Automata: Dirgelion hudol yr hen fyd, rhyfeddodau mecanyddol yr Oesoedd Canol, rhyfeddodau modern meistri crefftwyr. Wel, digon o gyflythrennu.
Automata, automata, robot, peiriant awtomatig: Mae'r holl eiriau hyn yn disgrifio dosbarth o beiriannau sy'n cael eu hystyried yn gymharol hunan-weithredol ac sy'n gallu cyflawni swyddogaethau neu weithrediadau wedi'u rhaglennu ymlaen llaw oherwydd cyfres o gyfarwyddiadau mecanyddol a bennwyd ymlaen llaw.
Nodyn ochr i nerds gramadeg: Mae awtomata ac awtomata ill dau yn fersiynau lluosog cyfreithiol o awtomata; fodd bynnag, mae “peiriant gwerthu” yn fath o gaffeteria sy'n edrych fel peiriant gwerthu gyda bwyd mewn ciwbicl, Bydd yn agor pan fydd darn arian yn cael ei fewnosod.
Gall Automata fod â siapiau a meintiau amrywiol, a gall wneud bron unrhyw beth y gall pobl ei ddychmygu a'i ddylunio'n system fecanyddol.
Mae'r automata rwyf am ganolbwyntio arno yn rhai fersiynau cymhleth y gallech fod yn gyfarwydd â nhw, fel clociau gog (adar yn popio allan drwy'r drws i ddweud yr amser) neu deganau bwrdd gwaith crancio â llaw anifeiliaid syml (fel ceffylau, adar neu bysgod ) a Golygfeydd diddorol.
Mae awtomata hanesyddol yn cynnwys blychau cerddoriaeth gyda ffigurynnau, adar sy'n canu cloch, a ffigurau dynol hynod gymhleth ac anhygoel gan Pierre Jaquet-Droz yn tynnu lluniau, ysgrifennu ymadroddion, neu chwarae offerynnau cerdd yn creu.
Byddaf yn cyflwyno mwy o enghreifftiau yn ddiweddarach, ond yn gyntaf gadewch inni ddeall hanes automata o'r dechrau.
Mae peirianwyr a chrefftwyr craff wedi bod yn adeiladu automata ers amser maith, ac ymddangosodd rhai cofnodion mor gynnar â thua 1000 CC, sy'n fwy na 3000 o flynyddoedd yn ôl.
Yn anffodus, mae enghreifftiau o ddiwylliannau hynafol fel Tsieina, Gwlad Groeg a Rhufain naill ai wedi'u hanghofio gan hanes neu'n gallu goroesi trwy destun, darluniau a phaentiadau yn unig. Efallai y bydd pobl yn cynnwys y mecanwaith Antikythera hynafol tua 100 CC yn y drafodaeth, ond gan efallai nad peiriant awtomatig yw hwn, ond yn gyfrif a chyfrifiannell cymhleth, ni fyddaf yn ei gynnwys yma.
Mae'r gwrthrychau cynharaf fel arfer yn cael eu creu fel peiriannau crefyddol i ddangos pŵer arweinwyr neu i ysgogi profiadau ysbrydol wrth ymweld â lleoedd cysegredig fel temlau. Fodd bynnag, hyd yn oed yn y ganrif gyntaf OC, creodd arwr Alecsander, a oedd yn adnabyddus am ei gyfraniadau i wyddoniaeth, mathemateg a pheirianneg, ddrama lwyfan fecanyddol gan ddefnyddio rhaffau, clymau, gerau, a pheiriannau syml eraill i'w chwblhau, a honnir iddynt bara 10 munud. .
Gan ddefnyddio ei arbenigedd mewn hydroleg, niwmateg, a mecaneg, dyfeisiodd Hero beiriannau sy'n gallu cyflawni tasgau yn ogystal ag adloniant, megis troliau hunan-yrru rhaglenadwy, peiriannau gwerthu, organau gwynt, a pheiriannau rhyfel amrywiol.
Dyma fel arfer hanes cyfochrog awtomata: cyfunir yr ochr ddiddorol â dyfeisio a pheirianneg i ysbrydoli a dangos cynnydd mecanyddol mewn ffyrdd diddorol ac weithiau hudolus.
