Cómo construir una máquina de malabarismo Claude Shannon: 4 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

Claude Shannon fue un brillante ingeniero / matemático que creó la teoría de la información y básicamente nos bendijo con el mundo digital. Era malabarista y monociclista y creó la primera máquina de malabarismo. Decidí construir una máquina de malabarismo basada en su diseño, aunque no nos dejó especificaciones para construir una. Al ver el video de su máquina y otras dos máquinas construidas por la universidad, se me ocurrió una máquina que funcionaba. Quiero compartir las especificaciones de mi máquina con la esperanza de que alguien con verdaderas habilidades mecánicas construya una máquina que funcione mucho mejor. Ahora, la máquina que construí funciona sorprendentemente bien considerando que está hecha principalmente de basura que tenía tirada o partes de otros proyectos, tiene un poco de reacción en el engranaje del motor, está montada en un marco que simplemente descansa sobre algunos libros de texto en el piso, y tiene un motor que a veces decide acelerar o desacelerar por sí solo.

Por favor mira el video. Los siguientes pasos mostrarán la construcción básica, las especificaciones y cómo ajustar la fuerza y la ubicación del brazo lanzador de la pelota.

Observe también en mi video que comienza alrededor de las 0:40, las bolas que rebotan trazan el símbolo del infinito. Interesante.

Desafío a cualquiera a que construya una máquina de malabares muy bien mecanizada con metal o incluso una de impresión 3D. He visto algunas solicitudes en Internet para una máquina de malabarismo que funcione, pero nadie parece tener una disponible.

Otra opción sería simular una máquina en funcionamiento en Matlab o algún software de simulación.

Si alguien tiene algún conocimiento del paradero de la máquina de malabarismo de Claude Shannon, se lo agradecería enormemente. Lamento que no haya publicado ningún detalle de su diseño. Y unas pocas fotografías de su máquina lo dirían todo.

Finalmente, solo quiero expresar un gran agradecimiento a Claude Shannon por proporcionar la base de nuestro mundo digital.

Aquí hay un video de Claude Shannon y su máquina de malabarismo: Claude Shannon Jugging

Paso 1: La estructura básica de la máquina de malabarismo

Marco: el marco es solo un par de tablas de cortar de bambú que son relativamente pesadas y un buen soporte para las otras partes. Puede usar cualquier cosa, pero darse cuenta de que es posible que tenga que mover un poco el soporte del motor.

Cojinete principal: el cojinete principal es un eje de bicicleta alojado en dos soportes de cojinetes. Los compré por separado pero encajan perfectamente y no hay absolutamente ningún juego. No creas que puedes vencer a este rumbo.

Brazo de copa principal: utilicé postes de caña de pescar de fibra de carbono para el brazo de copa. Usé una pieza más pequeña que encajaba perfectamente en el eje de la bicicleta, luego la pegué con epoxi dentro de un agujero en el brazo de la copa principal. Muy rígido y funciona muy bien.

Tazas: las tazas o las manos son solo una esponja de espuma (espuma de embalaje de computadora) pegada en caliente a un triángulo de cartón. Dentro del cartón hay un triángulo de vinilo hecho con un cuaderno de vinilo. La superficie más dura del vinilo sostiene y libera la bola de acero de manera más consistente que el cartón. Probablemente puedas encontrar mejores tazas, pero era todo lo que tenía. Pensé que tal vez las paletas de ping pong cortadas funcionarían mejor, pero son un poco pesadas. Necesito mantener las tazas lo más ligeras posible.

Soporte de motor: monte el motor en la placa de bambú con un soporte de motor de aluminio. Tendrá que moverlo para que un soporte móvil sea ideal, pero no tenía una buena manera de hacerlo. Así que tuve que desenroscarlo todo, moverlo y volver a atornillarlo. Toma tiempo. Pero el soporte no es demasiado crítico, simplemente manténgalo básicamente debajo de donde el brazo largo del motor está unido al brazo de la taza principal.

Adaptador del eje del motor: necesita alguna forma de conectar el eje del motor al brazo corto. Encontré estos adaptadores de 5 mm que eran perfectos.

Brazo motor pequeño: el brazo corto es una pieza plana de aluminio. Fácil de perforar y probablemente perforará varios hasta que encuentre el punto de ajuste ideal.

Brazo motor grande: dos hebillas giratorias (8 mm) con varilla roscada entre ellas permite un buen ajuste. Pasará mucho tiempo ajustando este brazo.

Paso 2: especificaciones

Hay aproximadamente 9 longitudes de brazo críticas, puntos de sujeción y otras especificaciones que deben tenerse en cuenta para que esta máquina funcione. De hecho, calculé las permutaciones solo para los posibles ajustes que puedo hacer en mi máquina y salieron alrededor de 60, 000. De ellos, no sé cuántos funcionarían realmente.

Mirando el diagrama de arriba, explicaré cada medida.

1. La distancia entre los bolsillos de las dos tazas (o manos) en mi caso es de 54 centímetros. Si coloca las dos copas demasiado cerca no dejará suficiente espacio para que la pelota rebote, y si las coloca demasiado separadas, la pelota rebotará demasiado corta para que quede atrapada en la otra taza. Pero el brazo debería ser ajustable e hice esto colocando las dos copas en dos secciones interiores de la caña de pescar que se deslizan dentro del poste principal más grande. Luego pegué los más pequeños en su lugar.

2. El motor está unido a dos brazos, uno corto y otro más largo. El más largo está unido al brazo de soporte de la copa a unos 7,3 cm del cojinete principal sobre el que gira el brazo de la copa principal.

