Hoe om 'n Claude Shannon -jongleermasjien te bou: 4 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:25

Claude Shannon was 'n briljante ingenieur/wiskundige wat inligtingsteorie geskep het en ons basies met die digitale wêreld geseën het. Hy was 'n jongleur en een fietsryer en hy het die eerste jongleren masjien geskep. Ek het besluit om 'n jongleren masjien te bou, gebaseer op sy ontwerp, maar hy het ons geen spesifikasies nagelaat vir die bou daarvan nie. Deur na die video van sy masjien en twee ander universiteitsgeboude masjiene te kyk, het ek 'n werkende masjien gekry. Ek wil die spesifikasies van my masjien deel in die hoop dat iemand met werklike masjienvaardighede 'n baie mooier werkende masjien sal bou. Die masjien wat ek gebou het, funksioneer verbasend goed, aangesien dit bestaan uit meestal rommel wat ek gehad het of dele van ander projekte het, 'n bietjie terugslag in die motorwiel het, op 'n raam gemonteer is wat net op 'n paar handboeke op die vloer rus, en het 'n motor wat soms besluit om op sy eie te bespoedig of te vertraag.

Kyk gerus na die video. Die volgende stappe sal die basiese konstruksie, die spesifikasies en hoe u die sterkte en plasing van die balgooi -arm kan aanpas, wys.

Let ook op in my video, omstreeks 0:40, dat die bonsende balle die oneindige simbool volg. Interessant.

Ek daag iemand uit om 'n baie mooi gemasjineerde jonglerenmasjien met metaal of selfs 3D -druk te bou. Ek het 'n paar versoeke op die internet gesien vir 'n werkende jonglerenmasjien, maar dit lyk asof niemand een beskikbaar het nie.

'N Ander opsie sou wees om 'n werkende masjien op Matlab of 'n simulasiesagteware te simuleer.

As iemand weet van die plek waar die jonglerenmasjien van Claude Shannon geleë is, sal ek dit baie waardeer. Ek is jammer dat hy geen besonderhede van sy ontwerp gepubliseer het nie. En 'n paar foto's van sy masjien spreek boekdele.

Ten slotte wil ek net baie dankie sê aan Claude Shannon vir die grondslag vir ons digitale wêreld.

Hier is 'n video van Claude Shannon en sy jongleermasjien: Claude Shannon Jugging

Stap 1: Die basiese struktuur van jonglerenmasjiene

Raamwerk: die raam is slegs 'n paar bamboes snyplate wat relatief swaar is en 'n goeie houer vir die ander dele is. U kan alles gebruik, maar besef dat u die motorhouer dalk 'n bietjie moet skuif.

Hoofdraer: die hooflager is 'n fietsas wat in twee laerhouers gehuisves word. Ek het dit afsonderlik gekoop, maar dit pas perfek en daar is absoluut geen spel nie. Moenie dink dat u hierdie peil kan klop nie.

Hoofbekerarm: ek het koolstofveselstokke vir die bekerarm gebruik. Ek gebruik 'n kleiner stuk wat perfek op die fietsas pas, en plaas dit dan in 'n gat in die hoofbekerarm. Baie styf en werk uitstekend.

Koppies: die koppies of hande is net 'n sponsskuim (rekenaarverpakkingsskuim) wat aan kartondriehoek vasgeplak word. Binne -in die karton is 'n viniel driehoek gemaak van 'n vinyl notaboek. Die harde oppervlak van die viniel hou die staalbal meer konsekwent los as die karton. U kan waarskynlik beter koppies uitvind, maar dit was al wat ek gehad het. Ek het gedink dat pingpongpaddels moontlik die beste sal werk, maar dit is baie swaar. Moet die koppies lig as moontlik hou.

Motorsteun: ek monteer die motor op die bamboesbord met 'n aluminium motorhouer. U sal dit moet skuif, sodat 'n beweegbare houer ideaal is, maar ek het nie 'n goeie manier om dit te doen nie. Dus moes ek alles losskroef, skuif, terugskroef. Dit neem tyd. Maar die houer is nie te krities nie - hou dit basies onder die plek waar die lang motorarm aan die hoofbekerarm vasgemaak is.

