Brevet FR2471202A1 — publié le 19810619

JOUET DE TRANSLATION TRIDIMENSIONNEL DU TYPE LOGIQUE La présente invention concerne un jouet de translation tridimensionnel du type logique. On connait des types très différents de jouets logiques se présentant sous la forme de cubes.: Un jouet de ce genre qui se rapproche le plus de l'invention a été dé- crit dans le brevet hongrois N'170 062 (Invention Rubik). Ce jouet fait inter- venir des mouvements de rotation de surfaces selon un processus enrichissant pour l'esprit. Dans le cas des cubes de Rubik, les cubes de coin restent toujours des cubes de coin au cours de la transformation, tandis que les cubes formant les arétes ne peuvent pas parvenir dans les coins et restent toujours des cubes d'arête. Dans ce jouet à cubes, l'identification des faces fait intervenir six couleurs et l'on constate que certaines des surfaces colorées restent toujours dans leur condition initiale, c.a.d conservent une position invariable. L'invention a pour but de fournir un autre jouet logique, qui diffère du jouet à cubes tournants qui a été décrit ci-dessus. On doit-pouvoir ob- tenir grâce à l'invention un jouet d'un type nouveau qui permet d'améliorer la pensée logique et la capacité de mémoire. Enfait comme dans la nature, les deux symétries les plus importantes - à savoir l'isotropie et l'homogénéité, c'est-à-dire la variante de rotation et la variante de translation - se complètent mutuellement. Le jouet selon l'invention constitue un perfectionnement du cube tournant de "Rubik". Du fait qu'une translation et une rotation sont des mouvements de natures différentes, il faut également que la logique s'appliquant aux cubes du jouet selon l'invention soit une logique différente de celle qui est né- cessaire pour résoudre les problèmes dans le cas-du cube de "Rubik". L'invention concerne par conséquent-un-jouet de translation logique qui comprend un seul gros corps anguleux, constitué par des petits corps anguleux de mêmes dimensions, les différents côtés des petits corps anguleux étant pourvus de repères permettant une différenciation. 2 2471202 L'invention consiste essentiellement en ce que, dans le gros corps anguleux, par exemple un gros cube, la place correspondant à au moins un des petits corps anguleux, par exemple des petits cubes, est vide. En ce qui concerne les petits corps anguleux adjacents à la zone vide, on peut déplacer chacun de ces corps à volonté en direction de la zone vide, ce qui permet de modifier la position des petits corps anguleux constituant le gros corps anguleux. L'enveloppe du gros corps anguleux est formée d'une matière complètement ou partiellement transparente, ou bien d'un filet rigide. Dans le gros corps anguleux, par exemple un gros cube, on peut le cas échéant fixer l'un contre l'autre au moins deux des petits corps anguleux, par exemple des petits cubes, le long d'au moins un axe spatial. Le gros corps et/ou les petits corps peuvent avoir la forme de cubes réguliers ou de prismes à arêtes arrondies. D'autres buts et avantages de la-présente invention apparaîtront à la lecture de la description suivante et des figures- jointes, données à titre illustratif mais non limitatif. La Figure 1 représente un gros cube constitué par assemblage de vingt-six petits cubes.. La Figure 2 représente un petit cube individuel. La Figure 3 représente un squelette axial rigide constitué-de sept petits cubes; et la Figure 4 représente un gros cube formé par assemblage de sept petits cubes. On décrit d'abord ci-dessous un mode de réalisation particulier de l'invention à partir duquel on peut obtenir d'autres possibilités qui seront définies dans la suite. Le jouet se compose de vingt-six petits cubes 2, qui sont agencés sous la forme d'un gros cube 1 complètement fermé, fabriqué à partir d'une matière transparente, comme par exemple du plexiglas, l'ensemble étant agencé de.manière que sept petits cubes constituent un squelette axial (cf. la Figure 3). Autour de ce squelette, sont disposés les dix-neuf petits cubes 2 mobiles. L'entourage transparent, non-visible, est dimensionné de manière qu'exac- tement vingt-sept petits cubes 2 trouvent leur place, c'est-à-dire que l'emplacement d'un petit cube 2 reste toujours libre (il sera appelé dans la suite la "zone libre 3"). Dans l'état fondamental du gros cube 1, toutes les surfaces des petits cubes 2 qui se trouvent sur la surface du gros cube 1 ont la même couleur, par exemple rouge. 