Eine Jongliermaschine von Claude Shannon bauen - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:17

Claude Shannon war ein brillanter Ingenieur/Mathematiker, der die Informationstheorie entwickelt und uns im Grunde mit der digitalen Welt gesegnet hat. Er war Jongleur und Einradfahrer und er schuf die erste Jongliermaschine. Ich beschloss, eine Jongliermaschine nach seinem Entwurf zu bauen, obwohl er uns keine Spezifikationen für den Bau einer solchen hinterließ. Durch das Anschauen des Videos seiner Maschine und zweier anderer Universitätsmaschinen kam ich auf eine funktionierende Maschine. Ich möchte die Spezifikationen meiner Maschine teilen in der Hoffnung, dass jemand mit echten Maschinenkenntnissen eine viel schönere Arbeitsmaschine baut. Jetzt funktioniert die Maschine, die ich gebaut habe, überraschend gut, wenn man bedenkt, dass sie hauptsächlich aus Schrott besteht, den ich herumliegen hatte, oder Teilen aus anderen Projekten, hat ein wenig Spiel des Motorgetriebes, ist auf einem Rahmen montiert, der nur auf einigen Lehrbüchern auf dem Boden ruht, und hat einen Motor, der manchmal selbst entscheidet, zu beschleunigen oder zu verlangsamen.

Bitte schauen Sie sich das Video an. Die folgenden Schritte zeigen die grundlegende Konstruktion, die Spezifikationen und die Einstellung der Stärke und Platzierung des Ballwurfarms.

Beachten Sie auch in meinem Video ab ca. 0:40 Uhr, dass die hüpfenden Bälle das Unendlichkeitssymbol verfolgen. Interessant.

Ich fordere jeden auf, eine wirklich gut verarbeitete Jongliermaschine mit Metall oder sogar mit 3D-Druck zu bauen. Ich habe im Internet einige Anfragen nach einer funktionierenden Jongliermaschine gesehen, aber niemand scheint eine verfügbar zu haben.

Eine andere Möglichkeit wäre, eine Arbeitsmaschine auf Matlab oder einer Simulationssoftware zu simulieren.

Wenn jemand etwas über den Verbleib von Claude Shannons Jongliermaschine weiß, wäre ich sehr dankbar dafür. Ich bedauere, dass er keine Details zu seinem Design veröffentlicht hat. Und ein paar Fotos seiner Maschine würden Bände sprechen.

Abschließend möchte ich Claude Shannon einen großen Dank dafür aussprechen, dass er die Grundlage für unsere digitale Welt geschaffen hat.

Hier ist ein Video von Claude Shannon und seiner Jongliermaschine: Claude Shannon Jugging

Schritt 1: Die grundlegende Jongliermaschinenstruktur

Rahmen: Der Rahmen ist nur ein paar Bambus-Schneidebretter, die relativ schwer sind und eine gute Halterung für die anderen Teile sind. Sie können alles verwenden, aber erkennen Sie, dass Sie die Motorhalterung möglicherweise ein wenig bewegen müssen.

Hauptlager: Das Hauptlager ist eine Fahrradachse, die in zwei Lageraufnahmen untergebracht ist. Ich habe sie separat gekauft, aber sie passen perfekt und es gibt absolut kein Spiel. Glauben Sie nicht, dass Sie dieses Lager schlagen können.

Hauptschalenarm: Ich habe Kohlefaser-Angelstangen für den Schalenarm verwendet. Ich habe ein kleineres Stück verwendet, das perfekt auf die Fahrradachse passt, und es dann in ein Loch im Hauptschalenarm geklebt. Sehr steif und funktioniert super.

Tassen: Die Tassen oder Hände sind nur etwas Schwammschaum (Computerverpackungsschaum), der auf Pappdreieck heißgeklebt wird. Im Inneren des Kartons befindet sich ein Vinyldreieck aus einem Vinyl-Notizbuch. Die härtere Oberfläche des Vinyls hält und gibt die Stahlkugel gleichmäßiger als der Karton frei. Sie können wahrscheinlich bessere Tassen herausfinden, aber das war alles, was ich herum hatte. Ich dachte, dass vielleicht zerschnittene Ping-Pong-Paddel am besten funktionieren würden, aber sie sind ziemlich schwer. Die Tassen müssen möglichst leicht gehalten werden.

Motorhalterung: Ich befestige den Motor auf dem Bambusbrett mit einer Aluminium-Motorhalterung. Sie müssen es bewegen, also ist eine bewegliche Halterung ideal, aber ich hatte keine gute Möglichkeit, das zu tun. Also musste ich nur alles aufschrauben, verschieben, wieder einschrauben. Das dauert. Aber die Halterung ist nicht zu kritisch - halten Sie sie einfach darunter, wo der lange Motorarm am Hauptbecherarm befestigt ist.

