Com construir una màquina de malabarisme de Claude Shannon: 4 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

Claude Shannon va ser un brillant enginyer / matemàtic que va crear la teoria de la informació i bàsicament ens va beneir amb el món digital. Era malabarista i monociclista i va crear la primera màquina de fer malabars. Vaig decidir construir una màquina de fer malabars basant-me en el seu disseny, tot i que no ens va deixar cap especificació per construir-ne una. Veient el vídeo de la seva màquina i de dues màquines més construïdes per la universitat, vaig trobar una màquina que funcionava. Vull compartir les especificacions de la meva màquina amb l'esperança que algú que tingui habilitats reals en maquinària construeixi una màquina de treball molt més agradable. Ara, la màquina que he construït funciona sorprenentment tenint en compte que està feta principalment d’escombraries que tenia al voltant o de peces d’altres projectes, té una petita reacció d’engranatges del motor, està muntada en un marc que descansa sobre alguns llibres de text a terra i té un motor que de vegades decideix accelerar o frenar per si sol.

Consulteu el vídeo. Els passos següents mostraran la construcció bàsica, les especificacions i com ajustar la força i la ubicació del braç de llançament de pilota.

Tingueu en compte també al meu vídeo a partir de les 0:40, que les boles que reboten ressegueixen el símbol infinit. Interessant.

Desafio a qualsevol a construir una màquina de malabarisme molt ben mecanitzada amb metall o fins i tot amb una impressió 3D. He vist algunes sol·licituds a Internet per a una màquina de fer malabars, però sembla que ningú en té disponible.

Una altra opció seria simular una màquina de treball a Matlab o algun programari de simulació.

Si algú té coneixement del parador de la màquina de fer malabars de Claude Shannon, ho agrairia molt. Lamento que no hagi publicat cap detall del seu disseny. I algunes fotografies de la seva màquina parlarien molt.

Finalment, només vull expressar un gran agraïment a Claude Shannon per proporcionar les bases per al nostre món digital.

Aquí teniu un vídeo de Claude Shannon i la seva màquina de fer malabars: Claude Shannon Jugging

Pas 1: l'estructura bàsica de la màquina de malabars

Marc: el marc és només un parell de taules de tall de bambú que són relativament pesades i que són una bona muntura per a les altres parts. Podeu utilitzar qualsevol cosa però no adoneu-vos que potser haureu de moure una mica el muntatge del motor.

Rodament principal: el rodament principal és un eix de bicicleta allotjat en dos suports de rodament. Els vaig comprar per separat, però s’adapten perfectament i no hi ha absolutament cap joc. No importa que puguis vèncer aquest comportament.

Braç principal de la tassa: he utilitzat pals de canya de pescar de fibra de carboni per al braç de la tassa. He utilitzat una peça més petita que s’adaptava perfectament a l’eix de la bicicleta i, després, l’he depoxat dins d’un forat del braç principal de la copa. Molt rígid i funciona molt bé.

Tasses: les tasses o les mans són només una mica d’escuma esponjosa (escuma d’embalatge per ordinador) encolada al triangle de cartró. Dins del cartró hi ha un triangle de vinil fet amb un quadern de vinil. La superfície més dura del vinil manté i allibera la bola d’acer amb més consistència que el cartró. Probablement podreu trobar millors tasses, però era tot el que tenia al voltant. Vaig pensar que potser les pales de ping pong tallades funcionarien millor, però són una mica pesades. Cal mantenir les tasses tan lleugeres com sigui possible.

Muntatge del motor: munto el motor a la placa de bambú amb un muntatge del motor d'alumini. L'haureu de moure de manera que sigui ideal un muntatge mòbil, però no tenia una bona manera de fer-ho. Així que només vaig haver de descargolar-ho tot, moure’l, tornar-lo a cargolar. Es necessita temps. Però el muntatge no és massa crític, només cal que el mantingueu bàsicament a sota del lloc on el braç llarg del motor està unit al braç principal de la copa.

Adaptador de l'eix del motor: necessiteu una manera de fixar l'eix del motor al braç curt. He trobat aquests adaptadors de 5 mm que eren perfectes.

Braç petit del motor: el braç curt és una peça d'alumini pla. Fàcil de perforar i probablement en practicareu diversos fins que trobeu el punt d’ajust ideal.

Braç gran del motor: dues sivelles giratòries (8 mm) amb vareta roscada entre elles permeten un bon ajust. Passareu molt de temps ajustant aquest braç.

Pas 2: especificacions

Hi ha aproximadament 9 longituds de braços crítics, punts de fixació i altres especificacions que cal tenir en compte per fer funcionar aquesta màquina. De fet, he calculat les permutacions només per als possibles ajustos que puc fer a la meva màquina i ha arribat a uns 60.000. D’aquests, no sé quants funcionarien realment.

Veient l’esquema anterior, explicaré cada mesura.

1. La distància entre les butxaques de les dues tasses (o mans) en el meu cas és de 54 centímetres. Si col·loqueu les dues tasses massa a prop, no deixareu prou espai perquè la pilota reboti, i si les col·loqueu massa separades, la pilota rebotarà massa curta per ser atrapada a l’altra copa. Però el braç hauria de ser ajustable i ho vaig fer col·locant les dues tasses en dues seccions interiors de bastons de pesca que llisquen dins del pal principal més gran. Després vaig enganxar en calent els més petits al seu lloc.

2. El motor està unit a dos braços, un de curt i un de més llarg. El més llarg s’uneix al braç de suport de la copa a uns 7,3 cm del coixinet principal sobre el qual gira el braç de la copa principal.