3 24 71 202 I.es surfaces intérieures des petits cubes 2, c'est-à-dire leurs surfaces qui sont invisibles dans l'état fondamental, ont également toutes la même couleur, par exemple noire. Dans l'état fondamental, les trois surfaces délimitant la zone vide 3 ont également la même couleur, à savoir une couleur noire. Parune inclinaison-correspondante du gros cube 1, on peut décaler, à partir des-petits cubes 2 entourant la zone vide 3 (et qui sont fabriqués en une matière plastique bien glissante), deux petits cubes 2 d'une unité, ce qui produit un décalage de la zone vide 3 de deux unités. Par le terme "unité", on entend dans ce cas la longueur d'arête d'un petit cube 2. Parmi les petits cubes 2 qui entourent la zone vide 3 parvenue dans une nouvelle position, on peut à nouveau en choisir deux et les amener (par translation), le long des trois arêtes dans une nouvelle position. En répétant plusieurs foisle double décalage de translation, on mélange les dix-neuf petits cubes 2 mobiles. On peut se rendre compte de cette condition par le fait que la surface du gros cube 1 n'est plus uniquement rouge mais fait apparaître également des surfaces noires dans des combi- naisons les plus différentes possibles. Le principe du jeu peut être défini de la façon suivante: A l'aide des informations qui sont fournies par les surfaces rouge etnoire apparaissant sur la surface totale du gros cube 1, il se pose le problème de rétablir à nouveau, en faisant intervenir les possibilités logiques et la capacité de mémoire, l'état fondamental du gros cube 1 par des translations successives,, c'est-àdire de faire en sorte que le gros cube 1 apparaisse à nouveau complètement en rouge sur sa surface extérieure. Du fait que sept petits cubes 2 (Figure 2) sont reliés rigidement entre eux, les zones médianes des côtés du gros cube l con- servent toujours la couleur rouge,d'une manière non-perturbable. Lorsque tous les petits cubes 2 sont mobiles, ils peuvent être rassemblés dans un plan et être facilement ordonnés dans ce plan; de cette manière, on réduit le jeu tridimensionnel à un jeu bidimensionnel, ce qui pose un problème considérablement simplifié, surtout pour des enfants. On connaît un jouet pour enfants qui est basé de la même façon sur une translation et dans lequel quinze rectangles numérotés doivent être amenés dans la séquence et l'agencement corrects-par translation. Dans le cas du jouet de translation conforme à l'invention, la numérotation est superflue car, du fait de l'intervention des couleurs rouge et noire, il se pose, lors du passage dans la troisième dimension, un marquage et une identification nets de chacun des vingt-six petits cubes 2, car les surfaces latérales des petits cubes 2 sont toujours parallèles entre elles au cours de la translation. 24T71202 Les possibilités d'agencement sont augmentées de plusieurs millions par comparaison à celles fournies par le jouet bidimensionnel. En conséquence, le jouet selon l'invention convient-parfaitement bien pour l'exercise intellectuel de personnes adultes, mais, cependant, certains problèmes partiels peuvent être résolus également par des enfants. Dans le cas considéré, chaque petit cube 2 peut être placé dans vingt zones libres; ainsi, on peut le transférer d'une position de coin jusque sur l'arête, et inversement. Alors que, pour l'établissement de l'état fondamental dans le cas des cubes de "Rubik"., il est nécessaire de faire intervenir six couleurs, il suffit de prévoir deux couleurs dans le cas du jouet à cubes selon l'invention. Dans le cas du jouet cubique de "Rubik", les surfaces intérieures des petits cubes ne sont jamais visibles, alors que, dans le jouet selon l'invention, les six surfaces d'un petit cube sont amenées sur la surface extérieure du gros cube, c'est-à-dire qu'elles peuvent être rendues visibles. Dans le jouet cubique de "Rubik", chaque petit cube est identifiable au premier instant, tandis que, avec le jouet selon l'invention, il est nécessaire de faire intervenir une chalne de pensées logiques et une opération de mémoire pour déterminer l'endroit correct d'un seul petit cube 2 dans la position fondamentale.(Pour que, pendant le jeu', la couleur des surfaces intérieures des petits cubes ne soit pas visible, il est recommandé de placer le repérage légèrement en creux dans la surface des cubes).. Un avantage pratique du jouet cubique selon l'invention consiste en ce- qu'il peut être fabriqué d'une manière extrêmement simple. Pour sa manipulation, il suffit d'opérer avec une seule main, et on n'a pratiquement pas à exercer de force physique.-Dans les deux cas, le nombre des variantes -possibles est de l'ordre de grandeur de 1018. Un avantage particulierdu jouet consiste, en outre, en ce que, dans une enveloppe complètement fermée, sans qu'il se soit effectué un déplacement réel des petits cubes 2, et en utilisant dans un certain sens le concept d'une troisième main, il est possible d'effectuer un ordonnancement dans un chaos physiquement clos. Du point de vue mathématique, il est possible de symboliser le gros cube 1 comme une unité pouvant être constituée-de trois éléments. Ces trois éléments correspondent à des doubles translations pouvant être effectuées le long des trois axes (il n'est évidemment pas possible, ou même sans signification, de faire déplacer un seul petit cube, car les zones centrales des surfaces, sont-fixes). -4 471.202 Pour une position déterminée de la zone vide 3, lorsqu'on a déjà choisi l'axe ou squelette, on obtient automatiquement la direction de translation. Par des translations groupées, les dix-neuf petits cubes 2 peuvent