Spisu treści:
2025 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2025-01-13 06:58
Claude Shannon był genialnym inżynierem/matematykiem, który stworzył teorię informacji i pobłogosławił nas światem cyfrowym. Był żonglerem i monocyklistą i stworzył pierwszą maszynę do żonglerki. Postanowiłem zbudować maszynę żonglerską na podstawie jego projektu, chociaż nie zostawił nam żadnych specyfikacji dotyczących jej budowy. Oglądając film przedstawiający jego maszynę i dwie inne maszyny zbudowane na uniwersytecie, wymyśliłem działającą maszynę. Chcę podzielić się specyfikacją mojej maszyny w nadziei, że ktoś z prawdziwymi umiejętnościami maszynowymi zbuduje znacznie ładniej działającą maszynę. Teraz maszyna, którą zbudowałem, działa zaskakująco dobrze, biorąc pod uwagę, że jest zrobiona głównie ze śmieci, które leżały wokół mnie lub części z innych projektów, ma niewielki luz przekładni silnika, jest zamontowana na ramie, która po prostu spoczywa na niektórych podręcznikach na podłodze i ma silnik, który czasami sam decyduje o przyspieszeniu lub spowolnieniu.
Proszę sprawdzić wideo. Poniższe kroki pokażą podstawową konstrukcję, specyfikacje oraz sposób regulacji siły i umiejscowienia ramienia do rzucania piłką.
Zauważ też, że w moim filmie, który zaczyna się od około 0:40, odbijające się kulki wyznaczają symbol nieskończoności. Interesujący.
Wzywam każdego, aby zbudował naprawdę ładnie obrobioną maszynę żonglerską z metalu, a nawet z nadrukiem 3D. Widziałem w Internecie kilka próśb o działającą maszynę do żonglowania, ale wydaje się, że nikt nie ma takiej dostępnej.
Inną opcją byłoby symulowanie działającej maszyny w Matlabie lub jakimś oprogramowaniu symulacyjnym.
Jeśli ktoś ma jakąkolwiek wiedzę na temat położenia maszyny do żonglowania Claude'a Shannona, bardzo bym to docenił. Żałuję, że nie opublikował żadnych szczegółów swojego projektu. A kilka fotografii jego maszyny mówiłoby wiele.
Na koniec pragnę tylko wyrazić wielkie podziękowania dla Claude'a Shannona za stworzenie podstaw dla naszego cyfrowego świata.
Oto film z Claude Shannon i jego maszyną do żonglowania: Claude Shannon Jugging
Krok 1: Podstawowa struktura żonglerki
Rama: rama to tylko kilka bambusowych desek do krojenia, które są stosunkowo ciężkie i dobrze mocują pozostałe części. Możesz użyć wszystkiego, ale zdaj sobie sprawę, że być może będziesz musiał nieco przesunąć mocowanie silnika.
Łożysko główne: łożysko główne to oś rowerowa osadzona w dwóch łożyskach. Kupiłem je osobno, ale pasują idealnie i absolutnie nie ma luzu. Nie myśl, że możesz pokonać to łożysko.
Główne ramię kubka: użyłem kijków z włókna węglowego do ramienia kubka. Użyłem mniejszego elementu, który idealnie pasował do osi roweru, a następnie zaimpregnowałem go w otworze w głównym ramieniu kubka. Bardzo sztywny i świetnie się sprawdza.
Kubki: kubki lub dłonie to tylko gąbka (pianka do pakowania komputerów) przyklejona na gorąco do tekturowego trójkąta. Wewnątrz kartonu znajduje się winylowy trójkąt wykonany z winylowego notatnika. Twardsza powierzchnia winylu trzyma i uwalnia stalową kulkę bardziej konsekwentnie niż karton. Prawdopodobnie możesz wymyślić lepsze kubki, ale to było wszystko, co miałem wokół. Pomyślałem, że być może pocięte wiosła do ping ponga będą działać najlepiej, ale są dość ciężkie. Musisz trzymać kubki tak lekkie, jak to możliwe.
Mocowanie silnika: montuję silnik na bambusowej desce z aluminiowym mocowaniem silnika. Będziesz musiał go przesuwać, więc ruchomy montaż jest idealny, ale nie miałem na to dobrego sposobu. Więc po prostu musiałem to wszystko odkręcić, przesunąć, wkręcić z powrotem. Potrzeba czasu. Ale mocowanie nie jest zbyt krytyczne – po prostu trzymaj je zasadniczo pod miejscem, w którym długie ramię silnika jest przymocowane do głównego ramienia kubka.
