Comment construire une machine à jongler Claude Shannon : 4 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:06

Claude Shannon était un brillant ingénieur/mathématicien qui a créé la théorie de l'information et nous a essentiellement bénis avec le monde numérique. Il était jongleur et monocycliste et il a créé la première machine à jongler. J'ai décidé de construire une machine à jongler sur la base de sa conception bien qu'il ne nous ait laissé aucune spécification pour en construire une. En regardant la vidéo de sa machine et de deux autres machines construites par l'université, j'ai trouvé une machine qui fonctionne. Je veux partager les spécifications de ma machine dans l'espoir que quelqu'un avec de vraies compétences en machine construira une machine beaucoup plus fonctionnelle. Maintenant, la machine que j'ai construite fonctionne étonnamment bien étant donné qu'elle est composée principalement de déchets que j'avais qui traînaient ou de pièces d'autres projets, a un petit jeu d'engrenage moteur, est montée sur un cadre qui repose simplement sur des manuels au sol, et a un moteur qui décide parfois d'accélérer ou de ralentir tout seul.

Veuillez consulter la vidéo. Les étapes suivantes montreront la construction de base, les spécifications et comment ajuster la force et le placement du bras lanceur de balle.

Remarquez aussi dans ma vidéo commençant vers 0:40, les balles rebondissantes tracent le symbole de l'infini. Intéressant.

Je défie quiconque de construire une machine à jongler vraiment bien usinée avec du métal ou même une impression 3D. J'ai vu quelques demandes sur Internet pour une machine à jongler fonctionnelle, mais personne ne semble en avoir de disponible.

Une autre option serait de simuler une machine en fonctionnement sur Matlab ou un logiciel de simulation.

Si quelqu'un sait où se trouve la machine à jongler de Claude Shannon, je l'apprécierais grandement. Je regrette qu'il n'ait publié aucun détail de sa conception. Et quelques photographies de sa machine en diraient long.

Enfin, je veux juste exprimer un grand merci à Claude Shannon pour avoir jeté les bases de notre monde numérique.

Voici une vidéo de Claude Shannon et sa machine à jongler: Claude Shannon Jugging

Étape 1: La structure de base de la machine à jongler

Cadre: le cadre est juste quelques planches à découper en bambou qui sont relativement lourdes et un bon support pour les autres parties. Vous pouvez utiliser n'importe quoi, mais réalisez que vous devrez peut-être déplacer un peu le support du moteur.

Palier principal: le palier principal est un axe de vélo qui est logé dans deux supports de palier. Je les ai achetés séparément mais ils s'adaptent parfaitement et il n'y a absolument aucun jeu. Ne pensez pas que vous pouvez battre ce roulement.

Bras de coupe principal: j'ai utilisé des cannes à pêche en fibre de carbone pour le bras de coupe. J'ai utilisé un morceau plus petit qui s'adapte parfaitement à l'axe du vélo, puis je l'ai époxydé à l'intérieur d'un trou dans le bras de la coupelle principale. Très rigide et fonctionne très bien.

Tasses: les tasses ou les mains ne sont que de la mousse éponge (mousse d'emballage informatique) collée à chaud sur un triangle en carton. À l'intérieur du carton se trouve un triangle en vinyle fabriqué à partir d'un cahier en vinyle. La surface plus dure du vinyle retient et libère la bille d'acier de manière plus cohérente que le carton. Vous pouvez probablement trouver de meilleures tasses, mais c'était tout ce que j'avais autour. Je pensais que peut-être des pagaies de ping-pong coupées fonctionneraient mieux, mais elles sont assez lourdes. Besoin de garder les tasses légères que possible.

Support moteur: je monte le moteur sur la planche en bambou avec un support moteur en aluminium. Vous devrez le déplacer, donc un support mobile est idéal, mais je n'avais pas un bon moyen de le faire. Il me suffisait donc de tout dévisser, de le déplacer, de le revisser. Cela prend du temps. Mais le support n'est pas trop critique - gardez-le simplement sous l'endroit où le long bras moteur est attaché au bras de la coupelle principale.

