Claude Shannonin jongleerauskoneen rakentaminen: 4 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:01

Claude Shannon oli loistava insinööri/matemaatikko, joka loi informaatioteorian ja siunasi meidät digitaalisessa maailmassa. Hän oli jonglööri ja yksipyöräilijä ja hän loi ensimmäisen jongleerauskoneen. Päätin rakentaa jongleerauskoneen hänen suunnittelunsa perusteella, vaikka hän ei jättänyt meille mitään eritelmiä sen rakentamiseksi. Katsomalla videota hänen koneestaan ja kahdesta muusta yliopiston rakentamasta koneesta keksin toimivan koneen. Haluan jakaa koneeni tekniset tiedot toivoen, että joku, jolla on todellisia koneellisimpia taitoja, rakentaa paljon mukavamman työkoneen. Nyt rakentamani kone toimii yllättävän hyvin ottaen huomioon, että se on valmistettu enimmäkseen roskasta, joka minulla oli makaamassa, tai osia muista projekteista, siinä on pieni moottorin vaihteiston takaisku, se on asennettu runkoon, joka lepää vain joidenkin oppikirjojen päällä lattialla, ja on moottori, joka joskus päättää nopeuttaa tai hidastaa itse.

Katso video. Seuraavat vaiheet esittävät perusrakenteen, tekniset tiedot ja pallon heittovarren voiman ja asennon säätämisen.

Huomaa myös videossani, joka alkaa noin 0:40, pomppivat pallot jäljittävät ääretön symbolia. Mielenkiintoista.

Haastan ketään rakentamaan todella hienosti työstetyn jongleerauskoneen, jossa on metalli- tai jopa 3D -tulostuskone. Olen nähnyt Internetissä muutamia pyyntöjä toimivasta jongleerauskoneesta, mutta kenelläkään ei näytä olevan sellaista saatavilla.

Toinen vaihtoehto olisi simuloida toimiva kone Matlabilla tai jollakin simulointiohjelmistolla.

Jos jollain on tietoa Claude Shannonin jongleerauskoneen olinpaikasta, olisin erittäin kiitollinen siitä. Valitettavasti hän ei julkaissut yksityiskohtia suunnittelustaan. Ja muutama valokuva hänen koneestaan puhuu paljon.

Lopuksi haluan vain esittää suuret kiitokset Claude Shannonille digitaalisen maailman perustan luomisesta.

Tässä on video Claude Shannonista ja hänen jongleerauskoneestaan: Claude Shannon Jugging

Vaihe 1: Jongleerauslaitteen perusrakenne

Runko: runko on vain pari bambusta leikkuulautaa, jotka ovat suhteellisen raskaita ja hyvä kiinnitys muille osille. Voit käyttää mitä tahansa, mutta ymmärrät, että sinun on ehkä siirrettävä moottorin kiinnitystä hieman.

Päälaakeri: päälaakeri on polkupyörän akseli, joka on sijoitettu kahteen laakerikiinnikkeeseen. Ostin ne erikseen, mutta ne sopivat täydellisesti, eikä niissä ole mitään leikkiä. Älä välitä siitä, että voitat tämän laakerin.

Pääkupin varsi: Käytin kuppivarteen hiilikuitua. Käytin pienempää kappaletta, joka sopi täydellisesti polkupyörän akselille, ja epoksoin sen sitten kupin päävarren reiän sisään. Erittäin jäykkä ja toimii loistavasti.

Kupit: kupit tai kädet ovat vain sienimäistä vaahtoa (tietokoneen pakkausvaahto), joka on liimattu pahvikolmioon. Pahvin sisällä on vinyyli -kolmio, joka on valmistettu vinyyli -muistikirjasta. Vinyylin kovempi pinta pitää ja vapauttaa teräskuulaa tasaisemmin kuin pahvi. Voit varmaan keksiä parempia kuppeja, mutta se oli kaikki mitä minulla oli ympärilläni. Ajattelin, että ehkä leikatut pingispöytät toimivat parhaiten, mutta ne ovat raskaita. Kupit on pidettävä mahdollisimman kevyinä.

