Automata: Magická tajemství starověkého světa, mechanické zázraky středověku, moderní zázraky mistrů řemeslníků. No, dost aliterací.
Automaty, automaty, robot, automatický stroj: Všechna tato slova popisují třídu strojů, které jsou považovány za relativně samočinné a mohou provádět předem naprogramované funkce nebo operace díky řadě předem určených mechanických instrukcí.
Vedlejší poznámka pro gramatické nerdy: Automaty a automaty jsou legální verze automatů v množném čísle; nicméně „automat“ je druh bufetu, který vypadá jako automat s jídlem v kóji, otevře se po vhození mince.
Automaty mohou mít různé tvary a velikosti a mohou dělat téměř vše, co si lidé dokážou představit a navrhnout do mechanického systému.
Automaty, na které se chci zaměřit, jsou některé složité verze, které možná znáte, jako jsou kukačkové hodiny (ptáci vyskakující ze dveří, aby udávali čas) nebo jednoduché stolní hračky se zvířaty (jako jsou koně, ptáci nebo ryby). ) a zajímavé scény.
Mezi historické automaty patří hrací skříňky s figurkami, cvrlikání ptáků a velmi složité a úžasné lidské postavy od Pierra Jaquet-Droze, který kreslí obrázky, píše fráze nebo hraje na hudební nástroje.
Později uvedu více příkladů, ale nejprve se podívejme na historii automatů od začátku.
Chytří inženýři a řemeslníci stavěli automaty již dlouhou dobu a některé záznamy se objevily již kolem roku 1000 před naším letopočtem, což je více než 3000 let.
Příklady ze starověkých kultur, jako je Čína, Řecko a Řím, byly bohužel historií buď zapomenuty, nebo mohou přežít pouze prostřednictvím textu, kreseb a maleb. Lidé mohou do diskuse zahrnout starověký mechanismus Antikythéry kolem roku 100 př. n. l., ale protože se nemusí jednat o automat, ale o složité počítání a kalkulačku, nebudu ho sem zařazovat.
Nejranější předměty jsou obvykle vytvořeny jako náboženské stroje, aby ukázaly sílu vůdců nebo vyvolaly duchovní zážitky při návštěvě posvátných míst, jako jsou chrámy. Již v prvním století našeho letopočtu však hrdina Alexandra, známý svými příspěvky k vědě, matematice a inženýrství, vytvořil mechanickou divadelní hru pomocí lan, uzlů, ozubených kol a dalších jednoduchých strojů k jejímu dokončení, která údajně trvala 10 minut. .
Hero s využitím svých odborných znalostí v oblasti hydrauliky, pneumatiky a mechaniky vynalezl stroje, které mohou kromě zábavy plnit i úkoly, jako jsou programovatelné samořídící vozíky, prodejní automaty, větrné orgány a různé válečné stroje.
Toto je obvykle paralelní historie automatů: zajímavá stránka je kombinována s vynálezem a inženýrstvím, aby inspirovala a předváděla mechanický pokrok zajímavými a někdy magickými způsoby.
V závislosti na době a místě v historii mohou pověrčiví civilisté pohlížet na automaty s podezřením, protože mnoho lidí nemá s takovými zařízeními přímou zkušenost. To znamená, že se příběh o zázračné soše nebo zázraku rozšíří davem, ale ve skutečnosti jde o důmyslné zařízení určené k napodobení tajemného zážitku.
Ve středověku většina „západního“ světa ztratila dovednosti a know-how k výrobě takových strojů. Byzanc a širší arabský svět navázaly na tradice Řeků (a možná i Číňanů díky obchodu s Dálným východem) ), vytvářely podobné stroje a psaly papíry, jako je „Kniha o důmyslných zařízeních“ v dnešním Iráku kolem roku 850 našeho letopočtu.