Motorasadapter: u het 'n manier nodig om die motoras aan die kort arm vas te maak. Ek het hierdie 5 mm -adapters gevind wat perfek was.

Klein motorarm: die kort arm is 'n stuk plat aluminium. Maklik om gate in te boor, en u sal waarskynlik verskeie boor totdat u die ideale aanpassingspunt vind.

Groot motorarm: twee draai-gespe (8 mm) met 'n skroefdraad tussen hulle maak goeie verstelling moontlik. U sal baie tyd spandeer om hierdie arm aan te pas.

Stap 2: Spesifikasies

Daar is ongeveer 9 kritieke armlengtes, bevestigingspunte en ander spesifikasies wat in ag geneem moet word om hierdie masjien te laat werk. Ek het eintlik die permutasies bereken vir net die moontlike aanpassings wat ek op my masjien kan aanbring, en dit was ongeveer 60 000. Daarvan weet ek nie hoeveel dit werklik sou werk nie.

As ek na die diagram hierbo kyk, sal ek elke meting verduidelik.

1. Die afstand tussen die sakke van die twee koppies (of hande) in my geval is 54 sentimeter. As u die twee koppies te naby plaas, sal die bal nie genoeg ruimte hê om te bons nie, en as u dit te ver uitmekaar plaas, sal die bal te kort bons om in die ander beker vasgevang te word. Maar die arm moet verstelbaar wees, en ek het dit gedoen deur die twee koppies op twee binne -visstokkies te plaas wat binne die groter hoofpaal gly. Toe plak ek die kleiner op hul plek vas.

2. Die motor is vasgemaak aan twee arms, 'n kort en 'n langer arm. Die langer een word aan die bekersteunarm vasgemaak ongeveer 7,3 cm van die hooflag waarop die hoofbekerarm draai.

3. Die hooflager is ongeveer 24 cm van die grond of oppervlak waarop die bal sal bons. In my geval voeg of trek ek 'n handboek af waarop die masjienraamwerk rus. Nie 'n ideale opset nie. Die raam moet regtig swaar wees of op 'n manier aan die vloer geheg word. As my masjien werk, skommel dit eintlik 'n bietjie, en die soort spel is nie 'n goeie idee nie, aangesien dit die tydsberekening van die masjien beïnvloed, 4. Die afstand van die hooflager tot die motoras is ongeveer 15 cm.

5. Die afstand van die vertikale belyning van die hooflager en die motoras is 10 cm. Hierdie afstand blyk nie werklik krities te wees nie.

6. Die afstand van die motoras tot die langer armbevestigingspunt op die korter arm is 4,5 cm. Hierdie arm is van kritieke belang om die hoogste en laagste punte van beide koppies aan te pas. As u die bal verder moet gooi, verleng dan die afstand op die kort arm. As u albei koppies minder sterk moet gooi, verkort dit dan.

7. Die langer motorarm is waarskynlik die mees aangepaste punt op die masjien. Daarom het ek dit maklik aangepas met twee draai-gespe en 'n draadstang. Dit is die enigste punt waarop u die gooihoogte en krag van die koppies differensieel kan verander. Deur hierdie arm te verleng, sal die regterbeker hoër gaan en verder gooi, en die linkerarm sal laer en korter gooi. Deur hierdie arm te verkort, kry u die teenoorgestelde uitwerking. Dit is die gelykmaker -aanpassingspunt vir die twee koppies.

'N Paar ander veranderlikes speel 'n rol in die goeie werking van die masjien. Die een is die grootte van die bal. Ek het 'n 15 mm -staalbal gebruik. By 'n kleiner of groter bal moet al die ander veranderlikes verander word. 'N Tweede veranderlike is die motorsnelheid. U benodig 'n verstelbare kragtoevoer of motorbeheerder om die toerusting van die motor te beheer. In my geval het ek 'n veranderlike 12 volt muurwrat gebruik.