Motorachsenadapter: Sie benötigen eine Möglichkeit, die Motorachse am kurzen Arm zu befestigen. Ich fand diese 5-mm-Adapter, die perfekt waren.

Kleiner Motorarm: Der kurze Arm ist ein Stück flaches Aluminium. Einfach Löcher zu bohren und Sie werden wahrscheinlich mehrere bohren, bis Sie den idealen Einstellpunkt gefunden haben.

Großer Motorarm: Zwei Spannschlösser (8mm) mit Gewindestange dazwischen ermöglichen eine gute Einstellung. Sie werden viel Zeit damit verbringen, diesen Arm einzustellen.

Schritt 2: Spezifikationen

Es gibt ungefähr 9 kritische Armlängen, Befestigungspunkte und andere Spezifikationen, die bei der Inbetriebnahme dieser Maschine berücksichtigt werden müssen. Ich habe tatsächlich die Permutationen nur für die möglichen Anpassungen berechnet, die ich an meinem Computer vornehmen kann, und es kamen ungefähr 60.000 heraus. Von diesen weiß ich nicht, wie viele tatsächlich funktionieren würden.

Mit Blick auf das obige Diagramm werde ich jede Messung erklären.

1. Der Abstand zwischen den Taschen der beiden Tassen (oder Hände) beträgt in meinem Fall 54 Zentimeter. Wenn die beiden Schalen zu nahe platziert werden, bleibt dem Ball nicht genügend Platz zum Abprallen, und wenn sie zu weit auseinander platziert werden, wird der Ball zu kurz gesprungen, um in der anderen Schale aufgefangen zu werden. Aber der Arm sollte verstellbar sein und ich tat dies, indem ich die beiden Tassen auf zwei innere Angelrutenabschnitte platzierte, die in die größere Hauptrute gleiten. Dann habe ich die kleineren mit Heißkleber verklebt.

2. Der Motor ist an zwei Armen befestigt, einem kurzen und einem längeren. Der längere ist am Topftragarm etwa 7,3 cm vom Hauptlager entfernt, auf dem sich der Haupttopfarm dreht, befestigt.

3. Das Hauptlager befindet sich etwa 24 cm über dem Boden oder der Oberfläche, auf der der Ball aufprallt. In meinem Fall addiere oder subtrahiere ich ein Lehrbuch, auf dem der Maschinenrahmen ruht. Keine ideale Einstellung. Wirklich, der Rahmen muss entweder wirklich schwer sein oder auf irgendeine Weise am Boden befestigt sein. Wenn meine Maschine läuft, schaukelt es tatsächlich ein wenig und diese Art von Spiel ist keine gute Idee, da es das Timing der Maschine beeinflusst.

4. Der Abstand vom Hauptlager zur Motorachse beträgt ca. 15 cm.

5. Der Abstand zur vertikalen Ausrichtung des Hauptlagers und der Motorachse beträgt 10 cm. Dieser Abstand scheint nicht wirklich kritisch zu sein.

6. Der Abstand von der Motorachse zum Befestigungspunkt des längeren Arms am kürzeren Arm beträgt 4,5 cm. Dieser Arm ist entscheidend, um die höchsten und niedrigsten Punkte beider Schalen einzustellen. Wenn der Ball weiter geworfen werden soll, verlängern Sie die Distanz am kurzen Arm. Wenn Sie beide Cups brauchen, um weniger kraftvoll zu werfen, dann kürzen Sie sie.

7. Der längere Motorarm ist wahrscheinlich der am besten eingestellte Punkt der Maschine. Deshalb habe ich es einfach mit zwei Spannschlössern und einer Gewindestange eingestellt. Dies ist der einzige Punkt, an dem Sie die Wurfhöhe und die Leistung der Tassen unterschiedlich ändern können. Durch das Verlängern dieses Arms wird die rechte Tasse höher und weiter geworfen, und der linke Arm sinkt und wirft kürzer. Durch das Verkürzen dieses Arms erhalten Sie den gegenteiligen Effekt. Es ist der Equalizer-Einstellpunkt für die beiden Tassen.

Ein paar andere Variablen spielen bei der ordnungsgemäßen Funktion der Maschine eine Rolle. Einer ist die Größe des Balls. Ich habe eine 15 mm Stahlkugel verwendet. Bei einer kleineren oder größeren Kugel müssen alle anderen Variablen geändert werden. Eine zweite Variable ist die Motordrehzahl. Sie benötigen ein einstellbares Netzteil oder einen Motorcontroller, um die Drehzahl des Motors zu steuern. In meinem Fall habe ich eine variable 12-Volt-Wandwarze verwendet.

