de diseño para instrucciones de montaje efectivas basados en la psicología cognitiva. Este articulo describe, además, un sistema computerizado para generar instrucciones de montaje basándose en información acerca de cada uno de los objetos a montar, en la orientación del montaje y en el punto de vista de la cámara para la interpretación gráfica, información sobre agrupamiento, información acerca de sujetadores, la importancia de las piezas, simetrías y acerca de limitaciones en el orden de montaje. A base de esta entrada, el sistema calcula una secuencia de pasos de montaje basándose en un algoritmo de búsqueda extensiva que tiene en consideración las restricciones dadas. Un problema del mencionado sistema de la técnica anterior es que es costoso desde el punto de vista de la computación y que requiere datos de entrada complicados, exigiendo así un elevado grado de pensamiento abstracto por parte del usuario.
La solicitud de patente internacional publicada WO 2005/124696 describe un proceso automatizado para la generación de instrucciones de construcción para un modelo de construcción virtual, en el que las instrucciones de construcción utilizan un orden secuencial de pasos determinado por el orden de los pasos de construcción seguidos por un usuario durante la construcción del modelo virtual en un entorno de construcción virtual. Aún cuando...
Reivindicaciones:
1. Un método, ejecutado por ordenador, para generar instrucciones de construcción para un modelo de elementos de construcción, incluyendo el modelo una pluralidad de elementos de construcción, siendo las instrucciones de construcción indicativas de un orden secuencial de pasos de construcción para construir el modelo de elementos de construcción, incluyendo cada paso de la construcción añadir al menos un elemento de construcción al modelo de elementos de construcción; cuyo método comprende:
en el que la determinación de la secuencia de pasos de deconstrucción comprende ejecutar un proceso iterativo, en el que una repetición del proceso iterativo comprende:
en el que la determinación de dicho al menos un elemento de construcción a desconectar del modelo parcial previo, incluye:
2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que los elementos de construcción son interconectables según, al menos, dos direcciones de construcción; y en el que al menos uno del segundo grupo de criterios de selección incluye determinar una o más posiciones en el modelo parcial previo en las que ocurre un cambio de la dirección de construcción.
3. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en el que uno o más elementos de construcción incluyen un elemento conectador para proporcionar una conexión movible en torno a, por lo menos, una dirección; y en el que al menos uno del segundo grupo de criterios de selección incluye determinar uno o más subconjuntos conectados de forma movible al modelo parcial previo.
4. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende representar el modelo parcial previo mediante una estructura de datos indicativa de un gráfico que incluye nodos indicativos de respectivos elementos de construcción del modelo parcial previo y bordes que conectan nodos respectivos indicativos de conexiones entre elementos de construcción correspondientes.
5. Un método de acuerdo con la reivindicación 4, en el que un borde de dicho gráfico tiene un valor de fuerza de conexión asociado indicativo de una fuerza de conexión de una conexión entre elementos de construcción correspondientes a nodos conectados mediante dicho borde.
6. Un método de acuerdo con la reivindicación 5, en el que cada elemento de construcción comprende uno o más elementos de conexión destinados a aplicarse con uno o más elementos de conexión correspondientes de otro elemento de construcción para proporcionar una conexión entre el elemento de construcción y el otro elemento de construcción, teniendo asociada con él cada elemento de conexión una clase de elemento de conexión, teniendo asociada con ella cada clase de elemento de conexión una fuerza de conexión, y cuyo método comprende determinar dicho valor de fuerza de conexión asociada de un borde correspondiente a una conexión entre dos elementos de construcción a partir de, al menos, el número y las clases respectivas de elementos de conexión que contribuyen a la conexión correspondiente.
7. Un método de acuerdo con la reivindicación 5 o la reivindicación 6, en el que la determinación de dicho valor de la fuerza de conexión asociada comprende determinar la fuerza de la conexión a partir del número y de las clases respectivas de elementos de conexión que contribuyen a la conexión correspondiente y de un volumen de los dos elementos de construcción.
8. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la determinación de, al menos, un elemento de construcción a desconectar del modelo parcial previo para dar como resultado un nuevo modelo parcial, comprende calcular una o más funciones de ponderación para al menos uno de un subgrupo de los elementos de construcción y un grupo de subconjuntos candidatos de elementos de construcción; y seleccionar uno de un único elemento de construcción y un subconjunto basándose en una comparación de las funciones de ponderación calculadas.
9. Un método de acuerdo con la reivindicación 8, en el que al menos una de la o de las funciones de ponderación, tiene un intervalo de posibles resultados que incluye un primer intervalo secundario indicativo del grado de adecuación para la desconexión y un segundo intervalo secundario indicativo del grado de no adecuación para la desconexión.
