Cum să construiești o mașină de jonglat Claude Shannon: 4 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:43

Claude Shannon a fost un inginer strălucit / matematician care a creat teoria informației și practic ne-a binecuvântat cu lumea digitală. A fost jongler și uniciclist și a creat prima mașină de jonglare. Am decis să construiesc o mașină de jonglerie pe baza designului său, deși nu ne-a lăsat nicio specificație pentru construirea unuia. Urmărind videoclipul mașinii sale și alte două mașini construite de universitate, am venit cu o mașină de lucru. Vreau să împărtășesc specificațiile mașinii mele în speranța că cineva cu abilități reale de mașini va construi o mașină de lucru mult mai frumoasă. Acum, mașina pe care am construit-o funcționează surprinzător de bine, având în vedere că este făcută din cea mai mare parte a gunoiului pe care o aveam întinsă în jur sau din alte părți din alte proiecte, are un pic de reacție a angrenajului motorului, este montată pe un cadru care se sprijină doar pe unele manuale de pe podea și are un motor care uneori decide să accelereze sau să încetinească singur.

Vă rugăm să verificați videoclipul. Următorii pași vor arăta construcția de bază, specificațiile și modul de reglare a puterii și poziționării brațului aruncării mingii.

Observați și în videoclipul meu începând cu aproximativ 0:40, bilele săritoare trasează simbolul infinitului. Interesant.

Provoc pe oricine să construiască o mașină de jonglerie foarte frumos prelucrată cu metal sau chiar cu o imprimare 3D. Am văzut câteva cereri pe internet pentru o mașină de jonglerie funcțională, dar nimeni nu pare să aibă una disponibilă.

O altă opțiune ar fi să simuleze o mașină de lucru pe Matlab sau un software de simulare.

Dacă cineva știe unde se află aparatul de jongler al lui Claude Shannon, aș aprecia foarte mult acest lucru. Regret că nu a publicat niciun detaliu al designului său. Și câteva fotografii ale mașinii sale vor spune foarte mult.

În cele din urmă, vreau doar să-i exprim o mulțumire deosebită lui Claude Shannon pentru că a oferit fundamentul pentru lumea noastră digitală.

Iată un videoclip cu Claude Shannon și mașina sa de jonglare: Claude Shannon Jugging

Pasul 1: Structura de bază a mașinii de jonglare

Cadru: cadrul este doar câteva plăci de tăiat din bambus, care sunt relativ grele și o montură bună pentru celelalte părți. Puteți folosi orice, dar să vă dați seama că este posibil să trebuiască să mișcați puțin suportul motorului.

Rulment principal: rulmentul principal este o axă pentru bicicletă care este adăpostită în două suporturi de rulment. Le-am cumpărat separat, dar se potrivesc perfect și nu există absolut niciun joc. Nu te gândi că poți învinge acest rol.

Brațul principal al cupei: pentru brațul cupei am folosit stâlpi de tijă de pescuit din fibră de carbon. Am folosit o piesă mai mică, care se potrivea perfect pe puntea bicicletei, apoi am epoxidat-o într-o gaură din brațul principal al cupei. Foarte rigid și funcționează grozav.

Cupe: cupele sau mâinile sunt doar niște spume de burete (spumă de ambalare pentru computer) lipite la triunghi de carton. În interiorul cartonului se află un triunghi de vinil realizat dintr-un caiet de vinil. Suprafața mai dură a vinilului ține și eliberează bila de oțel mai consistent decât cartonul. Probabil îți poți da seama de cupe mai bune, dar tot ce aveam în jur. M-am gândit că poate vâslele tăiate de ping pong ar funcționa cel mai bine, dar sunt cam grele. Trebuie să păstrați cupele ușoare cât mai mult posibil.

Suport motor: Montez motorul pe placa de bambus cu un suport motor aluminiu. Va trebui să o mișcați, astfel încât o montură mobilă să fie ideală, dar nu am avut o modalitate bună de a face asta. Așa că a trebuit doar să-l deșurubez, să-l mut, să-l înșurub înapoi. Durează. Dar montura nu este prea critică - păstrați-o practic sub locul în care brațul lung al motorului este atașat la brațul principal al cupei.

