Kā izveidot Kloda Šenona žonglēšanas mašīnu: 4 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:54

Klods Šenons bija izcils inženieris/matemātiķis, kurš izveidoja informācijas teoriju un būtībā svētīja mūs ar digitālo pasauli. Viņš bija žonglieris un uniciklists, un viņš izveidoja pirmo žonglēšanas mašīnu. Es nolēmu izveidot žonglēšanas mašīnu, pamatojoties uz viņa dizainu, lai gan viņš neatstāja mums nekādas specifikācijas tās konstruēšanai. Noskatoties video par viņa mašīnu un vēl divām universitātē būvētajām mašīnām, es izdomāju darba mašīnu. Es vēlos dalīties ar savas mašīnas specifikācijām, cerot, ka kāds, kam ir īstas mehāniskās prasmes, uzbūvēs daudz jaukāku darba mašīnu. Tagad mašīna, kuru es uzbūvēju, darbojas pārsteidzoši labi, ņemot vērā, ka tā ir izgatavota no pārsvarā esoša atkritumiem vai citu projektu detaļām, tai ir neliela motora pārnesumu pretestība, tā ir uzstādīta uz rāmja, kas vienkārši balstās uz dažām mācību grāmatām uz grīdas, un ir motors, kas dažreiz nolemj pats paātrināt vai palēnināt ātrumu.

Lūdzu, pārbaudiet videoklipu. Tālāk norādītās darbības parādīs pamata konstrukciju, specifikācijas un to, kā pielāgot bumbiņas metiena rokas spēku un novietojumu.

Ņemiet vērā arī manā videoklipā, kas sākas aptuveni 0:40, atlecošās bumbiņas izseko bezgalības simbolu. Interesanti.

Es izaicinu ikvienu izveidot patiešām jauki apstrādātu žonglēšanas mašīnu ar metāla vai pat 3D druku. Esmu redzējis internetā dažus pieprasījumus pēc strādājošas žonglēšanas mašīnas, taču nevienam, šķiet, tāda nav pieejama.

Vēl viena iespēja būtu simulēt darba mašīnu Matlab vai kādu simulācijas programmatūru.

Ja kādam ir zināšanas par Kloda Šenona žonglēšanas mašīnas atrašanās vietu, es to ļoti novērtētu. Man žēl, ka viņš nepublicēja nekādas detaļas par savu dizainu. Un dažas viņa mašīnas fotogrāfijas varētu runāt daudz.

Visbeidzot, es vēlos tikai pateikties Klodam Šenonam par pamatu mūsu digitālajai pasaulei.

Šeit ir video ar Klodu Šenonu un viņa žonglēšanas mašīnu: Klods Šenons Jugging

1. solis: žonglēšanas mašīnas pamatstruktūra

Karkass: rāmis ir tikai pāris bambusa griešanas dēļi, kas ir samērā smagi un ir labs stiprinājums citām detaļām. Jūs varat izmantot jebko, bet saprast, ka jums, iespējams, būs mazliet jāpārvieto motora stiprinājums.

Galvenais gultnis: galvenais gultnis ir velosipēda ass, kas atrodas divos gultņu stiprinājumos. Es tos nopirku atsevišķi, bet tie lieliski iederas, un nav nekādas spēles. Nav svarīgi, ka jūs varat pārspēt šo gultni.

Galvenā krūzes roka: krūzes rokai es izmantoju oglekļa šķiedras makšķeres nūjas. Es izmantoju mazāku gabalu, kas lieliski iederas velosipēda asī, pēc tam epoksīdēju to iekšpusē caurumā galvenajā krūzes rokturī. Ļoti stīvs un darbojas lieliski.

Krūzes: krūzes vai rokas ir tikai dažas sūkļa putas (datora iepakojuma putas), kas pielīmētas pie kartona trīsstūra. Kartona iekšpusē ir vinila trīsstūris, kas izgatavots no vinila piezīmjdatora. Cietākā vinila virsma notur un atbrīvo tērauda lodīti konsekventāk nekā kartons. Jūs droši vien varat izdomāt labākas krūzes, bet tas bija viss, kas man bija apkārt. Es domāju, ka varbūt vislabāk darbosies sagriezti galda tenisa lāpstiņas, taču tās ir smagas. Ir nepieciešams, lai krūzes būtu pēc iespējas gaišākas.

