Sådan bygger du en Claude Shannon jonglermaskine: 4 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:27

Claude Shannon var en strålende ingeniør/matematiker, der skabte informationsteori og dybest set velsignede os med den digitale verden. Han var en jonglør og encyklist, og han skabte den første jonglermaskine. Jeg besluttede at bygge en jonglermaskine baseret på hans design, selvom han ikke efterlod os nogen specifikationer for at bygge en. Ved at se videoen af hans maskine og to andre universitetsbyggede maskiner fandt jeg på en fungerende maskine. Jeg vil dele specifikationerne for min maskine i håb om, at en person med ægte maskinmest færdigheder vil bygge en meget pænere arbejdsmaskine. Nu fungerer den maskine, jeg byggede, overraskende godt i betragtning af at den er lavet af for det meste uønsket, jeg havde liggende eller dele fra andre projekter, har et lille motorgear, er monteret på en ramme, der bare hviler på nogle lærebøger på gulvet, og har en motor, der nogle gange beslutter at fremskynde eller bremse på egen hånd.

Tjek venligst videoen. De følgende trin viser den grundlæggende konstruktion, specifikationerne og hvordan du justerer boldkasterens styrke og placering.

Læg også mærke til det i min video, der starter omkring kl. 0:40, de hoppende bolde sporer uendeligt symbolet. Interessant.

Jeg udfordrer alle til at bygge en rigtig flot bearbejdet jonglermaskine med metal eller endda 3D -print. Jeg har set et par anmodninger på internettet om en fungerende jonglermaskine, men ingen ser ud til at have en tilgængelig.

En anden mulighed ville være at simulere en arbejdsmaskine på Matlab eller noget simuleringssoftware.

Hvis nogen har kendskab til, hvor Claude Shannons jonglermaskine befinder sig, ville jeg sætte stor pris på det. Jeg beklager, at han ikke offentliggjorde nogen detaljer om sit design. Og et par fotografier af hans maskine ville tale meget.

Endelig vil jeg bare udtrykke en stor tak til Claude Shannon for at give grundlaget for vores digitale verden.

Her er en video af Claude Shannon og hans jonglermaskine: Claude Shannon Jugging

Trin 1: Den grundlæggende jonglermaskinstruktur

Ramme: rammen er blot et par bambusskærebrætter, som er relativt tunge og et godt beslag til de andre dele. Du kan bruge alt andet end at indse, at du muligvis skal flytte motorophænget lidt rundt.

Hovedleje: hovedlejet er en cykelaksel, der er anbragt i to lejebeslag. Jeg købte dem separat, men de passer perfekt, og der er absolut ingen leg. Gør ikke ting, du kan slå dette leje.

Hovedskålarm: Jeg brugte kulfiber fiskestangstænger til koparmen. Jeg brugte et mindre stykke, der passede perfekt på cykelakslen, og epoxede det derefter inde i et hul i hovedkoparmen. Meget stiv og fungerer godt.

Kopper: kopperne eller hænderne er bare noget svampeskum (computerpakningsskum), der er limet til pap trekanten. Inde i pap er en vinyl trekant lavet af en vinyl notesbog. Den hårdere overflade af vinylen holder og frigiver stålkuglen mere konsekvent end pap. Du kan sikkert finde ud af bedre kopper, men det var alt, hvad jeg havde rundt. Jeg tænkte, at det måske var bedst at skære pingpongpagaver, men de er lidt tunge. Behov for at holde kopperne lette som muligt.

Motorophæng: Jeg monterer motoren på bambuspladen med en aluminiumsmotorholder. Du bliver nødt til at flytte den rundt, så en bevægelig holder er ideel, men jeg havde ikke en god måde at gøre det på. Så jeg var bare nødt til at skrue det hele af, flytte det, skrue det tilbage. Det tager tid. Men monteringen er ikke for kritisk - bare hold den grundlæggende under, hvor den lange motorarm er fastgjort til hovedkoparmen.

Motorakseladapter: du har brug for en måde at fastgøre motorakslen på den korte arm. Jeg fandt disse 5 mm adaptere, der var perfekte.

Lille motorarm: den korte arm er et stykke fladt aluminium. Let at bore huller i, og du vil sandsynligvis bore flere, indtil du finder det ideelle justeringspunkt.

Stor motorarm: to drejespænder (8 mm) med gevindstang imellem dem giver god justering. Du vil bruge meget tid på at justere denne arm.

Trin 2: Specifikationer

Der er omkring 9 kritiske armlængder, fastgørelsespunkter og andre specifikationer, der skal overvejes for at få denne maskine til at fungere. Jeg har faktisk beregnet permutationerne for bare de mulige justeringer, jeg kan foretage på min maskine, og den kom ud til omkring 60.000. Af dem ved jeg ikke, hvor mange der rent faktisk ville fungere.

Når jeg ser på diagrammet ovenfor, vil jeg forklare hver måling.

1. Afstanden mellem lommerne på de to kopper (eller hænder) er i mit tilfælde 54 centimeter. Placering af de to kopper for tæt vil ikke give nok plads til, at bolden hopper, og hvis du placerer dem for langt fra hinanden, hopper bolden for kort til at blive fanget i den anden kop. Men armen skulle være justerbar, og jeg gjorde dette ved at placere de to kopper på to indvendige fiskestangssektioner, der glider inde i den større hovedstang. Derefter varmlimede jeg de mindre på plads.

2. Motoren er fastgjort til to arme, en kort og en længere. Den længere er fastgjort til kopstøttearmen cirka 7,3 cm fra hovedlejet, som hovedskålarmen roterer på.

