Как да изградим машина за жонглиране на Claude Shannon: 4 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:51

Клод Шанън беше блестящ инженер/математик, който създаде теория на информацията и по същество ни благослови с дигиталния свят. Той беше жонгльор и едноколясник и създаде първата машина за жонглиране. Реших да построя машина за жонглиране въз основа на неговия дизайн, въпреки че той не ни остави никакви спецификации за конструирането на такава. Гледайки видеоклипа на неговата машина и на други две машини, построени от университета, измислих работеща машина. Искам да споделя спецификациите на моята машина с надеждата някой с истински машинни умения да изгради много по -хубава работеща машина. Сега машината, която построих, функционира изненадващо добре, като се има предвид, че е направена най -вече от боклуци, които имах да лежа наоколо, или части от други проекти, има малко люфт на моторни предавки, монтирана е на рамка, която просто лежи върху някои учебници на пода, и има двигател, който понякога решава да ускори или забави сам.

Моля, разгледайте видеоклипа. Следващите стъпки ще покажат основната конструкция, спецификациите и как да регулирате силата и разположението на ръката за хвърляне на топка.

Забележете също в моя видеоклип, започващ около 0:40, подскачащите топки проследяват символа на безкрайността. Интересно.

Предизвиквам всеки да построи наистина добре обработена машина за жонглиране с метал или дори с 3D печат. Виждал съм няколко заявки в интернет за работеща машина за жонглиране, но изглежда никой няма такава.

Друг вариант би бил да симулирате работеща машина на Matlab или някакъв симулационен софтуер.

Ако някой знае за местонахождението на машината за жонглиране на Клод Шанън, ще съм много благодарен за това. Съжалявам, че не публикува подробности за дизайна си. И няколко снимки на неговата машина биха говорили много.

И накрая, просто искам да изкажа голяма благодарност на Клод Шанън за осигуряването на основите на нашия дигитален свят.

Ето видео на Клод Шанън и неговата машина за жонглиране: Клод Шанън Джугинг

Стъпка 1: Основната структура на машината за жонглиране

Рамка: рамката е само няколко бамбукови дъски за рязане, които са относително тежки и са добре монтирани за другите части. Можете да използвате всичко, но осъзнайте, че може да се наложи да преместите малко опората на двигателя.

Основен лагер: основният лагер е велосипедна ос, която е поставена в две опори за лагери. Купих ги отделно, но стоят идеално и няма абсолютно никаква игра. Не мислете, че можете да победите този лагер.

Основно рамо на чашата: Използвах въдици от въглеродни влакна за рамото на чашата. Използвах по -малко парче, което идеално пасваше на оста на велосипеда, след което го епоксидирах в отвор в рамото на основната чаша. Много твърд и работи чудесно.

Чаши: чашите или ръцете са само някаква гъба (компютърна опаковка), горещо залепена към картонен триъгълник. Вътре в картона има винилов триъгълник, направен от винилова тетрадка. По -твърдата повърхност на винила държи и освобождава стоманената топка по -последователно от картона. Вероятно можете да разберете по -добри чаши, но това беше всичко, което имах наоколо. Мислех, че може би нарязаните гребла за пинг -понг ще работят най -добре, но са доста тежки. Необходимо е чашите да са възможно най -леки.

Монтаж на мотор: монтирам двигателя на бамбукова дъска с алуминиева стойка за мотор. Ще трябва да го преместите, така че подвижна стойка е идеална, но нямах добър начин да го направя. Затова просто трябваше да развия всичко, да го преместя, да го завия обратно. Отнема време. Но монтажът не е твърде критичен - просто го дръжте основно под мястото, където дългото рамо на двигателя е прикрепено към рамото на основната чаша.

Адаптер за мостов мост: имате нужда от някакъв начин да прикрепите оста на двигателя към късото рамо. Намерих тези 5 мм адаптери, които бяха перфектни.

Малко моторно рамо: късото рамо е парче плосък алуминий. Лесно се пробиват дупки и вероятно ще пробиете няколко, докато намерите идеалната точка за регулиране.

Голямо рамо на двигателя: две закопчалки (8 мм) с резба между тях позволява добра настройка. Ще прекарате много време в регулирането на тази ръка.

Стъпка 2: Спецификации

Има около 9 критични дължини на ръцете, точки на закрепване и други спецификации, които трябва да се имат предвид, за да може тази машина да работи. Всъщност изчислих пермутациите само за възможните корекции, които мога да направя на машината си и тя излезе на около 60 000. От тях не знам колко всъщност ще работят.

Поглеждайки диаграмата по -горе, ще обясня всяко измерване.

1. Разстоянието между джобовете на двете чаши (или ръце) в моя случай е 54 сантиметра. Поставянето на двете чаши твърде близо няма да остави достатъчно място за отскачане на топката, а поставянето им твърде далеч един от друг ще отскочи топката твърде къса, за да бъде уловена в другата чаша. Но ръката трябва да се регулира и аз направих това, като поставих двете чаши върху две вътрешни секции на въдицата, които се плъзгат вътре в по -големия основен стълб. След това залепих горещо по -малките на място.

2. Двигателят е прикрепен към две рамена, къса и по -дълга. По -дългият е прикрепен към носещото рамо на чашата на около 7,3 см от основния лагер, върху който се върти основното рамо на чашата.