My berekeninge van permutasies van masjienaanpassings:

1 2 3 4 5 6 7 8 9

4 * 4 * 4 * 4 * 4 * 4 * 10 * 2 * 4 = 327, 680 (baie hoër as my oorspronklike skatting, waar ek slegs 3 aanpassingspunte vir elke arm of afstand gegee het) Nie seker hoeveel daarvan sou werk nie.

Stap 3: 'n paar wenke om aan te pas …

Sodra die masjien gebou is, is dit tyd om dit te laat werk. Ek het begin deur net die een bal te probeer gooi en deur die ander beker gevang te kry. Ek begin deur die rpm rondom 80 rpm in te stel. Die bal moet so gegooi word dat dit boog en dan val net voor die middel van die lang bekerstaaf (of die hoofdraer se bevestigingspunt). Dit wip dan op die vloer aan die kant naaste aan die vangbeker. As die bal te ver gegooi word, styg die koppies waarskynlik te hoog en moet dit verlaag word deur die kort aanhegtingspunte van die motorarm te verkort. As die bal nie ver genoeg gegooi word nie, moet die kort motorarmhegstukke verleng word. 'N Ander manier om hierdie aanpassings aan te bring, is om die bevestigingspunt van die langarm op die hoofbekerarm te verander (sien spesifikasie 2 in die vorige stap).

As die een koppie die bal te ver gooi en die ander een nie te ver gooi nie, kan u hierdie verskil aanpas deur die lang motorarm aan te pas. (sien spesifikasie 7 in die vorige stap).

Op 'n stadium moet u die afstand tussen die hooflager en die vloer vergroot of verminder om die tyd van die bal te verander, of hoeveel tyd die bal in die lug deurbring. Dit is wanneer dit regtig kuns word en nie soveel wetenskap nie, sodat u net daarmee moet speel.

Motorsnelheid: my masjien werk optimaal teen ongeveer 80 rpm. Dit hang ook af van die ander aanpassings, sodat u 'n manier nodig het om die motortoerental te verander. As die rpm te vinnig is, het die bal nie tyd om in die sak van die koppies te sit nie, en dit spring net in die beker en word dan onreëlmatig gegooi. As die rpm te stadig is, word die bal nie ver genoeg gegooi nie, of die ontvangende beker is nie in staat om die bonsende bal te vang nie.

Weerkaatsoppervlak: jy benodig 'n oppervlak om die bal op te bons. Ek gebruik die keramiekteëlvloer in my woonstel, want 'n staalbal bons baie goed daarop. Ek het die strikdrom probeer, en dit sou net nie genoeg terugkeer nie (en dit was baie raserig.)

Stap 4: Laaste aantekeninge …

Uitdaging 1: iemand bou dit in 'n masjienwinkel met behulp van professionele gereedskap. Ek het net 'n ystersaag en handboor gehad.

Uitdaging 2: bou 'n klein een met 'n 3D -drukker om 'n bol van 10 mm te gebruik. Dit sal gaaf wees, maar ek weet nie watter bonsoppervlak u kan gebruik nie, behalwe 'n keramiek- of sementvloer.

Uitdaging 3: vind uit waar die oorspronklike jonglerenmasjien van Claude Shannon is en vertel die res van ons. Maak 'n video daarvan in werking. Neem ten minste close -upfoto's van die besonderhede van sy masjien. My mond water by die vooruitsig.

Opmerking: ek het die foto hierbo van die Claude Shannons -masjien gevind, wat 'n bietjie verhelderend is, maar nie gedetailleerd genoeg is om die besonderhede van die aanhegtings en laers van die arm aan te toon nie en watter motor hy gebruik het. Weet nie waar hierdie foto geneem is nie. MIT, sy huis, Michigan?

Bo alles, baie dankie en dankie Claude Shannon vir die deel van sy glans!