Adapter osi silnika: potrzebujesz jakiegoś sposobu, aby przymocować oś silnika do krótkiego ramienia. Znalazłem te adaptery 5mm, które były idealne.
Małe ramię silnika: krótkie ramię to kawałek płaskiego aluminium. Łatwe do wywiercenia otworów i prawdopodobnie będziesz wiercić kilka, aż znajdziesz idealny punkt regulacji.
Duże ramię silnika: dwie śruby rzymskie (8mm) z gwintowanym prętem między nimi umożliwiają dobrą regulację. Spędzisz dużo czasu na dopasowywaniu tego ramienia.
Krok 2: Specyfikacje
Istnieje około 9 krytycznych długości ramion, punktów mocowania i innych specyfikacji, które należy wziąć pod uwagę, aby ta maszyna działała. Właściwie obliczyłem permutacje tylko dla możliwych korekt, które mogę wprowadzić na moim komputerze i wyszło na około 60 000. Nie wiem, ile z nich faktycznie zadziała.
Patrząc na powyższy schemat wyjaśnię każdy pomiar.
1. Odległość między kieszeniami dwóch miseczek (lub dłoni) w moim przypadku wynosi 54 centymetry. Umieszczenie dwóch kubków zbyt blisko nie zapewni wystarczającej ilości miejsca na odbicie piłki, a umieszczenie ich zbyt daleko od siebie spowoduje odbicie piłki zbyt krótko, aby mogła zostać złapana w drugim kubku. Ale ramię powinno być regulowane i zrobiłem to, umieszczając dwa kubki na dwóch wewnętrznych sekcjach wędki, które wsuwają się do większej głównej wędki. Następnie przykleiłem na gorąco mniejsze.
2. Silnik przymocowany jest do dwóch ramion, krótkiego i dłuższego. Dłuższy jest przymocowany do ramienia podtrzymującego kielich około 7,3 cm od głównego łożyska, na którym obraca się główne ramię kubka.
3. Łożysko główne znajduje się około 24 cm od podłoża lub powierzchni, od której piłka będzie się odbijać. W moim przypadku dodaję lub odejmuję podręcznik, na którym spoczywa rama maszyny. Nie jest to idealna konfiguracja. Tak naprawdę rama musi być albo naprawdę ciężka, albo w jakiś sposób przymocowana do podłogi. Kiedy moja maszyna pracuje, faktycznie trochę się kołysze, a tego rodzaju luz nie jest dobrym pomysłem, ponieważ wpływa na czas pracy maszyny, 4. Odległość od łożyska głównego do osi silnika wynosi około 15 cm.
5. Odległość od pionowego wyrównania łożyska głównego i osi silnika wynosi 10 cm. Ta odległość nie wydaje się być naprawdę krytyczna.
6. Odległość od osi silnika do punktu mocowania dłuższego ramienia na krótszym ramieniu wynosi 4,5 cm. To ramię ma kluczowe znaczenie dla regulacji najwyższych i najniższych punktów obu miseczek. Jeśli chcesz, aby piłka została wyrzucona dalej, zwiększ odległość na krótkim ramieniu. Jeśli potrzebujesz obu kubków, aby rzucać z mniejszą siłą, skróć je.
7. Dłuższe ramię silnika jest prawdopodobnie najbardziej dopasowanym punktem na maszynie. Dlatego łatwo go wyregulować za pomocą dwóch ściągaczy i pręta gwintowanego. Jest to jedyny punkt, w którym można w różny sposób zmienić wysokość i siłę rzutu kubków. Wydłużając to ramię, prawa miseczka podniesie się wyżej i rzuci dalej, a lewa ręka obniży się i rzuci krócej. Skrócenie tego ramienia daje odwrotny efekt. Jest to punkt regulacji korektora dla dwóch kubków.
Kilka innych zmiennych wpływa na prawidłowe działanie maszyny. Jeden to rozmiar piłki. Użyłem kulki stalowej 15 mm. Mniejsza lub większa kula będzie wymagała zmiany wszystkich innych zmiennych. Drugą zmienną jest prędkość silnika. Będziesz potrzebował regulowanego zasilacza lub sterownika silnika do sterowania prędkością obrotową silnika. W moim przypadku zastosowałem zmienną 12 woltową brodawkę ścienną.