3. Hovedlejet er cirka 24 cm fra jorden eller overfladen, som bolden vil hoppe på. I mit tilfælde tilføjer eller fratrækker jeg en lærebog, som maskinrammen hviler på. Ikke et ideelt setup. Rammen skal virkelig enten være virkelig tung eller fastgjort til gulvet på en eller anden måde. Når min maskine kører, rokker den faktisk lidt, og den slags spil er ikke en god idé, da det påvirker maskinens timing, 4. Afstanden fra hovedlejet til motorakslen er ca. 15 cm.

5. Afstanden fra den lodrette justering af hovedlejet og motorakslen er 10 cm. Denne afstand synes ikke at være rigtig kritisk.

6. Afstanden fra motorakslen til det længere armfastgørelsespunkt på den kortere arm er 4,5 cm. Denne arm er afgørende for at justere de højeste og laveste punkter på begge kopper. Hvis du har brug for, at bolden skal kastes længere, skal du forlænge afstanden på den korte arm. Hvis du har brug for, at begge kopper kaster mindre kraftigt, skal du forkorte det.

7. Den længere motorarm er nok det mest justerede punkt på maskinen. Derfor lavede jeg den let justeret ved hjælp af to drejespænder og en gevindstang. Det er det eneste punkt, hvor du differentielt kan ændre koppernes kasthøjde og effekt. Ved at forlænge denne arm vil den højre kop gå højere og kaste længere, og venstre arm vil gå lavere og kaste kortere. Ved at forkorte denne arm får du den modsatte effekt. Det er equalizer -justeringspunktet for de to kopper.

Et par andre variabler spiller ind på maskinens korrekte funktion. Den ene er størrelsen på bolden. Jeg brugte en 15 mm stålkugle. En mindre eller større bold vil kræve, at alle de andre variabler ændres. En anden variabel er motorhastigheden. Du skal bruge en justerbar strømforsyning eller motorstyring til at styre motorens omdrejningstal. I mit tilfælde brugte jeg en variabel 12 volt vægvorte.

Mine beregninger af permutationer af maskinjusteringer:

1 2 3 4 5 6 7 8 9

4 * 4 * 4 * 4 * 4 * 4 * 10 * 2 * 4 = 327, 680 (meget højere end mit oprindelige skøn, hvor jeg kun gav 3 justeringspunkter til hver arm eller afstand) Ikke sikker på, hvor mange af dem der ville fungere.

Trin 3: Nogle justeringstip …

Når maskinen er bygget, er det tid til at få den til at fungere. Jeg startede med bare at prøve at få den ene bold kastet og fanget af den anden kop. Jeg starter med at indstille omdrejningstallet omkring 80 omdr./min. Bolden skal kastes sådan, at den buer op og derefter falder lige før midten af den lange kopstang (eller hovedlejetilslutningspunktet). Det hopper derefter på gulvet på den side, der er tættest på fangekoppen. Hvis bolden kastes for langt, stiger kopperne sandsynligvis for højt og skal sænkes ved at forkorte de korte motorarms fastgørelsespunkter. Hvis bolden ikke bliver kastet langt nok, skal de korte motorarms vedhæftede filer forlænges. En anden måde at foretage disse justeringer på er at ændre fastgørelsespunktet for den lange arm på hovedkoppen (se spec 2 i det foregående trin).

Hvis en kop kaster bolden for langt, og den anden ikke kaster den langt nok, adresserer du denne differential ved at justere den lange motorarm. (se spec 7 i det foregående trin).

På et tidspunkt skal du muligvis øge eller formindske afstanden mellem hovedlejet og gulvet for at ændre boldens opholdstid, eller hvor meget tid bolden bruger i luften. Det er, når det virkelig bliver kunst og ikke så meget videnskab, så du skal bare lege med det.

Motorhastighed: min maskine kører optimalt ved cirka 80 omdr./min. Dette er også afhængigt af de andre justeringer, så du har brug for en måde at variere motoromdrejningerne. Hvis omdrejningstallet er for hurtigt, har bolden ikke tid til at sidde i lommerne på kopperne, og den hopper bare rundt i koppen og bliver derefter kastet uregelmæssigt. Hvis omdrejningstallet er for langsomt, bliver bolden ikke kastet langt nok, eller den modtagende kop er ikke i stand til at fange den hoppende bold.

Hoppende overflade: du har brug for en overflade til at hoppe bolden på. Jeg bruger det keramiske flisegulv i min lejlighed, fordi en stålkugle hopper rigtig godt på det. Jeg prøvede lilletrommen, og den kunne bare ikke vende tilbage nok nok (og det var super støjende.)

Trin 4: Endelige noter …

Udfordring 1: nogen bygger dette i en maskinforretning ved hjælp af professionelle værktøjer. Jeg havde kun en hacksav og håndboremaskine.

Udfordring 2: Byg en lille med 3D -printer til at bruge 10 mm kugle. Det ville være fedt, men ved ikke, hvilken studseoverflade du kan bruge andet end et keramik- eller cementgulv.

Udfordring 3: find ud af, hvor Claude Shannons originale jonglermaskine er, og fortæl os andre. Lav en video af den i drift. Tag i det mindste nærbilleder af detaljer om hans maskine. Min mund vander ved udsigten.

Bemærk: fandt ovenstående foto af Claude Shannons -maskine, som er lidt oplysende, men ikke detaljeret nok til at vise specifikationer for armudstyr og lejer, og hvilken slags motor han brugte. Ved ikke hvor dette billede er taget. MIT, hans hjem, Michigan?

Frem for alt sjov og tak Claude Shannon for at dele hans glans!