Yn dibynnu ar yr amser a'r lle mewn hanes, gall sifiliaid ofergoelus edrych ar awtomata gydag amheuaeth, oherwydd nid oes gan lawer o bobl brofiad uniongyrchol gyda dyfeisiau o'r fath. Mae hyn yn golygu y bydd stori cerflun neu wyrth wyrthiol yn ymledu trwy'r dorf, ond mewn gwirionedd mae'n ddyfais ddyfeisgar sydd wedi'i chynllunio i efelychu profiad dirgel.
Yn yr Oesoedd Canol, collodd y rhan fwyaf o'r byd "Gorllewinol" y sgiliau a'r wybodaeth i wneud peiriannau o'r fath. Parhaodd Byzantium a’r byd Arabaidd ehangach â thraddodiadau’r Groegiaid (ac o bosibl y Tsieineaid, diolch i fasnach â’r Dwyrain Pell) ), creu peiriannau tebyg ac ysgrifennu papurau, megis “Llyfr ar Ddyfeisiadau Dyfeisgar” yn Irac heddiw o gwmpas. 850 OC.
Mae'r automata a grëwyd gan beirianwyr a dyfeiswyr Mwslimaidd yn wirioneddol anhygoel, ganrifoedd ynghynt na llawer o enghreifftiau enwog o'r Gorllewin. Gwelodd yr Oes Aur Islamaidd rhwng 780 a 1260 OC ffrwydrad o gynnydd gwyddonol tebyg i unrhyw gyfnod mewn hanes: dyma oedd sylfaen y rhan fwyaf o draddodiadau gwyddonol y Gorllewin.
Mae automata o amser a rhanbarthau daearyddol yn cynnwys creaduriaid o waith dyn fel cerfluniau gwynt, nadroedd, sgorpionau ac adar canu, chwaraewyr ffliwt rhaglenadwy, cychod gyda bandiau robotig “pedwar person”, a dwylo mwy ymarferol gyda pheiriant golchi awtomatig modern gyda mecanwaith golchi. .
Erbyn hynny, efallai bod gan China draddodiad dwy fil o flynyddoedd o automata, ac mae'n cynhyrchu automata sy'n cynnwys teigrod yn rhuo, adar yn canu, adar yn hedfan, a hyd yn oed clociau dŵr cymhleth gyda niferoedd cadw amser.
Ceir disgrifiadau o sioeau pypedau mecanyddol awtomatig, cerddorfeydd awtomatig, a dreigiau mecanyddol, i enwi ond ychydig. Yn anffodus, cafodd y rhan fwyaf o'r pethau a grëwyd neu a gofnodwyd eu dinistrio'n ddiweddarach gan Frenhinllin Ming a orchfygwyd yng nghanol y 14g, gan achosi i lawer o bethau gael eu hanghofio gan hanes.
Er bod traddodiad o awtomata yn dal i fodoli mewn rhai rhannau o Ewrop, yn y 13eg ganrif, roedd diddordeb o'r newydd mewn creadigaethau a dyfeisiau a gynlluniwyd i syfrdanu twristiaid, ac ymddangosodd y cynhyrchion a'r dyfeisiau hyn unwaith eto mewn llysoedd ledled Ewrop.
Credir bod yr amser hwn wedi'i ddylanwadu'n bennaf gan y testunau Groeg a gyfieithwyd i Ladin ac Eidaleg, a ysgogodd ddiddordeb mewn creu mathemategwyr a dyfeiswyr hynafol. Digwyddodd y dadeni automata enwog yn ystod oes y Dadeni a'r Oleuedigaeth.
Yn y gorffennol, roedd technoleg automata yn cael ei bweru gan hydroleg (dŵr), niwmateg (gwynt a stêm), neu ddisgyrchiant (yn ôl pwysau), a oedd yn cyfyngu'n fawr ar gymhlethdod a maint yr offer. Mae awtomata bach a chymhleth iawn yn gofyn am ymddangosiad technolegau newydd.
Gyda mabwysiadu'n eang systemau peirianneg, mathemategol a thechnolegol mwy datblygedig (fel gwneud watshis) a gwyddoniaeth fetelegol (a ddefnyddir i wneud ffynhonnau), mae'r gallu i greu peiriannau gwirioneddol gymhleth (a hardd) wedi ffynnu.