Automaty vytvořené muslimskými inženýry a vynálezci jsou skutečně neuvěřitelné, o staletí starší než mnoho slavných západních příkladů. Islámský zlatý věk mezi lety 780 a 1260 n. l. byl svědkem exploze vědeckého pokroku srovnatelného s jakýmkoli obdobím v historii: byly základem většiny západních vědeckých tradic.
Automaty z časových a geografických oblastí zahrnují umělá stvoření, jako jsou sochy větru, hadi, škorpióni a zpívající ptáci, programovatelní hráči na flétnu, čluny s „čtyřčlennými“ robotickými pásy a praktičtější ruce s moderní automatickou pračkou s mycím mechanismem. .
V té době už může mít Čína dvoutisíciletou tradici automatů a vyrábí automaty složené z řvoucích tygrů, zpívajících ptáků, létajících ptáků a dokonce i složitých vodních hodin s čísly.
Existují popisy automatických mechanických loutkových představení, automatických orchestrů a mechanických draků, abychom jmenovali alespoň některé. Je smutné, že většina vytvořených nebo zaznamenaných věcí byla později zničena dobytou dynastií Ming v polovině 14. století, což způsobilo, že mnoho věcí bylo historií zapomenuto.
Přestože v některých částech Evropy stále existuje tradice automatů, ve 13. století došlo k obnovení zájmu o výtvory a zařízení určená k šokování turistů a tyto výrobky a zařízení se znovu objevily u soudů po celé Evropě.
Předpokládá se, že tato doba je do značné míry ovlivněna řeckými texty přeloženými do latiny a italštiny, které podnítily zájem o tvorbu starověkých matematiků a vynálezců. Slavná renesance automatů nastala v období renesance a osvícenství.
V minulosti byla technologie automatů poháněna hydraulikou (voda), pneumatikou (vítr a pára) nebo gravitací (hmotností), což značně omezovalo složitost a velikost zařízení. Velmi malé a složité automaty vyžadují vznik nových technologií.
S rozšířeným přijetím pokročilejších inženýrských, matematických a technologických systémů (jako je hodinářství) a metalurgické vědy (používané k výrobě pružin) vzkvétala schopnost vytvářet skutečně složité (a krásné) stroje.
Po stovky let jsme vstoupili do toho, co považuji za zlatý věk automatů, kdy některé z nejznámějších příkladů stále existují. Existuje mnoho dobrých příkladů a mnoho lidí by si mohlo myslet, že koncept automatů je z velké části odvozen z té doby.
Od počátku 15. století do počátku 20. století se automaty vyvíjely souběžně s hodinami, hodinkami a průmyslovými stroji a neformálně sledovaly pokrok inovací a mechanických vynálezů.
Japonsko a Čína jsou v tomto ohledu stále silné a i po turbulencích dynastie se stále objevují nádherné příklady tohoto období. V Japonsku má praxe mechanických loutek „karakuri“ dlouhou tradici od poloviny 60. let 17. století do začátku 20. století.
Výrobci nástrojů, hodináři, zámečníci, vynálezci a dokonce i kouzelníci vytvořili skutečně úžasné automaty, i když jsou stále podobné těm před stovkami až tisíci lety, ale nyní jsou kompaktnější a složitější.
Detail orloje katedrály ve Štrasburku, Francie (Foto s laskavým svolením Tangopaso/Wikipedia Commons)
V tomto období došlo k vynálezu moderních kukačkových hodin, které se mohly vyvinout z raných příkladů velkých městských hodin, kde jsou animované postavy obsaženy ve slavných strojích, jako jsou orloje ve Štrasburku a Praze. Pozlacený kohout v první verzi nejslavnějšího štrasburského katedrálního prvku, který se nyní nachází v městském muzeu dekorativního umění, je považován za nejstarší automat na světě.
Poháněné filozofickým myšlením Reného Descarta a dalších se objevily stroje v životní velikosti a miniaturnější. Věřil, že zvířata jsou jen složité biomechanické stroje, které lze postavit.
