Jak postavit žonglovací stroj Claude Shannona: 4 kroky

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:21

Claude Shannon byl skvělý inženýr/matematik, který vytvořil teorii informací a v podstatě nám požehnal digitálním světem. Byl to kejklíř a unicyklista a vytvořil první žonglérský stroj. Rozhodl jsem se postavit žonglérský stroj na základě jeho návrhu, ačkoli nám nenechal žádné specifikace pro jeho konstrukci. Sledováním videa jeho stroje a dalších dvou univerzitních strojů jsem přišel na funkční stroj. Chci se podělit o specifikace svého stroje v naději, že někdo se skutečnými strojními schopnostmi postaví mnohem hezčí pracovní stroj. Nyní stroj, který jsem postavil, funguje překvapivě dobře, protože je vyroben převážně z harampádí, ze kterého jsem ležel, nebo z dílů z jiných projektů, má malou vůli převodovky motoru, je namontován na rámu, který spočívá na některých učebnicích na podlaze a má motor, který se někdy sám rozhodne zrychlit nebo zpomalit.

Podívejte se prosím na video. Následující kroky ukáží základní konstrukci, specifikace a způsob úpravy síly a umístění házejícího míče.

Všimněte si také v mém videu, které začíná kolem 0:40, poskakující koule sledují symbol nekonečna. Zajímavý.

Vyzývám kohokoli, aby postavil opravdu pěkně zpracovaný žonglérský stroj s kovovým nebo dokonce 3D tiskem. Viděl jsem na internetu několik žádostí o fungující žonglérský stroj, ale zdá se, že nikdo nemá k dispozici.

Další možností by bylo simulovat fungující stroj na Matlabu nebo nějakém simulačním softwaru.

Pokud má někdo nějaké znalosti o místě pobytu žonglovacího stroje Clauda Shannona, velmi bych to ocenil. Lituji, že nezveřejnil žádné detaily svého návrhu. A pár fotografií jeho stroje by hodně napovídalo.

Nakonec chci jen vyjádřit velké díky Claude Shannonovi za poskytnutí základů pro náš digitální svět.

Zde je video Clauda Shannona a jeho žonglovacího stroje: Claude Shannon Jugging

Krok 1: Základní struktura žonglovacího stroje

Rám: rám je jen pár bambusových prkének, které jsou relativně těžké a jsou dobrým držákem pro ostatní části. Můžete použít cokoli, ale uvědomte si, že možná budete muset trochu posunout držák motoru.

Hlavní ložisko: hlavní ložisko je osa jízdního kola, která je uložena ve dvou ložiskových držácích. Koupil jsem je samostatně, ale perfektně sedí a není tam žádná hra. Nemyslete si, že můžete porazit toto ložisko.

Hlavní rameno poháru: Na rameno poháru jsem použil udice z uhlíkových vláken. Použil jsem menší kus, který perfektně seděl na ose kola, a pak jsem ho epoxidoval do otvoru v hlavním ramenu poháru. Velmi tuhý a funguje skvěle.

Poháry: šálky nebo ruce jsou jen houbová pěna (počítačová balicí pěna) zalepená lepenkovým trojúhelníkem. Uvnitř kartonu je vinylový trojúhelník vyrobený z vinylového notebooku. Tvrdší povrch vinylu drží a uvolňuje ocelovou kouli konzistentněji než lepenka. Pravděpodobně můžete přijít na lepší šálky, ale to bylo vše, co jsem měl kolem. Říkal jsem si, že asi nejlépe poslouží rozřezané pingpongové lopatky, ale jsou trochu těžké. Je třeba udržovat šálky co nejsvětlejší.

Uchycení motoru: Motor montuji na bambusovou desku pomocí hliníkového držáku motoru. Budete to muset přesunout, takže pohyblivý držák je ideální, ale neměl jsem k tomu dobrý způsob. Takže jsem to prostě musel všechno odšroubovat, přesunout, zašroubovat zpět. Chce to čas. Držák však není příliš kritický - držte jej v zásadě pod místem, kde je dlouhé rameno motoru připevněno k hlavnímu ramenu poháru.