Motora stiprinājums: Es montēju motoru uz bambusa dēļa ar alumīnija motora stiprinājumu. Jums tas būs jāpārvieto, tāpēc pārvietojams stiprinājums ir ideāls, taču man nebija labs veids, kā to izdarīt. Tāpēc man vienkārši vajadzēja to visu atskrūvēt, pārvietot, ieskrūvēt atpakaļ. Tas aizņem laiku. Bet stiprinājums nav pārāk kritisks - vienkārši turiet to pamatā zem vietas, kur garā motora roka ir piestiprināta pie galvenās krūzes sviras.

Motora ass adapteris: jums ir nepieciešams veids, kā piestiprināt motora asi pie īsās rokas. Es atklāju šos 5 mm adapterus, kas bija ideāli.

Maza motora roka: īsa roka ir plakana alumīnija gabals. Viegli urbt caurumus, un jūs, iespējams, urbjat vairākus, līdz atradīsit ideālo regulēšanas punktu.

Liela motora roka: divas pagriežamās sprādzes (8 mm) ar vītņotu stieni starp tām ļauj labi regulēt. Jūs pavadīsit daudz laika, pielāgojot šo roku.

2. darbība: specifikācijas

Lai iekārta sāktu darboties, ir jāņem vērā aptuveni 9 kritiskie roku garumi, piestiprināšanas punkti un citas specifikācijas. Es faktiski aprēķināju permutācijas tikai iespējamajiem pielāgojumiem, ko es varu veikt savā mašīnā, un tas iznāca aptuveni 60 000. No tiem es nezinu, cik daudz faktiski darbotos.

Aplūkojot iepriekš redzamo diagrammu, es izskaidrošu katru mērījumu.

1. Attālums starp divu krūzīšu (vai roku) kabatām manā gadījumā ir 54 centimetri. Novietojot abas krūzes pārāk tuvu, bumbiņai nebūs pietiekami daudz vietas, un, novietojot tās pārāk tālu viena no otras, bumba atsitīsies pārāk īsā laikā, lai to varētu noķert otrā kausā. Bet rokai vajadzētu būt regulējamai, un es to izdarīju, novietojot abas krūzes uz divām iekšējām makšķerēšanas stabu daļām, kas slīd iekšā lielākajā galvenajā stabā. Tad es karsti līmēju mazākās vietā.

2. Motors ir piestiprināts pie divām rokām, īsas un garākas. Garākā ir piestiprināta pie krūzes balsta apmēram 7,3 cm attālumā no galvenā gultņa, uz kura rotē galvenā krūzes roka.

3. Galvenais gultnis atrodas aptuveni 24 cm attālumā no zemes vai virsmas, uz kuras bumba atsitīsies. Manā gadījumā es pievienoju vai atņemu mācību grāmatu, uz kuras atrodas mašīnas rāmis. Nav ideāls uzstādījums. Patiešām, rāmim jābūt vai nu patiešām smagam, vai kaut kādā veidā jāpiestiprina pie grīdas. Kad mana mašīna darbojas, tā patiešām nedaudz šūpojas, un šāda veida spēle nav laba ideja, jo tā ietekmē mašīnas laiku, 4. Attālums no galvenā gultņa līdz motora asij ir aptuveni 15 cm.

5. Attālums no galvenā gultņa un motora ass vertikālā izlīdzinājuma ir 10 cm. Šķiet, ka šis attālums nav īsti kritisks.

6. Attālums no motora ass līdz garākas rokas piestiprināšanas punktam uz īsākās rokas ir 4,5 cm. Šī roka ir būtiska, lai pielāgotu abu krūzīšu augstākos un zemākos punktus. Ja jums ir nepieciešams mest bumbu tālāk, pagariniet attālumu uz īsās rokas. Ja jums ir nepieciešams, lai abas krūzes mestos mazāk spēcīgi, tad saīsiniet to.

7. Garākā motora roka, iespējams, ir visvairāk noregulētais mašīnas punkts. Tāpēc es to viegli noregulēju, izmantojot divas pagriežamās sprādzes un vītņstieni. Tas ir vienīgais punkts, kurā var atšķirīgi mainīt krūzīšu mešanas augstumu un jaudu. Pagarinot šo roku, labais kauss pacelsies augstāk un metīs tālāk, bet kreisā roka - zemāk un metīs īsāk. Saīsinot šo roku, jūs iegūstat pretēju efektu. Tas ir ekvalaizera regulēšanas punkts abām tasītēm.

Pāris citi mainīgie ietekmē pareizu mašīnas darbību. Viens no tiem ir bumbiņas izmērs. Es izmantoju 15 mm tērauda lodīti. Mazāka vai lielāka bumba prasīs mainīt visus pārējos mainīgos. Otrs mainīgais ir motora ātrums. Lai kontrolētu motora apgriezienus, jums būs nepieciešams regulējams barošanas avots vai motora kontrolieris. Manā gadījumā es izmantoju mainīgu 12 voltu sienas kārpu.