Meine Berechnungen von Permutationen von Maschineneinstellungen:

1 2 3 4 5 6 7 8 9

4 * 4 * 4 * 4 * 4 * 4 * 10 * 2 * 4 = 327, 680 (viel höher als meine ursprüngliche Schätzung, bei der ich jedem Arm oder jeder Distanz nur 3 Anpassungspunkte gab) Nicht sicher, wie viele davon funktionieren würden.

Schritt 3: Einige Anpassungstipps…

Sobald die Maschine gebaut ist, ist es an der Zeit, sie zum Laufen zu bringen. Ich begann damit, dass ich nur versuchte, einen Ball zu werfen und vom anderen Becher aufzufangen. Ich beginne damit, die Drehzahl auf etwa 80 U / min einzustellen. Die Kugel sollte so geworfen werden, dass sie nach oben gebogen wird und dann kurz vor der Mitte der langen Topfstange (oder dem Befestigungspunkt des Hauptlagers) fällt. Es springt dann auf der Seite, die dem Fangbecher am nächsten ist, auf den Boden. Wenn der Ball zu weit geworfen wird, steigen die Cups wahrscheinlich zu hoch und müssen durch Kürzen der kurzen Motorarm-Befestigungspunkte abgesenkt werden. Wird der Ball nicht weit genug geworfen, müssen die kurzen Motorarmaufsätze verlängert werden. Eine andere Möglichkeit, diese Anpassungen vorzunehmen, besteht darin, den Befestigungspunkt des langen Arms am Hauptbecherarm zu ändern (siehe Spezifikation 2 im vorherigen Schritt).

Wenn ein Becher den Ball zu weit wirft und der andere ihn nicht weit genug wirft, können Sie diesem Unterschied durch Verstellen des langen Motorarms begegnen. (Siehe Spezifikation 7 im vorherigen Schritt).

Irgendwann müssen Sie möglicherweise den Abstand zwischen dem Hauptlager und dem Boden vergrößern oder verkleinern, um die Verweilzeit der Kugel oder die Zeit, die die Kugel in der Luft verbringt, zu ändern. Dann wird es wirklich zu Kunst und weniger zu Wissenschaft, also musst du nur damit spielen.

Motordrehzahl: Meine Maschine läuft optimal bei ca. 80 U/min. Dies hängt auch von den anderen Einstellungen ab, daher benötigen Sie eine Möglichkeit, die Motordrehzahl zu variieren. Wenn die Drehzahl zu hoch ist, hat der Ball keine Zeit, um in die Tasche der Cups zu gelangen, und er hüpft einfach im Cup herum und wird dann unregelmäßig geworfen. Ist die Drehzahl zu langsam, wird der Ball nicht weit genug geworfen oder die Aufnahmeschale ist nicht in der Lage, den springenden Ball aufzufangen.

Sprungfläche: Sie benötigen eine Fläche, auf der der Ball hüpfen kann. Ich benutze den Keramikfliesenboden in meiner Wohnung, weil eine Stahlkugel darauf wirklich gut springt. Ich habe die Snare-Drum ausprobiert und sie wollte einfach nicht hoch genug abprallen (und es war super laut.)

Schritt 4: Abschließende Hinweise…

Herausforderung 1: Jemand baut dies in einer Maschinenhalle mit professionellen Werkzeugen. Ich hatte nur eine Bügelsäge und eine Handbohrmaschine.

Herausforderung 2: Bauen Sie einen kleinen 3D-Drucker, um eine 10-mm-Kugel zu verwenden. Das wäre cool, aber ich weiß nicht, welche Sprungfläche Sie außer einem Keramik- oder Zementboden verwenden könnten.

Herausforderung 3: Finde heraus, wo sich Claude Shannons ursprüngliche Jongliermaschine befindet und erzähle es uns anderen. Mach ein Video vom Betrieb. Machen Sie zumindest Nahaufnahmen von Details seiner Maschine. Bei der Aussicht läuft mir das Wasser im Mund zusammen.

Hinweis: Ich habe das obige Foto von Claude Shannons Maschine gefunden, das ein wenig aufschlussreich ist, aber nicht detailliert genug, um die Einzelheiten der Armbefestigungen und -lager zu zeigen und welche Art von Motor er verwendet hat. Nicht sicher, wo dieses Bild aufgenommen wurde. MIT, sein Zuhause, Michigan?

Vor allem viel Spaß und danke Claude Shannon für das Teilen seiner Brillanz!