Ako postaviť žonglérsky stroj Claude Shannona: 4 kroky

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:57

Claude Shannon bol vynikajúci inžinier/matematik, ktorý vytvoril teóriu informácií a v zásade nám požehnal digitálny svet. Bol žonglér a unicyklista a vytvoril prvý žonglérsky stroj. Rozhodol som sa postaviť žonglérsky stroj na základe jeho návrhu, aj keď nám nenechal žiadne špecifikácie pre jeho stavbu. Sledovaním videa s jeho strojom a dvoma ďalšími univerzitnými strojmi som prišiel na pracovný stroj. Chcem sa podeliť o špecifikácie môjho stroja v nádeji, že niekto so skutočnými strojárskymi zručnosťami zostaví oveľa krajší pracovný stroj. Teraz stroj, ktorý som postavil, funguje prekvapivo dobre, pretože je vyrobený prevažne z harabúrd, v ktorých som ležal, alebo z dielov z iných projektov, má malú vôľu motorového prevodu, je namontovaný na ráme, ktorý spočíva na niektorých učebniciach na podlahe a má motor, ktorý sa niekedy sám rozhodne zrýchliť alebo spomaliť.

Pozrite sa na video. Nasledujúce kroky ukážu základnú konštrukciu, špecifikácie a spôsob úpravy sily a umiestnenia ramena vrhača lopty.

Všimnite si tiež v mojom videu, ktoré začínajú okolo 0:40, poskakujúce loptičky sledujú symbol nekonečna. Zaujímavé.

Vyzývam kohokoľvek, aby zostrojil skutočne pekne opracovaný žonglérsky stroj s kovom alebo dokonca s 3D tlačou. Videl som na internete niekoľko žiadostí o fungujúci žonglérsky stroj, ale zdá sa, že nikto nemá k dispozícii.

Ďalšou možnosťou by bolo simulovať pracovný stroj na Matlabe alebo nejakom simulačnom softvéri.

Ak má niekto znalosti o mieste pobytu žonglérskeho stroja Clauda Shannona, veľmi by som to ocenil. Mrzí ma, že nezverejnil žiadne detaily svojho návrhu. A niekoľko fotografií jeho stroja by veľa hovorilo.

Na záver by som chcel poďakovať Claudeovi Shannonovi za poskytnutie základu pre náš digitálny svet.

Tu je video Clauda Shannona a jeho žonglérskeho stroja: Claude Shannon Jugging

Krok 1: Základná štruktúra žonglérskeho stroja

Rám: rám je len pár bambusových rezacích dosiek, ktoré sú relatívne ťažké a sú dobrým držiakom pre ostatné diely. Môžete použiť čokoľvek, ale uvedomte si, že možno budete musieť trochu pohnúť držiakom motora.

Hlavné ložisko: hlavné ložisko je náprava bicykla, ktorá je uložená v dvoch ložiskových držiakoch. Kúpil som ich samostatne, ale perfektne sedia a neexistuje žiadna hra. Nemyslite si, že toto ložisko dokážete poraziť.

Hlavné rameno pohára: Na rameno pohára som použil udice z uhlíkových vlákien. Použil som menší kus, ktorý dokonale sedel na osi bicykla, a potom som ho epoxidoval do otvoru v hlavnom ramene pohára. Veľmi tuhý a funguje skvele.

Poháre: šálky alebo ruky sú len špongiovou penou (pena na počítačové balenie) zalepenou lepenkovým trojuholníkom. Vnútri kartónu je vinylový trojuholník vyrobený z vinylového notebooku. Tvrdší povrch vinylu drží a uvoľňuje oceľovú guľu konzistentnejšie ako lepenka. Pravdepodobne nájdete lepšie šálky, ale to bolo všetko, čo som mal okolo. Myslel som si, že asi najlepšie budú fungovať rozrezané pingpongové lopatky, ale sú trochu ťažké. Je potrebné, aby šálky boli čo najľahšie.

Uchytenie motora: Motor upevňujem na bambusovú dosku hliníkovým držiakom motora. Budete ho musieť premiestniť, aby bol pohyblivý držiak ideálny, ale nemal som na to dobrý spôsob. Takže som to musel všetko odskrutkovať, presunúť, zaskrutkovať späť. Chce to čas. Držiak však nie je príliš kritický - nechajte ho v zásade pod miestom, kde je dlhé rameno motora pripevnené k hlavnému ramenu pohára.