3. El coixinet principal es troba a uns 24 cm del terra o de la superfície sobre la qual botarà la pilota. En el meu cas, afegeixo o resto un llibre de text sobre el qual descansa el marc de la màquina. No és una configuració ideal. Realment, el marc ha de ser molt pesat o fixat al terra d'alguna manera. Quan la meva màquina funciona, en realitat fa una mica de pèl i aquest tipus de joc no és una bona idea, ja que afecta el temps de la màquina, 4. La distància des del rodament principal fins a l’eix del motor és d’uns 15 cm.

5. La distància de l'alineació vertical del coixinet principal i l'eix del motor és de 10 cm. Sembla que aquesta distància no és realment crítica.

6. La distància entre l'eix del motor i el punt de fixació del braç més llarg del braç més curt és de 4,5 cm. Aquest braç és fonamental per ajustar els punts més alts i més baixos d’ambdues copes. Si necessiteu llançar la pilota més lluny, allargueu la distància al braç curt. Si necessiteu les dues tasses per llançar amb menys força, escurceu-les.

7. El braç del motor més llarg és probablement el punt més ajustat de la màquina. Per això, el vaig ajustar fàcilment mitjançant dues sivelles i una vareta roscada. És l'únic punt en què podeu canviar diferencialment l'alçada i la potència de llançament de les tasses. En allargar aquest braç, la copa dreta augmentarà i llançarà més lluny, i el braç esquerre baixarà i llançarà més curt. En escurçar aquest braç s’obté l’efecte contrari. És el punt d’ajust de l’equalitzador per a les dues tasses.

Un parell d’altres variables tenen en compte el bon funcionament de la màquina. Un és la mida de la pilota. He utilitzat una bola d’acer de 15 mm. Una bola més petita o més gran necessitarà canviar totes les altres variables. Una segona variable és la velocitat del motor. Necessitareu una font d’alimentació ajustable o un controlador del motor per controlar les rpm del motor. En el meu cas, he utilitzat una berruga variable de paret de 12 volts.

Els meus càlculs de permutacions dels ajustos de la màquina:

1 2 3 4 5 6 7 8 9

4 * 4 * 4 * 4 * 4 * 4 * 10 * 2 * 4 = 327, 680 (molt superior a la meva estimació original, on només he donat 3 punts d’ajust a cada braç o distància) No estic segur de quants d’aquests funcionarien.

Pas 3: alguns consells d'ajust …

Un cop construïda la màquina, és hora que funcioni. Vaig començar amb només intentar que una bola es llancés i l’atrapés l’altra copa. Començo configurant la rpm al voltant de 80 rpm. La pilota s’ha de llançar de manera que s’arqui cap amunt i caigui just abans del centre de la vareta llarga de la tassa (o del punt de fixació del coixinet principal). A continuació, rebota a terra pel costat més proper a la copa. Si la pilota es llença massa lluny, és probable que les copes pugin massa i hagin de baixar-se escurçant els punts curts de fixació del braç del motor. Si la pilota no es llença prou lluny, cal allargar els accessoris curts del braç del motor. Una altra manera de fer aquests ajustos és canviar el punt de fixació del braç llarg al braç principal de la copa (vegeu l'especificació 2 del pas anterior).

Si una copa llança la pilota massa lluny i l'altra no la llença prou, abordeu aquest diferencial ajustant el braç llarg del motor. (vegeu l'especificació 7 del pas anterior).

En algun moment potser haureu d’augmentar o disminuir la distància entre el coixinet principal i el terra per canviar el temps de permanència de la pilota, o quant de temps passa la pilota a l’aire. És quan realment es converteix en art i no en tanta ciència, de manera que només cal jugar-hi.

Velocitat del motor: la meva màquina funciona de manera òptima a uns 80 rpm. Això també depèn dels altres ajustos, de manera que necessiteu alguna manera de variar les rpm del motor. Si la rpm és massa ràpida, la pilota no té temps de seure a la butxaca de les tasses i només rebota a la tassa i després es llença de manera irregular. Si la rpm és massa lenta, la pilota no es llença prou lluny o la copa receptora no està en condicions d’agafar la pilota que rebota.

Superfície de rebot: necessiteu una superfície per fer botar la pilota. Faig servir el terra de rajoles ceràmiques del meu apartament perquè una bola d’acer hi rebota molt bé. Vaig provar el tambor i no tornaria a rebotar prou alt (i va ser molt sorollós).

Pas 4: notes finals …

Repte 1: algú el construeix en una botiga de màquines amb eines professionals. Només tenia una serra de maquinària i un trepant manual.

Repte 2: construïu-ne una de petita amb impressora 3D per utilitzar boles de 10 mm. Seria genial, però no sé quina superfície de rebot podríeu fer servir a part d’un terra de ceràmica o de ciment.

Repte 3: esbrina on es troba la màquina malabarista original de Claude Shannon i explica-ho a la resta de nosaltres. Feu-ne un vídeo en funcionament. Si més no, feu fotos detallades de detalls de la seva màquina. La meva boca s’aigua a la vista.

Nota: he trobat la foto anterior de la màquina de Claude Shannons, que és una mica aclaridora però no prou detallada per mostrar els detalls dels accessoris i els coixinets del braç i quin tipus de motor va utilitzar. No estic segur d'on es va fer aquesta foto. MIT, la seva casa, Michigan?

Sobretot, diverteix-te i dóna les gràcies a Claude Shannon per compartir la seva brillantor.