Como construir uma máquina de malabarismo Claude Shannon: 4 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:36

Claude Shannon foi um brilhante engenheiro / matemático que criou a teoria da informação e basicamente nos abençoou com o mundo digital. Ele era um malabarista e monociclista e criou a primeira máquina de malabarismo. Decidi construir uma máquina de malabarismo com base em seu projeto, embora ele não tenha nos deixado nenhuma especificação para a construção. Assistindo ao vídeo de sua máquina e de duas outras máquinas construídas na universidade, criei uma máquina funcional. Quero compartilhar as especificações da minha máquina na esperança de que alguém com habilidades reais de maquinista construa uma máquina de trabalho muito melhor. Agora, a máquina que eu construí funciona surpreendentemente bem, considerando que é feita principalmente de lixo que eu tinha por aí ou peças de outros projetos, tem uma pequena folga na engrenagem do motor, é montada em uma estrutura que repousa sobre alguns livros didáticos no chão, e tem um motor que às vezes decide acelerar ou desacelerar sozinho.

Por favor, verifique o vídeo. As etapas a seguir mostrarão a construção básica, as especificações e como ajustar a força e o posicionamento do braço de lançamento da bola.

Observe também em meu vídeo começando por volta de 0:40, as bolas quicando traçam o símbolo do infinito. Interessante.

Eu desafio qualquer um a construir uma máquina de malabarismo realmente bem usinada com metal ou até mesmo uma de impressão 3D. Tenho visto alguns pedidos na Internet para uma máquina de malabarismo funcional, mas parece que ninguém tem uma disponível.

Outra opção seria simular uma máquina em funcionamento no Matlab ou algum software de simulação.

Se alguém tiver algum conhecimento do paradeiro da máquina de malabarismo de Claude Shannon, eu ficaria muito grato. Lamento que ele não publicou nenhum detalhe de seu projeto. E algumas fotos de sua máquina diriam tudo.

Por fim, gostaria apenas de expressar um grande agradecimento a Claude Shannon por fornecer a base para nosso mundo digital.

Aqui está um vídeo de Claude Shannon e sua máquina de malabarismo: Claude Shannon Jugging

Etapa 1: a estrutura básica da máquina de malabarismo

Estrutura: a estrutura é apenas um par de tábuas de corte de bambu que são relativamente pesadas e uma boa montagem para as outras partes. Você pode usar qualquer coisa, mas perceber que pode ter que mover um pouco o suporte do motor.

Rolamento principal: o rolamento principal é um eixo de bicicleta alojado em dois suportes de rolamento. Comprei-os separadamente, mas encaixam perfeitamente e não há absolutamente nenhuma jogada. Não pense que você pode vencer este rolamento.

Braço do copo principal: usei varas de fibra de carbono para o braço do copo. Usei uma peça menor que se encaixou perfeitamente no eixo da bicicleta, depois a coloquei epoxi dentro de um orifício no braço do copo principal. Muito rígido e funciona muito bem.

Copos: os copos ou as mãos são apenas uma esponja de espuma (espuma de embalagem de computador) colada a um triângulo de papelão. Dentro do papelão está um triângulo de vinil feito de um caderno de vinil. A superfície mais dura do vinil segura e libera a bola de aço de forma mais consistente do que o papelão. Você provavelmente pode descobrir copos melhores, mas era tudo o que eu tinha por perto. Eu pensei que talvez cortar as pás de pingue-pongue funcionariam melhor, mas elas são meio pesadas. Precisa manter as xícaras o mais leves possível.

Suporte do motor: Eu monto o motor na placa de bambu com um suporte de motor de alumínio. Você terá que movê-lo, então uma montagem móvel é o ideal, mas eu não tinha uma boa maneira de fazer isso. Então eu só tive que desparafusar tudo, movê-lo, parafusá-lo de volta. Leva tempo. Mas a montagem não é muito crítica - apenas mantenha-a basicamente sob onde o braço longo do motor está preso ao braço do copo principal.

Adaptador do eixo do motor: você precisa de alguma forma de prender o eixo do motor ao braço curto. Achei esses adaptadores de 5 mm perfeitos.

Braço motorizado pequeno: o braço curto é uma peça de alumínio plano. Fácil de fazer furos e provavelmente fará vários até encontrar o ponto de ajuste ideal.

Grande braço motor: duas fivelas (8mm) com haste roscada entre elas permitem um bom ajuste. Você vai gastar muito tempo ajustando este braço.

Etapa 2: Especificações

Existem cerca de 9 comprimentos de braço críticos, pontos de fixação e outras especificações que devem ser considerados para fazer esta máquina funcionar. Na verdade, calculei as permutações apenas para os ajustes possíveis que posso fazer na minha máquina e ficou em torno de 60.000. Destes, não sei quantos realmente funcionariam.

Olhando para o diagrama acima, vou explicar cada medição.

1. A distância entre os bolsos das duas xícaras (ou mãos) no meu caso é de 54 centímetros. Colocar as duas xícaras muito próximas não permitirá que haja espaço suficiente para que a bola quique, e colocá-las muito afastadas fará a bola quicar muito curta para ser pega na outra xícara. Mas o braço deve ser ajustável e fiz isso colocando as duas xícaras em duas seções internas da vara de pescar que deslizam dentro da vara principal maior. Em seguida, colei os menores a quente no lugar.

2. O motor está preso a dois braços, um curto e um mais longo. O mais longo é preso ao braço de suporte do copo a cerca de 7,3 cm do rolamento principal no qual o braço do copo principal gira.