Adaptor pentru axa motorului: aveți nevoie de o modalitate de a atașa axa motorului la brațul scurt. Am găsit aceste adaptoare de 5 mm care erau perfecte.

Braț motor mic: brațul scurt este o bucată de aluminiu plat. Ușor de găurit și probabil că veți găuri mai multe până veți găsi punctul de reglare ideal.

Braț mare al motorului: două catarame (8 mm) cu tijă filetată între ele permit o reglare bună. Veți petrece mult timp ajustând acest braț.

Pasul 2: Specificații

Există aproximativ 9 lungimi critice ale brațelor, puncte de atașament și alte specificații care trebuie luate în considerare pentru a pune în funcțiune această mașină. De fapt, am calculat permutările doar pentru eventualele ajustări pe care le pot face pe mașina mea și a ajuns la aproximativ 60 000. Dintre acestea, nu știu câte ar funcționa efectiv.

Privind diagrama de mai sus, voi explica fiecare măsurare.

1. Distanța dintre buzunarele celor două cupe (sau mâini) în cazul meu este de 54 de centimetri. Plasarea celor două cupe prea aproape nu va permite suficient spațiu pentru ca mingea să sară, iar plasarea lor prea depărtată va sări mingea prea scurt pentru a fi prinsă în cealaltă cupă. Dar brațul ar trebui să fie reglabil și am făcut acest lucru plasând cele două cupe pe două secțiuni interioare ale stâlpului de pescuit care alunecă în interiorul stâlpului principal mai mare. Apoi i-am lipit la cald pe cei mai mici la locul lor.

2. Motorul este atașat la două brațe, unul scurt și unul mai lung. Cel mai lung este atașat la brațul de susținere a cupei la aproximativ 7,3 cm de lagărul principal pe care se rotește brațul principal al cupei.

3. Rulmentul principal este la aproximativ 24 cm de sol sau de suprafața pe care mingea va sări. În cazul meu, adaug sau scriu un manual pe care se sprijină cadrul mașinii. Nu este o configurare ideală. Într-adevăr, cadrul trebuie să fie foarte greu sau atașat de podea într-un fel. Când mașina mea funcționează, de fapt, se schimbă puțin și acest tip de joc nu este o idee bună, deoarece afectează timpul mașinii, 4. Distanța de la rulmentul principal la axa motorului este de aproximativ 15 cm.

5. Distanța de la alinierea verticală a lagărului principal și a axului motor este de 10 cm. Această distanță nu pare să fie adevărată critică.

6. Distanța de la axa motorului la punctul de fixare a brațului mai lung de pe brațul mai scurt este de 4,5 cm. Acest braț este esențial pentru ajustarea celor mai înalte și mai mici puncte ale ambelor cupe. Dacă aveți nevoie ca mingea să fie aruncată mai departe, atunci măriți distanța pe brațul scurt. Dacă aveți nevoie de ambele cupe pentru a arunca mai puțin cu forță, atunci scurtați-le.

7. Brațul mai lung al motorului este probabil cel mai ajustat punct al mașinii. De aceea l-am făcut ușor de reglat folosind două catarame și o tijă filetată. Este singurul punct în care puteți schimba diferențial înălțimea și puterea aruncării cupelor. Prin prelungirea acestui braț, cupa dreaptă va merge mai sus și va arunca mai departe, iar brațul stâng va coborî și va arunca mai scurt. Scurtând acest braț obțineți efectul opus. Este punctul de reglare a egalizatorului pentru cele două cupe.

Câteva alte variabile influențează funcționarea corectă a mașinii. Una este dimensiunea mingii. Am folosit o bilă de oțel de 15 mm. O minge mai mică sau mai mare va necesita schimbarea tuturor celorlalte variabile. O a doua variabilă este viteza motorului. Veți avea nevoie de o sursă de alimentare reglabilă sau un controler al motorului pentru a controla rpm-ul motorului. În cazul meu am folosit un neg negativ variabil de 12 volți.