3. El cojinete principal está a unos 24 cm del suelo o de la superficie sobre la que rebotará la pelota. En mi caso, agrego o resto un libro de texto sobre el que descansa el marco de la máquina. No es una configuración ideal. Realmente, el marco debe ser muy pesado o estar sujeto al piso de alguna manera. Cuando mi máquina está funcionando, en realidad se balancea un poco y ese tipo de juego no es una buena idea ya que afecta la sincronización de la máquina, 4. La distancia desde el cojinete principal al eje del motor es de unos 15 cm.

5. La distancia desde la alineación vertical del cojinete principal y el eje del motor es de 10 cm. Esta distancia no parece ser realmente crítica.

6. La distancia desde el eje del motor hasta el punto de fijación del brazo más largo en el brazo más corto es de 4,5 cm. Este brazo es fundamental para ajustar los puntos más alto y más bajo de ambas copas. Si necesita que la pelota se lance más lejos, entonces alargue la distancia en el brazo corto. Si necesita que ambas tazas arrojen con menos fuerza, entonces acórtelas.

7. El brazo del motor más largo es probablemente el punto más ajustado de la máquina. Es por eso que lo ajusté fácilmente usando dos hebillas giratorias y una varilla roscada. Es el único punto en el que puede cambiar diferencialmente la altura y la potencia de lanzamiento de las copas. Al alargar este brazo, la copa derecha irá más alto y lanzará más lejos, y el brazo izquierdo bajará y lanzará más corto. Al acortar este brazo se obtiene el efecto contrario. Es el punto de ajuste del ecualizador para las dos tazas.

Un par de otras variables influyen en el correcto funcionamiento de la máquina. Uno es el tamaño de la pelota. Usé una bola de acero de 15 mm. Una bola más pequeña o más grande requerirá que se cambien todas las demás variables. Una segunda variable es la velocidad del motor. Necesitará una fuente de alimentación ajustable o un controlador de motor para controlar las rpm del motor. En mi caso utilicé una verruga de pared variable de 12 voltios.

Mis cálculos de permutaciones de ajustes de la máquina:

1 2 3 4 5 6 7 8 9

4 * 4 * 4 * 4 * 4 * 4 * 10 * 2 * 4 = 327, 680 (mucho más alto que mi estimación original donde di solo 3 puntos de ajuste para cada brazo o distancia) No estoy seguro de cuántos de esos funcionarían.

Paso 3: Algunos consejos de ajuste …

Una vez que la máquina está construida, es hora de ponerla en funcionamiento. Empecé tratando de hacer que una bola lance y la otra taza la atrape. Empiezo estableciendo las rpm alrededor de 80 rpm. La bola debe lanzarse de manera que se arquee hacia arriba y luego caiga justo antes del centro de la varilla de copa larga (o el punto de unión del cojinete principal). Luego rebota en el suelo en el lado más cercano a la copa de captura. Si la bola se lanza demasiado lejos, es probable que las copas estén subiendo demasiado alto y deban bajarse acortando los puntos de sujeción cortos del brazo del motor. Si la pelota no se lanza lo suficientemente lejos, entonces es necesario alargar los accesorios cortos del brazo del motor. Otra forma de realizar estos ajustes es cambiar el punto de sujeción del brazo largo en el brazo de la copa principal (consulte la especificación 2 en el paso anterior).

Si una taza está lanzando la pelota demasiado lejos y la otra no lo está lo suficientemente lejos, entonces aborde este diferencial ajustando el brazo largo del motor. (consulte la especificación 7 en el paso anterior).

En algún momento, es posible que deba aumentar o disminuir la distancia entre el cojinete principal y el piso para cambiar el tiempo de permanencia de la bola o cuánto tiempo pasa la bola en el aire. Aquí es cuando realmente se convierte en arte y no tanto en ciencia, así que solo tienes que jugar con eso.

Velocidad del motor: mi máquina funciona de manera óptima a unas 80 rpm. Esto también depende de los otros ajustes, por lo que necesita alguna forma de variar las rpm del motor. Si las rpm son demasiado rápidas, la pelota no tiene tiempo de asentarse en el bolsillo de las tazas y simplemente rebota en la taza y luego se lanza de manera errática. Si las rpm son demasiado lentas, la pelota no se lanza lo suficientemente lejos o la copa receptora no está en posición de atrapar la pelota que rebota.

Superficie de rebote: necesitas una superficie sobre la que rebotar la pelota. Utilizo el piso de baldosas de cerámica en mi apartamento porque una bola de acero rebota muy bien en él. Probé el tambor y simplemente no volvía a rebotar lo suficientemente alto (y era muy ruidoso).

Paso 4: Notas finales …

Desafío 1: alguien construye esto en un taller de máquinas utilizando herramientas profesionales. Solo tenía una sierra para metales y un taladro manual.

Desafío 2: construye uno pequeño con una impresora 3D para usar una bola de 10 mm. Eso sería genial, pero no sé qué superficie de rebote podría usar que no sea un piso de cerámica o cemento.

Desafío 3: descubre dónde está la máquina de malabares original de Claude Shannon y cuéntanos al resto de nosotros. Haz un video en funcionamiento. Por lo menos, tome fotografías en primer plano de los detalles de su máquina. Se me hace la boca agua ante la perspectiva.

Nota: encontré la foto de arriba de la máquina de Claude Shannon, que es un poco esclarecedora pero no lo suficientemente detallada como para mostrar detalles de los accesorios y cojinetes del brazo y qué tipo de motor usó. No estoy seguro de dónde se tomó esta foto. MIT, su casa, Michigan?

¡Sobre todo diviértase y agradezca a Claude Shannon por compartir su brillantez!