être amenés par permutation en vingt endroits. On peut montrer que, pour une position prédéterminée de la zone vide 3, il est possible d'effectuer la permutation des dix-neufs éléments (petits cubes) et des dix-neuf empla- cements restants (double permutation = échange simultané de deux éléments à chaque fois). On ne peut effectuer une seule permutation - échange pour un seul élément. Les possibilités de mélange des petits cubes 2 dans le gros cube 1 s'élèvent de cette manière à.2 (c'est-à-dire: factorielle 20 divisé par 2) Cela correspond approximativement à une valeur de 1,21 x 1018, cet ordre de grandeur ayant été déjà indiqué ci-dessus. Dans la suite, on va décrire succinctement d'autres variantes de l'invention. A- Le gros cube 1 peut, par exemple, être coloré de la manière-suivante: Chaque surface du gros cube 1 comporte une autre couleur, les- surfaces intérieures restent noires. Cela correspond à une simplification du fait qu'on obtient ainsi une information concernant la position ini- c 20 tiale de la zone vide 3 et le domaine opératoire à faire intervenir au moment correspondant. B- Chaque côté symétrique des surfaces rouges des petits cubes est bleu et les autres côtés sont noirs. Les zones centrales des surfaces laté- rales du gros cube sont définies par des cercles bleus sur fond rouge. On peut alors jouer de la manière suivante: Le gros cube complètement en rouge 1 est transformé en un cube complètement bleu. Naturellement, on peut jouer également dans le cas du cube rouge-noir en modifiant la coloration du repérage des zones centrales mais, cependant, dans ce cas (du fait qu'on obtient un plus grand nombre de surfaces latérales noires sur les petits cubes 2),le problème est naturellement simplifié. En outre, on peut facilement prédéfinir de nombreuses colorations et numérotations extérieures et intérieures, à l'aide desquelles on peut établir des jeux ayant des degrés de difficulté différents. Il est en outre inté- ressant de réaliser également les petits cubes 2 en-une matière transparente. Dans ce cas, il est possible de former à l'intérieur-des petits cubes 2 une partie d'une statue, d'un modèle plastique tridimensionnel et de résoudre le problème consistant à rétablir le modèle plastique tridimensionnel complet. s 6 X471 202 Pour faciliter les déplacements des cubes, on peut, en outre, utiliser une enveloppe perforée (gaine), ou bien un filet de fixation qui est cons. titué d'un matériau approprié. Naturellement, l'invention permet également d'obtenir la forme simple 2X2x2 (cf. Figure 4), pour laquelle il suffit de pouvoir déplacer seulement sept petits cubes 2 dans un volume cubique pouvant recevoir huit petits cubes 2. Dans cette variante, aucun des petits cubes 2 n'est fixe, et on peut toujours déplacer seulement un petit cube 2, la coloration étant semblable à ce qui a été déjà décrit. Ce cube convient plus pour des enfants qui peuvent ainsi développer en jouant leurs capacités logiques. Naturellement, le cube de translation (gros cube 1) peut être réalisé également en plus grandes dimensions. Le jouet selon l'invention n'est évidemment pas limité à la forme d'un cube et on peut lui donner toute forme anguleuse. Tout en restant dans le cadre de l'invention, on peut donner au petit corps anguleux et au gros corps anguleux qu'ils constituent la forme de corps polyédriques quelconques. Lorsqu'une partie du gros cube l est recouverte par une enveloppe non- transparente, le jeu devient plus difficile car on fait plus appel à la capacité de mémoire. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés; elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles-à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. -2471252 REVENDICATIONS 1.- Jouet de translation tridimensionnel du type logique, qui comprend un seul gros corps anguleux, constitué par des petits corps anguleux de mêmes dimensions, les différents côtés des petits corps anguleux étant pourvus de repères permettant une différenciation, caractérisé en ce que, dans le gros corps anguleux, par exemple un gros cube (1), la place corres- pondant à au moins un-des petits corps anguleux, par exemple des petits cubes (2) est vide et, parmi les petits corps anguleux adjacents à la zone vide (3), chacun d'eux est déplaçable à volonté en direction de la zone vide (3), ce qui permet de modifier là position des petits corps anguleux formant le gros corps anguleux, et en ce qu'en outre l'enveloppe du gros corps anguleux est formée d'une matière complètement ou partielle- ment transparente ou d'un filet rigide. 2.- Jouet de translation logique selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans le gros corps, par exemple un gros cube (1), au moins deux des petits corps anguleux, par exemple des petits cubes-(2) sont fixés l'un contre l'autre le long d'au moins un axe spatial. 3.- Jouet de translation logique selon la revendication 1 ou 2, carac- térisé en ce que le gros corps et/ou les petits corps ont la forme de petits cubes réguliers ou de prismes à arêtes arrondies.