3. O rolamento principal está a cerca de 24 cm do solo ou superfície sobre a qual a bola irá quicar. No meu caso, adiciono ou subtraio um livro didático em que a estrutura da máquina está apoiada. Não é uma configuração ideal. Na verdade, a estrutura precisa ser muito pesada ou presa ao chão de alguma maneira. Quando minha máquina está funcionando, ela balança um pouco e esse tipo de jogo não é uma boa ideia, pois afeta o tempo da máquina, 4. A distância do rolamento principal ao eixo do motor é de cerca de 15 cm.

5. A distância do alinhamento vertical do rolamento principal e do eixo do motor é de 10 cm. Essa distância não parece ser realmente crítica.

6. A distância do eixo do motor até o ponto de fixação do braço mais longo no braço mais curto é de 4,5 cm. Este braço é fundamental para ajustar os pontos mais altos e mais baixos de ambas as xícaras. Se você precisa que a bola seja arremessada mais longe, aumente a distância com o braço curto. Se você precisar que os dois copos joguem com menos força, encurte-os.

7. O braço do motor mais longo é provavelmente o ponto mais ajustado da máquina. É por isso que o ajustei facilmente usando dois esticadores e uma haste roscada. É o único ponto em que você pode alterar diferencialmente a altura e a força de arremesso das xícaras. Ao alongar este braço, a xícara direita vai mais alto e arremessa mais longe, e o braço esquerdo vai mais baixo e arremessa mais curto. Ao encurtar este braço, você obtém o efeito oposto. É o ponto de ajuste do equalizador para as duas xícaras.

Algumas outras variáveis influenciam o funcionamento adequado da máquina. Um é do tamanho da bola. Usei uma bola de aço de 15 mm. Uma bola menor ou maior exigirá que todas as outras variáveis sejam alteradas. Uma segunda variável é a velocidade do motor. Você precisará de uma fonte de alimentação ajustável ou controlador de motor para controlar a rotação do motor. No meu caso, usei uma verruga de parede variável de 12 volts.

Meus cálculos de permutações de ajustes de máquina:

1 2 3 4 5 6 7 8 9

4 * 4 * 4 * 4 * 4 * 4 * 10 * 2 * 4 = 327, 680 (muito mais alto do que minha estimativa original onde dei apenas 3 pontos de ajuste para cada braço ou distância) Não tenho certeza de quantos deles funcionariam.

Etapa 3: algumas dicas de ajuste …

Assim que a máquina estiver construída, é hora de colocá-la em funcionamento. Comecei apenas tentando lançar uma bola e pegá-la pelo outro copo. Começo definindo a rotação em torno de 80 rpm. A esfera deve ser lançada de forma que faça um arco para cima e então caia um pouco antes do centro da haste do copo longo (ou do ponto de fixação do rolamento principal). Em seguida, ele salta no chão do lado mais próximo do copo de captura. Se a bola for lançada longe demais, é provável que os copos estejam subindo muito e precisem ser abaixados encurtando os pontos de fixação do braço motor curto. Se a bola não estiver sendo lançada longe o suficiente, os acessórios curtos do braço do motor precisam ser alongados. Outra maneira de fazer esses ajustes é alterar o ponto de fixação do braço longo no braço do copo principal (consulte a especificação 2 na etapa anterior).

Se um copo está jogando a bola longe demais e o outro não está jogando longe o suficiente, você resolve esse diferencial ajustando o braço motor longo. (consulte a especificação 7 na etapa anterior).

Em algum ponto, você pode precisar aumentar ou diminuir a distância entre o rolamento principal e o piso para alterar o tempo de permanência da bola ou quanto tempo a bola fica no ar. É quando realmente se torna arte e não tanto ciência, então você apenas tem que brincar com isso.

Velocidade do motor: minha máquina funciona perfeitamente a cerca de 80 rpm. Isso também depende de outros ajustes, portanto, você precisa de alguma forma para variar a rotação do motor. Se o rpm for muito rápido, a bola não tem tempo de se encaixar na caçamba das xícaras e simplesmente salta na xícara e é jogada de forma irregular. Se o rpm for muito lento, a bola não é lançada longe o suficiente ou o copo receptor não está em posição de pegar a bola quicando.

Superfície quicando: você precisa de uma superfície para quicar a bola. Eu uso o piso de cerâmica no meu apartamento porque uma bola de aço quica muito bem nele. Eu tentei a caixa de bateria e ela simplesmente não retornou o salto alto o suficiente (e era muito barulhento).

Etapa 4: notas finais …

Desafio 1: alguém constrói isso em uma oficina mecânica usando ferramentas profissionais. Eu tinha apenas uma serra e furadeira manual.

Desafio 2: construir um pequeno usando uma impressora 3D para usar uma bola de 10 mm. Isso seria legal, mas não sei que superfície de rebatimento você poderia usar além de um piso de cerâmica ou cimento.

Desafio 3: descubra onde está a máquina de malabarismo original de Claude Shannon e conte para o resto de nós. Faça um vídeo dele em funcionamento. No mínimo, tire fotos em close de detalhes de sua máquina. Minha boca enche de água com a perspectiva.

Nota: achei a foto acima da máquina de Claude Shannons, que é um pouco esclarecedora, mas não detalhada o suficiente para mostrar detalhes específicos dos acessórios e rolamentos do braço e que tipo de motor ele usava. Não tenho certeza de onde esta foto foi tirada. MIT, sua casa, Michigan?

Acima de tudo, divirta-se e agradeça a Claude Shannon por compartilhar seu brilhantismo!