Adaptér nápravy na motor: potrebujete nejaký spôsob, ako pripevniť os motora na krátke rameno. Našiel som tieto 5 mm adaptéry, ktoré boli perfektné.

Malé rameno motora: krátke rameno je kus plochého hliníka. Ľahko vyvŕtate otvory a pravdepodobne vyvŕtate niekoľko, kým nenájdete ideálny bod nastavenia.

Veľké rameno motora: dve spony (8 mm) so závitovou tyčou medzi nimi umožňuje dobré nastavenie. Úpravou tejto ruky strávite veľa času.

Krok 2: Špecifikácia

Aby tento stroj fungoval, je potrebné zvážiť približne 9 kritických dĺžok ramien, upevňovacích bodov a ďalšie špecifikácie. V skutočnosti som vypočítal permutácie len pre možné úpravy, ktoré môžem vykonať na svojom počítači, a vyšlo to na približne 60 000. Z nich neviem, koľko by v skutočnosti fungovalo.

Pri pohľade na vyššie uvedený diagram vysvetlím každé meranie.

1. Vzdialenosť medzi vreckami dvoch pohárov (alebo rúk) je v mojom prípade 54 centimetrov. Umiestnenie dvoch šálok príliš blízko neumožní dostatočný priestor na to, aby sa loptička mohla odraziť, a ich umiestnenie príliš ďaleko od seba odrazí loptičku príliš krátko na to, aby sa zachytila v druhom pohári. Rameno by však malo byť nastaviteľné a urobil som to umiestnením dvoch šálok na dve vnútorné časti rybárskej palice, ktoré sa zasúvajú do väčšej hlavnej tyče. Potom som za tepla zalepil menšie na miesto.

2. Motor je pripevnený k dvom ramenám, krátkemu a dlhšiemu. Dlhší je pripevnený k nosnému ramenu pohára asi 7,3 cm od hlavného ložiska, na ktorom sa hlavné rameno pohára otáča.

3. Hlavné ložisko je asi 24 cm od zeme alebo povrchu, na ktorý sa lopta odrazí. V mojom prípade pridám alebo odčítam učebnicu, na ktorej spočíva rám stroja. Nie je to ideálne nastavenie. Rám musí byť skutočne buď ťažký, alebo nejakým spôsobom pripevnený k podlahe. Keď je môj stroj v prevádzke, v skutočnosti sa trochu hýbe a tento druh hry nie je dobrý nápad, pretože ovplyvňuje načasovanie stroja, 4. Vzdialenosť od hlavného ložiska k osi motora je asi 15 cm.

5. Vzdialenosť od zvislého zarovnania hlavného ložiska a osi motora je 10 cm. Táto vzdialenosť sa nezdá byť skutočne kritická.

6. Vzdialenosť od osi motora k bodu pripevnenia dlhšieho ramena na kratšom ramene je 4,5 cm. Toto rameno je rozhodujúce pre nastavenie najvyššieho a najnižšieho bodu oboch šálok. Ak potrebujete hádzať loptu ďalej, predĺžte vzdialenosť na krátkom ramene. Ak potrebujete, aby oba poháre hádzali menej razantne, skráťte ho.

7. Dlhšie rameno motora je pravdepodobne najviac nastaveným bodom na stroji. Preto som ho ľahko upravil pomocou dvoch spôn a závitovej tyče. Je to jediný bod, v ktorom môžete rozdielne meniť výšku a silu pohára. Predĺžením tejto ruky pôjde pravý pohár vyššie a bude hádzať ďalej a ľavá ruka pôjde nižšie a bude hádzať kratšie. Skrátením tejto ruky získate opačný účinok. Je to bod nastavenia ekvalizéra pre dve šálky.

Na správnu funkciu stroja má vplyv niekoľko ďalších premenných. Jednou je veľkosť lopty. Použil som 15 mm oceľovú guľu. Menšia alebo väčšia guľa bude vyžadovať zmenu všetkých ostatných premenných. Druhou premennou sú otáčky motora. Na ovládanie otáčok motora budete potrebovať nastaviteľný napájací zdroj alebo ovládač motora. V mojom prípade som použil variabilnú 12 voltovú bradavicu.