Adaptér osy motoru: potřebujete nějaký způsob, jak připevnit osu motoru na krátké rameno. Našel jsem tyto 5mm adaptéry, které byly perfektní.

Malé rameno motoru: krátké rameno je kus plochého hliníku. Snadné vyvrtání otvorů a pravděpodobně vyvrtáte několik, dokud nenajdete ideální bod nastavení.

Velké rameno motoru: dvě spony (8 mm) se závitovou tyčí mezi nimi umožňují dobré nastavení. Úpravou této paže strávíte spoustu času.

Krok 2: Specifikace

Aby tento stroj fungoval, je třeba vzít v úvahu asi 9 kritických délek ramen, upevňovacích bodů a dalších specifikací. Vlastně jsem vypočítal permutace pouze pro možné úpravy, které mohu na svém počítači provést, a vyšlo to na zhruba 60 000. Z toho nevím, kolik by ve skutečnosti fungovalo.

Při pohledu na výše uvedený diagram vysvětlím každé měření.

1. Vzdálenost mezi kapsami dvou šálků (nebo rukou) je v mém případě 54 centimetrů. Umístění dvou šálků příliš blízko nedovolí dostatek prostoru, aby se míč mohl odrazit, a pokud je umístíte příliš daleko od sebe, odrazí míč příliš krátce na to, aby byl chycen v druhém poháru. Rameno by však mělo být nastavitelné a já jsem to udělal tak, že jsem dva šálky umístil na dvě vnitřní části rybářských prutů, které klouzaly dovnitř větší hlavní tyče. Poté jsem za tepla lepil menší na místo.

2. Motor je připevněn ke dvěma ramenům, krátkému a delšímu. Delší je připevněn k opěrnému rameni šálku asi 7,3 cm od hlavního ložiska, na kterém se otáčí hlavní rameno šálku.

3. Hlavní ložisko je asi 24 cm od země nebo povrchu, na který se míč odrazí. V mém případě přidám nebo odečtu učebnici, na které spočívá rám stroje. Není to ideální nastavení. Rám musí být opravdu těžký nebo nějakým způsobem připevněný k podlaze. Když můj stroj běží, ve skutečnosti se trochu houpá a tento druh hry není dobrý nápad, protože ovlivňuje načasování stroje, 4. Vzdálenost od hlavního ložiska k ose motoru je asi 15 cm.

5. Vzdálenost od svislého vyrovnání hlavního ložiska a osy motoru je 10 cm. Tato vzdálenost se nezdá být opravdu kritická.

6. Vzdálenost od osy motoru k bodu upevnění delšího ramene na kratším rameni je 4,5 cm. Toto rameno je rozhodující pro nastavení nejvyšších a nejnižších bodů obou šálků. Pokud potřebujete házet míč dále, prodlužte vzdálenost na krátké paži. Pokud potřebujete, aby oba poháry házely méně razantně, zkraťte to.

7. Delší rameno motoru je pravděpodobně nejvíce nastaveným bodem na stroji. Proto jsem jej snadno nastavil pomocí dvou spínacích spon a závitové tyče. Je to jediný bod, ve kterém můžete různě měnit výšku a sílu poháru. Prodloužením této paže se pravý pohár dostane výše a bude házet dále a levá ruka půjde níž a bude házet kratší. Zkrácením této paže získáte opačný účinek. Je to bod nastavení ekvalizéru pro dva šálky.

Na správné fungování stroje má vliv několik dalších proměnných. Jedním z nich je velikost míče. Použil jsem ocelovou kuličku 15 mm. Menší nebo větší koule bude vyžadovat změnu všech ostatních proměnných. Druhou proměnnou jsou otáčky motoru. K ovládání otáček motoru budete potřebovat nastavitelný napájecí zdroj nebo ovladač motoru. V mém případě jsem použil variabilní 12voltovou bradavici.