Moje obliczenia permutacji regulacji maszyn:
1 2 3 4 5 6 7 8 9
4 * 4 * 4 * 4 * 4 * 4 * 10 * 2 * 4 = 327,680 (znacznie wyższy niż moje pierwotne oszacowanie, gdzie dałem tylko 3 punkty regulacji na każde ramię lub odległość) Nie jestem pewien, ile z nich zadziała.
Krok 3: Kilka wskazówek dotyczących regulacji…
Po zbudowaniu maszyny nadszedł czas, aby zaczęła działać. Zacząłem od próby rzucenia jednej piłki i złapania jej przez drugą filiżankę. Zaczynam od ustawienia obrotów na około 80 obr/min. Kula powinna być rzucona w taki sposób, aby wygięła się po łuku, a następnie opadła tuż przed środkiem długiego pręta kielichowego (lub punktem mocowania łożyska głównego). Następnie odbija się od podłogi po stronie najbliższej kubka do łapania. Jeśli piłka zostanie wyrzucona za daleko, prawdopodobnie miseczki unoszą się zbyt wysoko i trzeba je opuścić, skracając punkty mocowania krótkich ramion silnika. Jeśli piłka nie jest wyrzucana wystarczająco daleko, należy przedłużyć mocowanie krótkiego ramienia silnika. Innym sposobem wykonania tych regulacji jest zmiana punktu mocowania długiego ramienia na głównym ramieniu miseczki (patrz specyfikacja 2 w poprzednim kroku).
Jeśli jedna filiżanka wyrzuca piłkę za daleko, a druga nie wyrzuca jej wystarczająco daleko, rozwiązujesz tę różnicę, regulując długie ramię silnika. (patrz specyfikacja 7 w poprzednim kroku).
W pewnym momencie może być konieczne zwiększenie lub zmniejszenie odległości między łożyskiem głównym a podłogą, aby zmienić czas przebywania kulki lub czas przebywania kuli w powietrzu. To wtedy naprawdę staje się sztuką, a nie nauką, więc po prostu trzeba się z tym bawić.
Prędkość silnika: moja maszyna pracuje optymalnie przy około 80 obr./min. Zależy to również od innych regulacji, więc potrzebujesz sposobu na zmianę prędkości obrotowej silnika. Jeśli obroty są zbyt szybkie, piłka nie ma czasu, aby wpaść do kieszeni kubków i po prostu odbija się w kubku, a następnie jest rzucana nieregularnie. Jeśli obroty są zbyt wolne, piłka nie jest wyrzucana wystarczająco daleko lub miseczka odbiorcza nie jest w stanie złapać odbijającej się piłki.
Powierzchnia odbijania: potrzebujesz powierzchni, na której piłka odbija się. Używam podłogi z płytek ceramicznych w moim mieszkaniu, ponieważ stalowa kulka bardzo dobrze odbija się od niej. Wypróbowałem werbel i po prostu nie wracał wystarczająco wysoko (i był bardzo głośny).
Krok 4: Uwagi końcowe…
Wyzwanie 1: ktoś zbuduje to w warsztacie przy użyciu profesjonalnych narzędzi. Miałem tylko piłę do metalu i wiertarkę ręczną.
Wyzwanie 2: zbuduj mały za pomocą drukarki 3D, aby użyć kulki 10 mm. Byłoby fajnie, ale nie wiem, jakiej powierzchni odbijającej można użyć innej niż podłoga ceramiczna lub cementowa.
Wyzwanie 3: dowiedz się, gdzie znajduje się oryginalna maszyna do żonglowania Claude'a Shannona i powiedz reszcie z nas. Nakręć film o tym w działaniu. Przynajmniej zrób zbliżenia szczegółów jego maszyny. Moje usta ślinią się na tę perspektywę.
Uwaga: znalazłem powyższe zdjęcie maszyny Claude Shannons, które jest trochę pouczające, ale nie na tyle szczegółowe, aby pokazać specyfikę zamocowań ramion i łożysk oraz jakiego rodzaju silnika używał. Nie wiem, gdzie zrobiono to zdjęcie. MIT, jego dom w Michigan?
Przede wszystkim baw się dobrze i dziękuj Claude Shannon za podzielenie się swoim geniuszem!