Calculele mele de permutări ale reglajelor mașinii:

1 2 3 4 5 6 7 8 9

4 * 4 * 4 * 4 * 4 * 4 * 10 * 2 * 4 = 327, 680 (mult mai mare decât estimarea mea inițială, unde am acordat doar 3 puncte de reglare pentru fiecare braț sau distanță) Nu sunt sigur cât de multe dintre acestea ar funcționa.

Pasul 3: câteva sfaturi de ajustare …

Odată ce mașina este construită, este timpul să o punem în funcțiune. Am început prin a încerca doar să primesc o minge și să fiu prins de cealaltă cupă. Încep prin a seta rpm în jurul valorii de 80 rpm. Mingea trebuie aruncată astfel încât să se arce în sus și apoi să cadă chiar înainte de centrul tijei lungi a cupei (sau a punctului principal de fixare a lagărului). Apoi ricoșează pe podea pe partea cea mai apropiată de cupa de prindere. Dacă mingea este aruncată prea departe, probabil cupele se ridică prea sus și trebuie să fie coborâte prin scurtarea punctelor de fixare a brațului motor scurt. Dacă mingea nu este aruncată suficient de departe, atunci atașamentele scurte ale brațului motorului trebuie prelungite. O altă modalitate de a face aceste ajustări este schimbarea punctului de fixare a brațului lung pe brațul principal al cupei (vezi specificația 2 din pasul anterior).

Dacă o cupă aruncă mingea prea departe și cealaltă nu o aruncă suficient de departe, atunci abordați acest diferențial ajustând brațul motor lung. (vezi specificația 7 din pasul anterior).

La un moment dat poate fi necesar să măriți sau să micșorați distanța dintre rulmentul principal și podea pentru a schimba timpul de rezistență al mingii sau cât timp petrece mingea în aer. Acesta este momentul în care devine cu adevărat artă și nu atât de mult știință, așa că trebuie doar să te joci cu ea.

Viteza motorului: mașina mea funcționează optim la aproximativ 80 rpm. Acest lucru depinde și de celelalte reglaje, deci aveți nevoie de o modalitate de a varia rotația motorului. Dacă rpm-ul este prea rapid, atunci mingea nu are timp să se așeze în buzunarul cupelor și doar ricoșează în cupă și apoi este aruncată neregulat. Dacă rpm-ul este prea lent, mingea nu este aruncată suficient de departe sau cupa primitoare nu este în poziția de a prinde mingea săritoare.

Suprafață săritoare: aveți nevoie de o suprafață pe care săriți mingea. Folosesc pardoseala din gresie ceramică din apartamentul meu, deoarece o bilă de oțel sare foarte bine pe ea. Am încercat tamburul și nu a revenit suficient de sus (și a fost foarte zgomotos).

Pasul 4: Note finale …

Provocarea 1: cineva construiește acest lucru într-un atelier de mașini folosind instrumente profesionale. Am avut doar un ferăstrău și un burghiu manual.

Provocarea 2: construiește una mică folosind imprimanta 3D pentru a folosi mingea de 10 mm. Ar fi grozav, dar nu știu ce suprafață de săritură ați putea folosi, altele decât o podea ceramică sau de ciment.

Provocarea 3: aflați unde este mașina de jonglerie originală a lui Claude Shannon și spuneți-ne celorlalți. Realizați un videoclip cu acesta în funcțiune. Faceți cel puțin fotografii în detaliu ale detaliilor mașinii sale. Gura mi se uită la perspectivă.

Notă: am găsit fotografia de mai sus a mașinii Claude Shannons, care este puțin luminantă, dar nu suficient de detaliată pentru a arăta specificul atașamentelor și rulmenților brațului și ce fel de motor a folosit. Nu sunt sigur unde a fost făcută această fotografie. MIT, casa lui, Michigan?

Mai presus de toate, distrează-te și mulțumește lui Claude Shannon pentru că și-a împărtășit strălucirea!