Am gannoedd o flynyddoedd, rydym wedi mynd i mewn i'r hyn yr wyf yn ei ystyried yn oes aur automata, pan fydd rhai o'r enghreifftiau mwyaf enwog yn dal i fodoli. Mae yna lawer o enghreifftiau da, a gallai llawer o bobl feddwl bod y cysyniad o awtomata yn deillio i raddau helaeth o'r cyfnod hwnnw.
O ddechrau'r 15fed ganrif i ddechrau'r 20fed ganrif, datblygodd automata ochr yn ochr â chlociau, oriorau a pheiriannau diwydiannol, gan olrhain cynnydd arloesi a dyfeisgarwch mecanyddol yn anffurfiol.
Mae Japan a Tsieina yn dal yn gryf yn hyn o beth, a hyd yn oed ar ôl cynnwrf y llinach, mae enghreifftiau gwych o'r cyfnod hwn yn dal i gael eu darganfod. Yn Japan, mae gan yr arfer o bypedau “karakuri” mecanyddol draddodiad hir o ganol y 1660au i ddechrau'r 20fed ganrif.
Mae gweithgynhyrchwyr offer, gwneuthurwyr gwyliadwriaeth, seiri cloeon, dyfeiswyr, a hyd yn oed consurwyr wedi creu rhai automata gwirioneddol anhygoel, er eu bod yn dal yn debyg i'r rhai cannoedd i filoedd o flynyddoedd yn ôl, ond bellach yn fwy cryno a chymhleth.
Manylion Cloc Seryddol Eglwys Gadeiriol Strasbwrg, Ffrainc (Llun trwy garedigrwydd Tangopaso/Wikipedia Commons)
Digwyddodd dyfeisio'r cloc gog modern yn ystod y cyfnod hwn, a allai fod wedi esblygu o'r enghreifftiau cynnar o glociau dinasoedd mawr, lle mae cymeriadau animeiddiedig wedi'u cynnwys mewn peiriannau enwog fel y clociau seryddol yn Strasbwrg a Phrâg. Mae'r ceiliog aur yn fersiwn gyntaf elfen eglwys gadeiriol enwocaf Strasbwrg, sydd bellach wedi'i lleoli yn amgueddfa gelfyddydau addurnol y ddinas, yn cael ei hystyried yn automata hynaf y byd.
Wedi'u gyrru gan feddwl athronyddol René Descartes ac eraill, mae peiriannau maint bywyd a mwy bach wedi ymddangos. Credai mai dim ond peiriannau biomecanyddol cymhleth y gellir eu hadeiladu yw anifeiliaid.
Hwyaden dreulio wedi'i thynnu gan Jacques de Vaucanson (llun wedi'i rannu gan Scientific American/Wikipedia)
Nid yw hwn yn syniad hollol newydd, ond mae’n arwain at bwyslais ar awtomata anifeiliaid, rhai ohonynt y tu hwnt i gwmpas ystyriaethau blaenorol. Enghraifft ddiddorol yw'r hwyaden dreulio, sy'n debyg i hwyaden mewn sawl ffordd, ond y mwyaf unigryw yw ei bod yn bwyta bwyd gronynnog ac yna mae'n ymddangos bod ganddo symudiad coluddyn.
Ar gyfer cynulleidfaoedd modern, nid yw'n syndod nad yw'r automata mewn gwirionedd yn treulio bwyd, ond mae'n amlwg bod y peiriannydd Ffrengig Jacques de Vaucanson wedi defnyddio hynny i fynd ar drywydd realaeth cyntefig natur.
Ni ddylem chwerthin yn rhy galed: roedd de Vaucanson yn arloeswr mewn sawl maes (gan gynnwys dyfeisio'r gwydd awtomatig ac adeiladu'r turn holl-fetel cyntaf), adeiladodd yr awtomaton biomecanyddol cyntaf, sef ffliwt. chwaraewr, Gall chwarae deuddeg cân wahanol. Adeiladodd chwaraewr tambwrîn hefyd. Daeth yr ysbrydoliaeth ar gyfer y ddau awtomata hyn o gwrs anatomeg llawfeddyg o Ffrainc.
Dyma hefyd oedd cyfnod y gwneuthurwyr gwylio enwog Pierre Jaquet-Droz a Henri Maillardet, a greodd rai o'r automata humanoid mwyaf trawiadol a allai Tynnu lluniau, llofnodi ac ysgrifennu negeseuon syml.