10. Un método de acuerdo con la reivindicación 9, en el que la selección de un único subconjunto o elemento de construcción basándose en una comparación de las funciones de ponderación calculadas, incluye calcular el peso total a partir de la o de las funciones de ponderación calculadas; en el que el cálculo del peso total incluye asignar un valor del segundo intervalo al peso total si, por lo menos, una de las funciones de ponderación calculadas tiene un resultado en el segundo intervalo.
11. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, en el que cada elemento de construcción incluye uno o más elementos de conexión para aplicarse con uno o más elementos de conexión correspondientes de otro de los elementos de construcción; en el que cada elemento de conexión define una dirección de desconexión a lo largo de la cual puede desconectarse el elemento de construcción de otro elemento de construcción; y en el que el cálculo de una primera de la o de las funciones de ponderación para un subconjunto o elemento de construcción, comprende determinar si las respectivas direcciones de desconexión de todos los conectadores del subconjunto o elemento de construcción que están conectados a otro u otros elementos de construcción del modelo parcial previo, son mutuamente paralelas.
12. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, en el que el cálculo de una segunda de la o de las funciones de ponderación para un subconjunto o elemento de construcción, comprende además determinar si el subconjunto o elemento de construcción es un subconjunto o elemento de construcción de articulación.
13. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 12, en el que el cálculo de una tercera de la o de las funciones de ponderación para un subconjunto o elemento de construcción comprende, además, determinar si el subconjunto o elemento de construcción es parte de un par de articulación de subconjuntos o elementos de construcción.
14. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 13, en el que una cuarta de la o de las funciones de ponderación para un subconjunto o elemento de construcción es una función que disminuye con el número de otros elementos de construcción a los que está conectado el subconjunto o elemento de construcción.
15. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 14, en el que una quinta de la o de las funciones de ponderación es una función de una fuerza de conexión de conexiones entre elementos de construcción de un subconjunto.
16. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 15, en el que una sexta de la o de las funciones de ponderación es una función de una fuerza de conexión de conexiones de elementos de construcción de un subconjunto con otros elementos de construcción del modelo parcial previo.
17. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 15, en el que una séptima de la o de las funciones de ponderación de un subconjunto o elemento de construcción, es una función de una coordenada de una posición del subconjunto o elemento de construcción a lo largo de una dirección predeterminada con relación a un sistema de coordenadas.
18. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 17, en el que una octava de la o de las funciones de ponderación de un subconjunto o elemento de construcción es una función de, al menos, una propiedad del subconjunto y elemento de construcción y una propiedad de un subconjunto o elemento de construcción desconectado durante una repetición previa del proceso iterativo.
19. Un método, ejecutado por ordenador, para generar instrucciones de construcción para un modelo de elementos de construcción, incluyendo el modelo una pluralidad de elementos de construcción, siendo las instrucciones de construcción indicativas de un orden secuencial de pasos de construcción para construir el modelo de elementos de construcción, incluyendo cada paso de construcción añadir, al menos, un elemento de construcción al modelo de elementos de construcción; cuyo método comprende realizar un proceso iterativo, en el que una repetición del proceso iterativo, comprende:
obtener un orden secuencial de pasos de construcción resultantes de una repetición previa, dando como resultado el orden secuencial de pasos de construcción, un primer modelo parcial;
determinar un paso de construcción subsiguiente del orden secuencial de pasos de construcción basándose en, al menos, una pluralidad de pasos de deconstrucción mediante la puesta en práctica de los siguientes pasos:
20. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, que comprende generar una secuencia de representaciones gráficas de una secuencia correspondiente de modelos parciales que incluyen un modelo parcial inicial, una secuencia de modelos parciales incrementales, y un modelo completo; en el que cada uno de los modelos parciales incrementales incluye todos los elementos de construcción del modelo parcial incremental inmediatamente precedente de la secuencia y un número predeterminado de elementos de construcción adicionales de la pluralidad de elementos de construcción, en el que los elementos de construcción adicionales son determinados por la secuencia determinada de pasos de construcción.
21. Un sistema de tratamiento de datos que tiene, almacenado en él medios de código de programa destinados a hacer que el sistema de tratamiento de datos ejecute los pasos del método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 20, cuando dichos medios de código de programa son ejecutados en el sistema de tratamiento de datos.
22. Un producto de programa de ordenador que comprende medios de código de programa destinados a hacer que un sistema de tratamiento de datos lleve a cabo los pasos del método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 20, cuando dichos medios de código de programa son ejecutados en el sistema de tratamiento de datos.
23. Una señal de datos de ordenador incorporada en una onda portadora y que representa secuencias de instrucciones que, cuando son ejecutadas por un sistema de tratamiento de datos, hacen que el sistema de tratamiento de datos lleve a cabo los pasos del método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 20.
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