3. Основният лагер е на около 24 см от земята или повърхността, върху която топката ще отскача. В моя случай добавям или изваждам учебник, върху който почива машинната рамка. Не е идеална настройка. Наистина рамката трябва да бъде или наистина тежка, или да бъде прикрепена към пода по някакъв начин. Когато машината ми работи, тя всъщност се люлее малко и този вид игра не е добра идея, тъй като влияе на времето на машината, 4. Разстоянието от главния лагер до оста на двигателя е около 15 cm.

5. Разстоянието от вертикалното подравняване на главния лагер и оста на двигателя е 10 cm. Това разстояние не изглежда реално критично.

6. Разстоянието от оста на двигателя до по -дългата точка на закрепване на рамото на по -късото рамо е 4,5 cm. Тази ръка е от решаващо значение за регулиране на най -високата и най -ниската точка на двете чаши. Ако имате нужда топката да бъде хвърлена по -далеч, удължете разстоянието на късата ръка. Ако имате нужда от двете чаши, за да хвърляте по -малко, тогава я съкратете.

7. По -дългото рамо на двигателя е може би най -коригираната точка на машината. Ето защо го направих лесно да се регулира с помощта на две катарами и резба с резба. Това е единствената точка, в която можете различно да променяте височината и силата на хвърляне на чашите. Удължавайки тази ръка, дясната чаша ще се издигне по -високо и ще хвърли по -далеч, а лявата ръка ще се спусне по -ниско и ще хвърли по -кратко. Съкращавайки тази ръка, получавате обратния ефект. Това е точката за настройка на еквалайзера за двете чаши.

Няколко други променливи влияят върху правилната работа на машината. Единият е размерът на топката. Използвах 15 мм стоманена топка. По -малка или по -голяма топка ще изисква промяна на всички други променливи. Втора променлива е скоростта на двигателя. Ще ви е необходимо регулируемо захранване или контролер на двигателя, за да контролирате оборотите на двигателя. В моя случай използвах променлива 12 -волтова стенна брадавица.

Моите изчисления на пермутации на машинни настройки:

1 2 3 4 5 6 7 8 9

4 * 4 * 4 * 4 * 4 * 4 * 10 * 2 * 4 = 327, 680 (много по -висока от първоначалната ми оценка, при която дадох само 3 точки за регулиране на всяка ръка или разстояние) Не съм сигурен колко от тях ще работят.

Стъпка 3: Някои съвети за настройка …

След като машината е построена, е време да я задействаме. Започнах като просто се опитах да хвърля една топка и да я хвана другата чаша. Започвам с настройка на оборотите около 80 оборота в минута. Топката трябва да се хвърли така, че да се извие и след това да падне точно преди центъра на дългата чаша (или основната точка на закрепване на лагера). След това подскача на пода от страната, най -близо до чашата за улавяне. Ако топката е хвърлена твърде далеч, вероятно чашите се издигат твърде високо и трябва да бъдат спуснати чрез скъсяване на кратките точки на закрепване на рамото на двигателя. Ако топката не е хвърлена достатъчно далеч, тогава трябва да се удължат късите приставки на рамото на двигателя. Друг начин да направите тези корекции е да промените точката на закрепване на дългото рамо на основното рамо на чашата (вижте спецификация 2 в предишната стъпка).

Ако едната чаша хвърля топката твърде далеч, а другата не я хвърля достатъчно далеч, тогава решавате този диференциал, като регулирате дългата ръка на двигателя. (вижте спецификация 7 в предишната стъпка).

В един момент може да се наложи да увеличите или намалите разстоянието между основния лагер и пода, за да промените времето на престой на топката или колко време прекарва топката във въздуха. Това е, когато наистина се превръща в изкуство, а не толкова в наука, така че просто трябва да си играете с него.

Скорост на двигателя: моята машина работи оптимално при около 80 оборота в минута. Това също зависи от другите настройки, така че имате нужда от някакъв начин да промените оборотите на двигателя. Ако оборотите са твърде бързи, тогава топката няма време да се настани в джоба на чашите и тя просто подскача в чашата и след това се хвърля неравномерно. Ако оборотите са твърде бавни, топката не се хвърля достатъчно далеч или приемащата чаша не е в състояние да хване подскачащата топка.

Подскачаща повърхност: имате нужда от повърхност, върху която да подскача топката. Използвам пода от керамични плочки в апартамента си, защото стоманена топка скача наистина добре върху нея. Опитах малкия барабан и той просто нямаше да се върне достатъчно високо (и беше супер шумен.)

Стъпка 4: Заключителни бележки …

Предизвикателство 1: някой да построи това в машинен магазин, използвайки професионални инструменти. Имах само ножовка и ръчна бормашина.

Предизвикателство 2: изградете малък с помощта на 3D принтер, за да използвате 10 мм топка. Това би било готино, но не знам каква отскачаща повърхност бихте могли да използвате, освен керамичен или циментен под.

Предизвикателство 3: разберете къде е оригиналната машина за жонглиране на Клод Шанън и кажете на останалите от нас. Направете видеоклип от него в действие. Най -малкото направете снимки отблизо на подробности за неговата машина. Устата ми се влива в перспективата.

Забележка: намерих горната снимка на машината на Claude Shannons, която е малко просветляваща, но недостатъчно подробна, за да покаже спецификата на приставките и лагерите на ръцете и какъв двигател е използвал. Не съм сигурен къде е направена тази снимка. MIT, неговият дом, Мичиган?

Преди всичко се забавлявайте и благодарете на Клод Шанън, че сподели своя блясък!