Ystyriwyd mai canol y bedwaredd ganrif ar bymtheg (tua 1860) hyd tua 1910 oedd “oes aur yr awtomata” (roedd hyd yn oed lyfr o’r un enw), oherwydd i’r chwyldro diwydiannol achosi i nifer fawr o rannau mecanyddol safonol ddod i’r amlwg, a nifer y cwmnïau sy'n cynhyrchu automata wedi cynyddu. Hawdd i'w gynhyrchu. Allforiwyd miloedd o adar canu automata a mecanyddol ar draws y byd, ac roedden nhw’n dal yn boblogaidd gyda chasglwyr tan drothwy’r Rhyfel Byd Cyntaf.
Nid yw’n syndod bod y cyfyng-gyngor economaidd byd-eang a’r agweddau ceidwadol a ddaeth yn sgil trasiedïau dinistriol rhyfeloedd byd-eang wedi newid blaenoriaethau Ewrop gyfan (un o’r canolfannau cynhyrchu automata), ac nid yw creu awtomata bellach yn berthnasol i arferion ehangach. Er na ddiflannodd yn gyfan gwbl yn Ewrop, Asia neu Unol Daleithiau America, ildiodd dyfais fecanyddol ochr artistig pethau, oherwydd bod datblygiadau mewn technoleg trydan a gweithgynhyrchu wedi gwneud automata yn gymharol hawdd i'w gynhyrchu.
Am gyfnod, roedd cwmnïau naill ai'n canolbwyntio ar greu celf gain gyda automata, neu ar wneud dyfeisiau rhad tebyg i deganau. Nawr yn oes y Rhyngrwyd, rydym wedi gweld adfywiad o'r prosiectau hyn oherwydd bod pobl yn ail-agor i agweddau trawiadol ond diddorol automata - gallwch ddod o hyd i lawer o enghreifftiau diddorol a rhad ar y Rhyngrwyd.
Er y gallai fod ychydig yn rhwystredig i'r rhai sy'n hoffi crefftwaith artistig a pheirianneg anhygoel automata, mae'r pris fforddiadwy yn caniatáu i bobl fynd i mewn i fyd egwyddorion peirianneg yn hawdd trwy awtomata diddorol.
Rhoddodd hyn ddealltwriaeth fanwl i mi o sut yr oedd egwyddorion mecanyddol syml yn cyfuno i greu rhai o'r dyfeisiadau mwyaf trawiadol mewn hanes.
I unrhyw un sy'n talu sylw i awtomata pen uchel heddiw, mae'n amlwg y gellir cyfuno peirianneg hynod â chrefftwaith artistig trawiadol i gyflawni nodau gwych. Ond hyd yn oed yn yr enghreifftiau o ansawdd uchaf, mae egwyddorion gyrru automata yn y bôn yr un fath â'r rhai a ddefnyddiwyd ers canrifoedd, oherwydd mae'r rhan fwyaf ohonynt yn seiliedig ar egwyddorion mecanyddol syml iawn i gynhyrchu mudiant.
Rwyf am ddweud bod 95% o automata yn defnyddio pum egwyddor fecanyddol sylfaenol i greu mudiant, a dim ond mewn achosion prin y defnyddir pethau nad ydynt yn cyd-fynd â'r categorïau hyn. Mae'r categorïau fel a ganlyn: olwynion, pwlïau, gerau, camiau a rhodenni cysylltu. Pe bawn i'n sticer, gallwn gyfuno olwynion, pwlïau a gerau yn grŵp mwy. Ond mae'r gweithredoedd y maent yn eu creu ychydig yn wahanol a gellir eu defnyddio ar gyfer gweithredoedd unigryw, felly gadewch i ni gadw at y pum categori cyffredinol.
Y cyntaf yw'r olwyn. Mewn llawer o achosion, mae'n syml yn gyrru ar echel i ganiatáu i'r gwrthrych gylchdroi, neu'n creu cynnig llinellol ar gyfer y peiriant cyfan yn seiliedig ar awtomaton, yn ei yrru fel car teithwyr neu drên, neu'n defnyddio olwynion cudd i greu anifeiliaid Y rhith o symudiad.