Adaptateur d'axe moteur: vous avez besoin d'un moyen pour attacher l'axe moteur au bras court. J'ai trouvé ces adaptateurs 5 mm qui étaient parfaits.

Petit bras moteur: le bras court est un morceau d'aluminium plat. Facile à percer des trous et vous en percerez probablement plusieurs jusqu'à ce que vous trouviez le point de réglage idéal.

Grand bras moteur: deux tendeurs (8mm) avec tige filetée entre eux permettent un bon réglage. Vous passerez beaucoup de temps à régler ce bras.

Étape 2: Spécifications

Il y a environ 9 longueurs de bras critiques, points de fixation et autres spécifications qui doivent être pris en compte pour faire fonctionner cette machine. En fait, j'ai calculé les permutations pour les ajustements possibles que je peux faire sur ma machine et cela est arrivé à environ 60 000. Parmi ceux-ci, je ne sais pas combien fonctionneraient réellement.

En regardant le diagramme ci-dessus, je vais expliquer chaque mesure.

1. La distance entre les poches des deux tasses (ou mains) dans mon cas est de 54 centimètres. Placer les deux tasses trop près ne laissera pas assez d'espace pour que la balle rebondisse, et les placer trop loin l'une de l'autre fera rebondir la balle trop courte pour être attrapée dans l'autre tasse. Mais le bras doit être réglable et je l'ai fait en plaçant les deux tasses sur deux sections intérieures de canne à pêche qui glissent à l'intérieur du plus grand poteau principal. Ensuite, j'ai collé à chaud les plus petits en place.

2. Le moteur est attaché à deux bras, un court et un plus long. Le plus long est fixé au bras de support de coupelle à environ 7,3 cm du palier principal sur lequel tourne le bras de coupelle principal.

3. Le palier principal est à environ 24 cm du sol ou de la surface sur laquelle la balle rebondira. Dans mon cas, j'ajoute ou soustrait un manuel sur lequel repose le cadre de la machine. Pas une configuration idéale. Vraiment, le cadre doit être soit très lourd, soit fixé au sol d'une manière ou d'une autre. Lorsque ma machine fonctionne, elle bouge un peu et ce genre de jeu n'est pas une bonne idée car cela affecte le timing de la machine, 4. La distance entre le palier principal et l'axe du moteur est d'environ 15 cm.

5. La distance entre l'alignement vertical du palier principal et l'axe du moteur est de 10 cm. Cette distance ne semble pas vraiment critique.

6. La distance entre l'axe du moteur et le point de fixation du bras le plus long sur le bras le plus court est de 4,5 cm. Ce bras est essentiel pour ajuster les points les plus hauts et les plus bas des deux tasses. Si vous avez besoin que la balle soit lancée plus loin, allongez la distance sur le bras court. Si vous avez besoin que les deux tasses soient lancées avec moins de force, alors raccourcissez-la.

7. Le bras moteur le plus long est probablement le point le plus ajusté sur la machine. C'est pourquoi je l'ai fait régler facilement à l'aide de deux tendeurs et d'une tige filetée. C'est le seul point auquel vous pouvez changer de manière différentielle la hauteur et la puissance de lancement des coupelles. En allongeant ce bras, la coupe droite ira plus haut et lancera plus loin, et le bras gauche ira plus bas et lancera plus court. En raccourcissant ce bras, vous obtenez l'effet inverse. C'est le point de réglage de l'égaliseur pour les deux tasses.

Quelques autres variables contribuent au bon fonctionnement de la machine. L'un est la taille de la balle. J'ai utilisé une bille en acier de 15 mm. Une boule plus petite ou plus grosse nécessitera le changement de toutes les autres variables. Une deuxième variable est la vitesse du moteur. Vous aurez besoin d'une alimentation réglable ou d'un contrôleur de moteur pour contrôler le régime du moteur. Dans mon cas, j'ai utilisé une verrue murale variable de 12 volts.