Moje výpočty permutácií úprav stroja:

1 2 3 4 5 6 7 8 9

4 * 4 * 4 * 4 * 4 * 4 * 10 * 2 * 4 = 327, 680 (oveľa vyššie, ako bol môj pôvodný odhad, kde som každému ramenu alebo vzdialenosti poskytol iba 3 body nastavenia) Nie som si istý, koľko z nich bude fungovať.

Krok 3: Niekoľko tipov na úpravy …

Keď je stroj postavený, je čas ho uviesť do prevádzky. Začal som tým, že som sa pokúsil vyhodiť jednu loptičku a chytiť ju za druhý pohár. Začínam s nastavením otáčok okolo 80 ot./min. Lopta by mala byť hodená tak, aby sa vyklenula nahor a potom padla tesne pred stredom dlhej tyčinky pohára (alebo bodu upevnenia hlavného ložiska). Potom sa odrazí na podlahu na strane najbližšej k chytaciemu poháru. Ak je loptička hodená príliš ďaleko, poháre pravdepodobne stúpajú príliš vysoko a je potrebné ich spustiť skrátením bodov pripevnenia krátkeho ramena motora. Ak lopta nie je hodená dostatočne ďaleko, je potrebné predĺžiť krátke úchytky ramena motora. Ďalším spôsobom, ako vykonať tieto úpravy, je zmena bodu upevnenia dlhého ramena na hlavnom ramene pohára (pozri špecifikáciu 2 v predchádzajúcom kroku).

Ak jeden pohár vrhá loptu príliš ďaleko a druhý ju nehádza dostatočne ďaleko, vyriešte tento rozdiel nastavením dlhého ramena motora. (pozri špecifikáciu 7 v predchádzajúcom kroku).

V určitom okamihu možno budete musieť zväčšiť alebo zmenšiť vzdialenosť medzi hlavným ložiskom a podlahou, aby sa zmenil čas zotrvania lopty alebo koľko času lopta strávi vo vzduchu. Vtedy sa skutočne stane umením, a nie až takou vedou, takže sa s tým jednoducho musíte hrať.

Otáčky motora: môj stroj beží optimálne asi pri 80 otáčkach za minútu. To závisí aj od ostatných úprav, takže potrebujete nejaký spôsob, ako zmeniť otáčky motora. Ak sú otáčky príliš rýchle, loptička nemá čas sadnúť si do vrecka pohárov, v pohári sa iba odrazí a potom sa nepravidelne hodí. Ak sú otáčky príliš pomalé, lopta nie je hodená dostatočne ďaleko alebo prijímajúci pohár nie je v pozícii, aby zachytil odrážajúcu sa loptu.

Odrazová plocha: potrebujete povrch, na ktorý sa lopta odrazí. Vo svojom byte používam keramickú dlažbu, pretože oceľová guľa na nej skutočne dobre odráža. Skúsil som malý bubon a jednoducho sa nevrátil dostatočne vysoko (a bolo to veľmi hlučné).

Krok 4: Záverečné poznámky…

Výzva 1: niekto to postavil v strojárni pomocou profesionálnych nástrojov. Mal som iba pílu na kov a ručnú vŕtačku.

Úloha 2: Postavte malú pomocou 3D tlačiarne a použite guličku 10 mm. To by bolo skvelé, ale neviem, aký odrazový povrch by ste mohli použiť okrem keramickej alebo cementovej podlahy.

Úloha 3: zistite, kde je pôvodný žonglérsky stroj Clauda Shannona, a povedzte to nám ostatným. Natočte to v prevádzke. Urobte si aspoň detailné fotografie podrobností o jeho stroji. Pri vyhliadke sa mi zalievajú ústa.

Poznámka: našiel vyššie uvedenú fotografiu stroja Claude Shannonsa, ktorá je trochu poučná, ale nie dostatočne podrobná na to, aby ukázala špecifiká upevnenia ramien a ložísk a aký motor používal. Nie ste si istí, kde bola táto fotografia urobená. MIT, jeho domov, Michigan?

Predovšetkým sa bavte a poďakujte Claude Shannonovi za zdieľanie jeho brilantnosti!