Trávicí kachna nakreslená Jacquesem de Vaucansonem (foto sdílené Scientific American/Wikipedia)
Není to úplně nová myšlenka, ale vede to k důrazu na zvířecí automaty, z nichž některé jsou nad rámec předchozích úvah. Zajímavým příkladem je kachna trávicí, která se v mnohém podobá kachně, ale nejunikátnější je, že se živí granulovanou potravou a pak se zdá, že má stolici.
Pro moderní publikum není překvapením, že automaty ve skutečnosti jídlo netráví, ale francouzský inženýr Jacques de Vaucanson toho jasně využil k tomu, aby sledoval primitivní realismus přírody.
Neměli bychom se příliš smát: de Vaucanson byl průkopníkem v mnoha oblastech (včetně vynálezu automatického tkalcovského stavu a konstrukce prvního celokovového soustruhu), postavil něco, co je považováno za první biomechanický automat, flétnu přehrávač, může hrát dvanáct různých skladeb. Postavil také tamburínu. Inspirací pro tyto dva automaty byl kurz anatomie francouzského chirurga.
To byla také éra slavných hodinářů Pierra Jaquet-Droze a Henriho Maillardeta, kteří vytvořili jedny z nejpůsobivějších humanoidních automatů, které uměly kreslit obrázky, podepisovat a psát jednoduché zprávy.
Polovina devatenáctého století (asi 1860) až asi 1910 byla považována za „zlatý věk automatů“ (existovala dokonce i stejnojmenná kniha), protože průmyslová revoluce způsobila vznik velkého množství standardizovaných mechanických dílů, a počet společností vyrábějících automaty se množil. Snadná výroba. Do celého světa se vyvezly tisíce automatů a mechanických pěvců, které byly sběratelsky oblíbené až do předvečera první světové války.
Globální ekonomické dilema a konzervativní postoje, které přinesly ničivé tragédie globálních válek, nepřekvapivě změnily priority celé Evropy (jednoho z center výroby automatů) a tvorba automatů již v širší praxi neplatí. I když v Evropě, Asii nebo Spojených státech amerických nikdy zcela nezmizel, mechanická invence ustoupila umělecké stránce věci, protože díky pokroku v elektřině a výrobní technologii byly automaty relativně snadno vyrobitelné.
Společnosti se na chvíli zaměřovaly buď na vytváření elegantního umění pomocí automatů, nebo na výrobu levných zařízení podobných hračkám. Nyní, v době internetu, jsme byli svědky renesance těchto projektů, protože lidé jsou znovu vystaveni působivým, ale zajímavým aspektům automatů – na internetu můžete najít mnoho zajímavých a levných příkladů.
I když to může být pro ty, kteří mají rádi umělecké řemeslo a neuvěřitelné inženýrství automatů, trochu frustrující, dostupná cena umožňuje lidem snadno vstoupit do světa inženýrských principů prostřednictvím zajímavých automatů.
To mi umožnilo podrobně porozumět tomu, jak se jednoduché mechanické principy spojily, aby vytvořily některé z nejúžasnějších vynálezů v historii.
Pro každého, kdo dnes věnuje pozornost špičkovým automatům, je zřejmé, že mimořádné inženýrství může být spojeno s působivým uměleckým řemeslem k dosažení úžasných cílů. Ale i v těch nejkvalitnějších příkladech jsou principy řídicích automatů v zásadě stejné jako ty, které se používaly po staletí, protože většina z nich je založena na velmi jednoduchých mechanických principech pro generování pohybu.
Chci říci, že 95 % automatů používá k vytvoření pohybu pět základních mechanických principů a jen ve vzácných případech se používají věci, které do těchto kategorií neodpovídají. Kategorie jsou následující: kola, kladky, ozubená kola, vačky a ojnice. Kdybych byl paličák, mohl bych spojovat kola, kladky a převody do větší skupiny. Ale akce, které vytvářejí, jsou poněkud odlišné a mohou být použity pro jedinečné akce, takže zůstaňme u pěti obecných kategorií.