Moottorikiinnike: Asennan moottorin bambulevylle alumiinisella moottorikiinnikkeellä. Sinun on siirrettävä sitä ympäri, joten siirrettävä kiinnike on ihanteellinen, mutta minulla ei ollut hyvää tapaa tehdä sitä. Joten minun piti vain irrottaa kaikki, siirtää se, ruuvata se takaisin sisään. Kestää aikaa. Kiinnitys ei kuitenkaan ole liian kriittinen - pidä se pohjimmiltaan alla, missä pitkä moottorivarsi on kiinnitetty pääkuppivarren.

Moottorin akselisovitin: tarvitset jonkin tavan kiinnittää moottorin akseli lyhyeen varteen. Löysin nämä 5 mm: n adapterit, jotka olivat täydellisiä.

Pieni moottorivarsi: lyhyt varsi on pala litteää alumiinia. Helppo porata reikiä ja luultavasti poraa useita, kunnes löydät ihanteellisen säätöpisteen.

Suuri moottorivarsi: kaksi kääntyvää solkea (8 mm), joiden välissä on kierretanko, mahdollistaa hyvän säädön. Vietät paljon aikaa tämän käsivarren säätämiseen.

Vaihe 2: Tekniset tiedot

Koneen toimimiseksi on otettava huomioon noin yhdeksän kriittistä käsipituutta, kiinnityspistettä ja muita teknisiä tietoja. Laskin oikeastaan permutaatiot vain mahdollisille säätöille, joita voin tehdä koneellani, ja se oli noin 60 000. Näistä en tiedä kuinka monta todella toimisi.

Yllä olevan kaavion avulla selitän jokaisen mittauksen.

1. Kahden kupin (tai käsien) taskujen välinen etäisyys minun tapauksessani on 54 senttimetriä. Kahden kupin asettaminen liian lähelle ei jätä tarpeeksi tilaa pallon pomppimiseen, ja kun asetat ne liian kauas toisistaan, pallo pomppii liian lyhyeksi, jotta se jää kiinni toiseen kuppiin. Mutta käsivarren pitäisi olla säädettävissä, ja tein tämän asettamalla kaksi kuppia kahdelle sisäpuolelle, jotka liukuvat suuremman pääsauvan sisään. Sitten liimasin pienemmät paikoilleen.

2. Moottori on kiinnitetty kahteen varteen, lyhyeen ja pidempään. Pidempi on kiinnitetty kupin tukivarteen noin 7,3 cm päälaakerista, jolla pääkupin varsi pyörii.

3. Päälaakeri on noin 24 cm maasta tai pinnasta, johon pallo pomppii. Minun tapauksessani lisään tai vähennän oppikirjan, jonka koneen runko lepää. Ei ihanteellinen kokoonpano. Rungon on todella oltava joko todella raskas tai kiinnitetty lattiaan jollakin tavalla. Kun koneeni on käynnissä, se todella heiluu hieman, eikä tällainen leikki ole hyvä idea, koska se vaikuttaa koneen ajoitukseen, 4. Etäisyys päälaakerista moottorin akseliin on noin 15 cm.

5. Etäisyys päälaakerin ja moottorin akselin pystysuunnasta on 10 cm. Tämä etäisyys ei tunnu olevan kriittinen.

6. Etäisyys moottorin akselista lyhyemmän varren pidempään varren kiinnityspisteeseen on 4,5 cm. Tämä varsi on kriittinen molempien kuppien korkeimpien ja alimpien pisteiden säätämisessä. Jos haluat heittää pallon pidemmälle, pidennä lyhyen varren etäisyyttä. Jos tarvitset molemmat kupit heittääksesi vähemmän voimakkaasti, lyhennä sitä.

7. Pidempi moottorin varsi on luultavasti koneen eniten säädetty piste. Siksi tein sen helposti säädettäväksi kahdella kääntösoljella ja kierretangolla. Se on ainoa kohta, jossa voit muuttaa kuppien heittokorkeutta ja -voimaa eri tavalla. Kun pidennät tätä käsivartta, oikea kuppi nousee korkeammalle ja heittää kauemmas, ja vasen käsi laskee ja heittää lyhyemmäksi. Lyhentämällä tätä käsivartta saat päinvastaisen vaikutuksen. Se on kahden kupin taajuuskorjaimen säätöpiste.

Pari muuta muuttujaa vaikuttavat koneen toimintaan. Yksi on pallon koko. Käytin 15 mm teräskuulaa. Pienempi tai suurempi pallo vaatii kaikkien muiden muuttujien muuttamisen. Toinen muuttuja on moottorin nopeus. Tarvitset säädettävän virtalähteen tai moottorin ohjaimen moottorin kierrosluvun säätämiseen. Minun tapauksessani käytin vaihtelevaa 12 voltin seinäsyylää.