Mes calculs de permutations de réglages machine:

1 2 3 4 5 6 7 8 9

4 * 4 * 4 * 4 * 4 * 4 * 10 * 2 * 4 = 327 680 (beaucoup plus élevé que mon estimation initiale où je n'ai donné que 3 points de réglage à chaque bras ou distance) Je ne sais pas combien d'entre eux fonctionneraient.

Étape 3: Quelques conseils de réglage…

Une fois la machine construite, il est temps de la faire fonctionner. J'ai commencé par essayer de lancer une balle et de la rattraper par l'autre tasse. Je commence par régler le rpm autour de 80 rpm. La balle doit être lancée de telle sorte qu'elle forme un arc vers le haut puis tombe juste avant le centre de la longue tige de coupelle (ou le point de fixation du roulement principal). Il rebondit ensuite sur le sol du côté le plus proche du gobelet de capture. Si la balle est lancée trop loin, il est probable que les coupelles montent trop haut et doivent être abaissées en raccourcissant les points de fixation du bras moteur court. Si la balle n'est pas lancée assez loin, les attaches du bras moteur court doivent être rallongées. Une autre façon d'effectuer ces réglages est de changer le point de fixation du bras long sur le bras principal de la coupelle (voir la spécification 2 à l'étape précédente).

Si une tasse lance la balle trop loin et que l'autre ne la lance pas assez loin, vous résolvez ce différentiel en ajustant le long bras moteur. (voir la spécification 7 à l'étape précédente).

À un moment donné, vous devrez peut-être augmenter ou diminuer la distance entre le roulement principal et le sol pour modifier le temps de séjour de la balle ou le temps que la balle passe dans les airs. C'est à ce moment-là que cela devient vraiment de l'art et pas tellement de la science, il suffit donc de jouer avec.

Vitesse du moteur: ma machine fonctionne de manière optimale à environ 80 tr/min. Cela dépend également des autres réglages, vous avez donc besoin d'un moyen de faire varier le régime du moteur. Si le régime est trop rapide, la balle n'a pas le temps de s'asseoir dans la poche des tasses et elle rebondit simplement dans la tasse puis est lancée de manière erratique. Si le régime est trop lent, la balle n'est pas lancée assez loin ou la coupelle de réception n'est pas en mesure d'attraper la balle qui rebondit.

Surface de rebond: vous avez besoin d'une surface sur laquelle rebondir la balle. J'utilise le carrelage en céramique de mon appartement car une bille d'acier rebondit très bien dessus. J'ai essayé la caisse claire et elle ne revenait tout simplement pas assez haut (et c'était super bruyant.)

Étape 4: Notes finales…

Défi 1: quelqu'un le construit dans un atelier d'usinage à l'aide d'outils professionnels. Je n'avais qu'une scie à métaux et une perceuse à main.

Défi 2: construire un petit à l'aide d'une imprimante 3D pour utiliser une boule de 10 mm. Ce serait cool, mais je ne sais pas quelle surface de rebond vous pourriez utiliser autre qu'un sol en céramique ou en ciment.

Défi 3: découvrez où se trouve la machine à jongler originale de Claude Shannon et dites-le nous. Faites une vidéo de celui-ci en fonctionnement. À tout le moins, prenez des photos en gros plan des détails de sa machine. J'en ai l'eau à la bouche à cette perspective.

Remarque: j'ai trouvé la photo ci-dessus de la machine Claude Shannons qui est un peu éclairante mais pas assez détaillée pour montrer les détails des fixations et des roulements des bras et le type de moteur qu'il utilisait. Je ne sais pas où cette photo a été prise. MIT, sa maison, Michigan ?

Surtout amusez-vous et remerciez Claude Shannon d'avoir partagé son génie !