První je kolo. V mnoha případech se jednoduše pohání po ose, aby se objekt mohl otáčet, nebo vytváří lineární pohyb pro celý stroj založený na automatu, pohání jej jako osobní auto nebo vlak nebo používá skrytá kola k vytváření zvířat Iluze pohybu.
Kolo může být vnitřním pohonem jiného mechanismu, nebo to může být jen konečná součást mechanického řetězu. Dobrým příkladem koncového prvku, kterým je kolečko, jsou kukačkové hodiny, které se vyznačují znakovým prstencem, který vystupuje z vnitřní strany těla hodin, obvykle připevněným ke straně jednoduchého kolečka.
Kladky jsou evolucí kol, protože mohou být hladké nebo ozubené a zabírají s řetězy nebo řemeny pro přenos rotace na vzdálené předměty. V závislosti na nastavení může kladka přenášet rotační pohyb pod určitým úhlem přes pružný řemen (obvykle se vyskytuje na různých starších průmyslových strojích) a může poskytnout určitou ochranu mechanismu proti nárazu.
Změna průměru mezi dvěma řemenicemi může zvýšit nebo snížit rychlost, ale co je důležitější, může skutečně změnit velikost použité síly. To řeší problém, že vstup je příliš slabý na to, aby mohl přímo pohybovat velkými součástmi, nebo je příliš výkonný a je třeba jej snížit, aby byl mechanismus chráněn.
V dalším vývoji jsou ozubená kola v podstatě ozubené řemenice, jsou vyrobeny velmi přesně a mohou být přímo v záběru s další ozubenou řemenicí.
První převody byly absolutně nepřesné. Jedno z ozubených kol mělo dvě paralelní kola s rovnoměrně rozmístěnými tyčemi, které je spojovaly. Tato kola zabírala s jediným kolem, které vyčnívalo z ráfku na rovnoměrně rozmístěných tyčích. Ty lze nalézt v nejstarších automatech ve staré Číně nebo Řecku a jsou hlavními součástmi některých nejznámějších velkých hodin na světě.
Ale s pokrokem technologie a dalším pochopením geometrie ozubených kol vznikla velmi přesná ozubená kola, která dnes poznáte, která mohou velmi přesně přenášet velmi velké síly a stejně jako řemenice je lze použít ke změně rychlosti, síly nebo zajištění. přesný poměr časovacího mechanismu (samozřejmě). Vynález přesných převodů umožnil velmi složitému strojnímu zařízení využívajícímu základní páky dosáhnout svého plného potenciálu.
Vačka je dalším nejstarším mechanismem, protože, zjednodušeně řečeno, je to kolo s excentrickým hřídelem. To vytváří nekonvenční opakující se pohyb, který lze použít k řízení lineárního pohybu. Základní princip využívá speciálně tvarovaná kola, obvykle ve tvaru kruhového listu nebo spirálového šneka, s vačkou (prostý prst nebo zub spočívající na obvodu) k převodu pohybu na další kolo nebo spojovací tyč, čímž se vytvoří A zpětný a čtvrtý pohyb. Může se jednat o extrémně základní nebo extrémně složitý pohyb, ale princip je stejný.
Posledním stavebním prvkem je ojnice, která obsahuje kladičku vačky, páku a základní otočné rameno. Tyto struktury jsou velmi jednoduché, ale ve skutečnosti jsou to hlavní rysy, které vytvářejí pohyb v automatech. Spojovací tyč se skládá z tyče, která se otáčí kolem jedné osy, spojuje dvě osy na obou koncích nebo spojuje tři nebo více os a vytváří tak složitou dráhu pohybu.
Čas odeslání: prosinec-08-2021