Omat laskut koneen säätöjen permutaatioista:

1 2 3 4 5 6 7 8 9

4 * 4 * 4 * 4 * 4 * 4 * 10 * 2 * 4 = 327, 680 (paljon korkeampi kuin alkuperäinen arvio, jossa annoin vain 3 säätöpistettä jokaiseen käsivarteen tai etäisyyteen) En ole varma, kuinka monta niistä toimisi.

Vaihe 3: Joitakin säätövinkkejä…

Kun kone on rakennettu, on aika saada se toimimaan. Aloitin vain yrittämällä saada yhden pallon heittämään ja tarttumaan toiseen kuppiin. Aloitan asettamalla kierrosluvun noin 80 rpm. Pallo on heitettävä siten, että se kaartuu ylös ja putoaa juuri ennen pitkän kuppitangan keskikohtaa (tai laakerin pääkiinnityspistettä). Sitten se pomppii lattialle sillä puolella, joka on lähimpänä kiinnityskuppia. Jos pallo heitetään liian kauas, kupit todennäköisesti nousevat liian korkealle ja ne on laskettava lyhentämällä moottorin lyhyitä varren kiinnityskohtia. Jos palloa ei heitetä tarpeeksi pitkälle, lyhyitä moottorin varsivarusteita on pidennettävä. Toinen tapa tehdä nämä säädöt on muuttaa päävarren pitkän varren kiinnityspiste (ks. Edellisen vaiheen tekniset tiedot 2).

Jos toinen kuppi heittää palloa liian pitkälle ja toinen ei heitä sitä tarpeeksi pitkälle, korjaat tämän eron säätämällä pitkää moottorivartta. (katso tekniset tiedot edellisessä vaiheessa).

Jossain vaiheessa sinun on ehkä lisättävä tai vähennettävä päälaakerin ja lattian välistä etäisyyttä pallon viipymisajan muuttamiseen tai siihen, kuinka paljon pallo viettää aikaa ilmassa. Silloin siitä tulee todella taidetta eikä niinkään tiedettä, joten sinun täytyy vain leikkiä sen kanssa.

Moottorin nopeus: koneeni toimii optimaalisesti noin 80 rpm. Tämä riippuu myös muista säätöistä, joten tarvitset jonkin tavan muuttaa moottorin kierroslukua. Jos kierrosluku on liian nopea, pallolla ei ole aikaa istua kuppien taskuun ja se vain pomppii kupissa ja heitetään sitten virheellisesti. Jos kierrosluku on liian hidas, palloa ei heitetä tarpeeksi pitkälle tai vastaanottava kuppi ei pysty tarttumaan pomppivaan palloon.

Ponnahtava pinta: tarvitset pinnan pallon pomppimiseksi. Käytän asunnossani keraamisia laattoja, koska teräskuula pomppii todella hyvin sen päälle. Kokeilin virveliä ja se ei vain palaisi riittävän korkealle (ja se oli erittäin meluisa.)

Vaihe 4: Viimeiset huomautukset…

Haaste 1: joku rakentaa tämän konepajassa ammattityökaluilla. Minulla oli vain saha ja käsipora.

Haaste 2: rakenna pieni 3D -tulostimella 10 mm: n pallon käyttämiseksi. Se olisi siistiä, mutta en tiedä mitä pomppupintaa voit käyttää muulla kuin keraamisella tai sementtilattialla.

Haaste 3: Ota selvää missä Claude Shannonin alkuperäinen jongleerauslaite on ja kerro meille muille. Tee siitä video toiminnassa. Ota ainakin lähikuvia hänen koneensa yksityiskohdista. Suuni juoksee mahdollisuudesta.

Huomautus: löysinkö yllä olevan kuvan Claude Shannons -koneesta, joka on hieman valaiseva, mutta ei tarpeeksi yksityiskohtainen osoittamaan varsivarusteiden ja laakereiden erityispiirteitä ja millaista moottoria hän käytti. En ole varma, missä tämä kuva on otettu. MIT, hänen kotinsa, Michigan?

Ennen kaikkea pidä hauskaa ja kiitä Claude Shannonia loistonsa jakamisesta!