Mani aprēķini par mašīnas regulējumu permutācijām:

1 2 3 4 5 6 7 8 9

4 * 4 * 4 * 4 * 4 * 4 * 10 * 2 * 4 = 327, 680 (daudz augstāks nekā mans sākotnējais aprēķins, kurā katrai rokai vai attālumam es piešķiru tikai 3 pielāgošanas punktus) Nav skaidrs, cik no tiem darbosies.

3. darbība: daži pielāgošanas padomi…

Kad mašīna ir uzbūvēta, ir pienācis laiks to sākt darboties. Es sāku ar to, ka tikai mēģināju vienu bumbu iemest un aizķert pie otra kausa. Es sāku, iestatot apgriezienus ap 80 apgr./min. Bumba ir jāizmet tā, lai tā izliektos uz augšu un pēc tam nokristu tieši pirms garā krūzes stieņa centra (vai galvenā gultņa stiprinājuma vietas). Pēc tam tas atlec uz grīdas tajā pusē, kas ir vistuvāk ķeršanas kausam. Ja bumba tiek izmesta pārāk tālu, visticamāk, kausi paceļas pārāk augstu, un tie ir jāsamazina, saīsinot īsos motora roku stiprinājuma punktus. Ja bumba netiek izmesta pietiekami tālu, ir jāpagarina īsie motora roku stiprinājumi. Vēl viens veids, kā veikt šos pielāgojumus, ir mainīt garās rokas piestiprināšanas punktu uz galvenās krūzes rokas (skat. 2. specifikāciju iepriekšējā solī).

Ja viens kauss met bumbiņu pārāk tālu, bet otrs nemet pietiekami tālu, tad jūs risināt šo diferenciāli, pielāgojot garo motora roku. (skatiet 7. specifikāciju iepriekšējā solī).

Kādā brīdī jums, iespējams, vajadzēs palielināt vai samazināt attālumu starp galveno gultni un grīdu, lai mainītu bumbiņas turēšanās laiku vai to, cik daudz laika bumba pavada gaisā. Tas ir tad, kad tā patiešām kļūst par mākslu, un ne tik daudz par zinātni, tāpēc jums vienkārši jāspēlē ar to.

Motora ātrums: mana mašīna darbojas optimāli ar aptuveni 80 apgr./min. Tas ir atkarīgs arī no citiem pielāgojumiem, tāpēc jums ir nepieciešams veids, kā mainīt motora apgriezienus. Ja apgriezieni ir pārāk ātri, bumbiņai nav laika iesēsties krūzīšu kabatā, un tā vienkārši atlec krūzītē un pēc tam tiek izmesta nepareizi. Ja apgriezieni ir pārāk lēni, bumba netiek izmesta pietiekami tālu vai saņemošais kauss nav tādā stāvoklī, lai varētu noķert atlēkušo bumbu.

Atlecošā virsma: jums ir nepieciešama virsma, uz kuras atsist bumbu. Es savā dzīvoklī izmantoju keramikas flīžu grīdu, jo tērauda lodīte uz tās ļoti labi atlec. Es izmēģināju lamatas, un tas vienkārši neatgriežas pietiekami augstu (un tas bija ļoti trokšņains.)

4. darbība. Noslēguma piezīmes…

1. uzdevums: kāds to uzbūvē mašīnu veikalā, izmantojot profesionālus instrumentus. Man bija tikai zāģis un rokas urbis.

2. uzdevums: izveidojiet nelielu, izmantojot 3D printeri, lai izmantotu 10 mm bumbiņu. Tas būtu forši, bet nezinu, kādu atlēciena virsmu jūs varētu izmantot, izņemot keramikas vai cementa grīdu.

3. uzdevums: uzziniet, kur atrodas Kloda Šenona oriģinālā žonglēšanas mašīna, un pastāstiet mums pārējiem. Izveidojiet video par tā darbību. Vismaz tuvplānā uzņemiet viņa mašīnas detaļas. Man izplūst mute pie izredzes.

Piezīme: vai atradu iepriekš redzamo Claude Shannons mašīnas fotoattēlu, kas ir nedaudz apgaismojošs, bet nav pietiekami detalizēts, lai parādītu roku stiprinājumu un gultņu specifiku un kāda veida motoru viņš izmantoja. Nav pārliecināts, kur šī bilde uzņemta. MIT, viņa mājas, Mičigana?

Galvenokārt izklaidējieties un paldies Klodam Šenonam par dalīšanos savā spožumā!