Moje výpočty permutací strojních úprav:

1 2 3 4 5 6 7 8 9

4 * 4 * 4 * 4 * 4 * 4 * 10 * 2 * 4 = 327, 680 (mnohem vyšší než můj původní odhad, kdy jsem každému rameni nebo vzdálenosti dal pouze 3 nastavovací body) Nejste si jisti, kolik z nich bude fungovat.

Krok 3: Několik tipů na úpravy…

Jakmile je stroj postaven, je čas jej uvést do provozu. Začal jsem tím, že jsem se pokusil vyhodit jednu kouli a chytit ji za druhý pohár. Začínám nastavením otáček kolem 80 ot./min. Míč by měl být vyhozen tak, aby se vyklenul nahoru a poté spadl těsně před střed dlouhé tyče poháru (nebo místo upevnění hlavního ložiska). Poté se odrazí na podlahu na straně nejblíže k záchytnému poháru. Pokud je míč hozen příliš daleko, pak pravděpodobně šálky stoupají příliš vysoko a je třeba je snížit zkrácením bodů uchycení krátkého ramene motoru. Pokud není míč házen dostatečně daleko, je třeba prodloužení krátkých úchytů ramen motoru. Dalším způsobem, jak provést tato nastavení, je změnit bod uchycení dlouhého ramene na hlavním rameni šálku (viz specifikace 2 v předchozím kroku).

Pokud jeden šálek hází míč příliš daleko a druhý jej nehází dostatečně daleko, pak tento rozdíl vyřešíte seřízením dlouhého ramene motoru. (viz specifikace 7 v předchozím kroku).

V určitém okamžiku budete možná muset zvětšit nebo zmenšit vzdálenost mezi hlavním ložiskem a podlahou, aby se změnila doba setrvání míče nebo kolik času míč stráví ve vzduchu. To je, když se to opravdu stane uměním a ne tolik vědou, takže si s tím prostě musíte hrát.

Otáčky motoru: můj stroj běží optimálně asi při 80 ot / min. To také závisí na dalších úpravách, takže potřebujete nějaký způsob, jak měnit otáčky motoru. Pokud jsou otáčky příliš rychlé, míč nemá čas se usadit do kapsy šálků a v poháru jen poskakuje a poté se nepravidelně hodí. Pokud jsou otáčky příliš pomalé, míč není házen dostatečně daleko nebo přijímací pohár není v pozici, aby zachytil skákající míč.

Skákací povrch: potřebujete povrch, na který se míč odrazí. Ve svém bytě používám keramickou dlažbu, protože ocelová koule na ní opravdu dobře odráží. Zkoušel jsem malý buben a nevrátil se dostatečně vysoko (a bylo to velmi hlučné).

Krok 4: Závěrečné poznámky…

Výzva 1: někdo to postavil ve strojírně pomocí profesionálních nástrojů. Měl jsem jen pilku na kov a ruční vrtačku.

Výzva 2: Postavte malou pomocí 3D tiskárny a použijte kuličku o průměru 10 mm. To by bylo skvělé, ale nevíte, jaký odrazový povrch byste mohli použít kromě keramické nebo cementové podlahy.

Úkol 3: Zjistěte, kde je původní žonglovací stroj Clauda Shannona, a řekněte to nám ostatním. Natočte to v provozu. Pořiďte si alespoň detailní fotografie detailů jeho stroje. Při vyhlídce mi slzí ústa.

Poznámka: našel výše uvedenou fotografii stroje Clauda Shannonse, která je trochu poučná, ale není dostatečně podrobná, aby ukázala specifika uchycení ramen a ložisek a jaký motor použil. Nejste si jisti, kde byl tento snímek pořízen. MIT, jeho domov, Michigan?

Především se bavte a děkuji Claude Shannonovi za sdílení jeho brilantnosti!