Gall yr olwyn fod yn yriant mewnol mecanwaith arall, neu gall fod yn gydran olaf mewn cadwyn fecanyddol yn unig. Enghraifft dda o'r gydran olaf yw olwyn yw cloc gog, sy'n cael ei nodweddu gan fodrwy cymeriad sy'n dod allan o'r tu mewn i gorff y cloc, fel arfer ynghlwm wrth ochr olwyn syml.
Pwlïau yw esblygiad olwynion oherwydd gallant fod yn llyfn neu danheddog a rhwyll gyda chadwyni neu wregysau i drosglwyddo cylchdro i wrthrychau pell. Yn dibynnu ar y lleoliad, gall y pwli drosglwyddo symudiad cylchdro ar ongl benodol trwy wregys hyblyg (a geir fel arfer ar wahanol beiriannau diwydiannol hŷn) a gall ddarparu rhywfaint o amddiffyniad effaith ar gyfer y mecanwaith.
Gall y newid diamedr rhwng y ddau bwli gynyddu neu leihau'r cyflymder, ond yn bwysicach fyth, gall newid faint o rym a ddefnyddir mewn gwirionedd. Mae hyn yn datrys y broblem bod y mewnbwn yn rhy wan i symud cydrannau mawr yn uniongyrchol neu ei fod yn rhy bwerus ac mae angen ei leihau i amddiffyn y mecanwaith.
Mewn datblygiad pellach, pwlïau danheddog yw'r gerau yn y bôn, fe'u gwneir yn gywir iawn a gellir eu rhwyllo'n uniongyrchol â phwli danheddog arall.
Roedd y gerau cynharaf yn gwbl anghywir. Roedd gan un o'r gerau ddwy olwyn gyfochrog gyda gwiail wedi'u gwasgaru'n gyfartal yn eu cysylltu. Roedd yr olwynion hyn yn rhwyllog gydag olwyn sengl a oedd yn ymwthio allan o'r ymyl ar wialen â bylchau cyfartal. Gellir dod o hyd i'r rhain yn yr awtomata hynaf yn Tsieina hynafol neu Wlad Groeg, a dyma brif gydrannau rhai o'r clociau mawr enwocaf yn y byd.
Ond gyda datblygiad technoleg a dealltwriaeth bellach o geometreg gêr, daeth y gerau manwl iawn y byddwch chi'n eu hadnabod heddiw i fodolaeth, a all drosglwyddo grymoedd mawr iawn yn gywir iawn, ac, fel pwlïau, gellir eu defnyddio i newid cyflymder, grym neu Ddarparu cymhareb mecanwaith amseru manwl gywir (yn amlwg). Roedd dyfeisio gerau manwl yn caniatáu i beiriannau cymhleth iawn sy'n defnyddio liferi sylfaenol gyrraedd eu llawn botensial.
Mae'r cam yn fecanwaith hynaf arall oherwydd, yn y termau symlaf, olwyn gyda siafft ecsentrig ydyw. Mae hyn yn cynhyrchu mudiant ailadroddus anghonfensiynol, y gellir ei ddefnyddio i yrru mudiant llinol. Mae'r egwyddor sylfaenol yn defnyddio olwynion siâp arbennig, fel arfer ar ffurf deilen gron neu falwen droellog, gyda dilynwr cam (bys neu ddant syml yn gorffwys ar yr ymylon) i drosi'r cynnig i olwyn arall neu wialen gysylltu, a thrwy hynny ffurfio A symudiad yn ôl a'r pedwerydd. Gall hwn fod yn symudiad sylfaenol iawn neu'n hynod gymhleth, ond yr un yw'r egwyddor.
Y bloc adeiladu olaf yw'r gwialen gysylltu, sy'n cynnwys y dilynwr cam, y lifer, a'r fraich colyn sylfaenol. Mae'r strwythurau hyn yn syml iawn, ond mewn gwirionedd dyma'r prif nodweddion sy'n creu symudiad mewn automata. Mae'r wialen gysylltu yn cynnwys gwialen sy'n cylchdroi o amgylch un echel, yn cysylltu dwy echel ar y ddau ben, neu'n cysylltu tair echelin neu fwy i greu llwybr mudiant cymhleth.
Amser postio: Rhagfyr-08-2021
