Automata: Den antikke verdens magiske mysterier, middelalderens mekaniske vidundere, håndværkernes moderne vidundere. Nå, nok allitteration.
Automata, automata, robot, automatic machine: Alle disse ord beskriver en klasse af maskiner, der anses for relativt selvbetjente og kan udføre forprogrammerede funktioner eller operationer på grund af en række forudbestemte mekaniske instruktioner.
Sidebemærkning til grammatiknørder: Automata og automata er begge juridiske flertalsversioner af automata; dog er en "automat" en slags cafeteria, der ligner en automat med mad i en aflukke, den åbner sig, når en mønt indsættes.
Automater kan have forskellige former og størrelser og kan næsten alt, hvad folk kan forestille sig og designe til et mekanisk system.
De automater, jeg vil fokusere på, er nogle komplekse versioner, som du måske er bekendt med, såsom gøgure (fugle, der springer ud af døren for at fortælle tiden) eller simpelt skrivebordslegetøj med håndsving fra dyr (såsom heste, fugle eller fisk) ) og interessante scener.
Historiske automater omfatter spilledåser med figurer, kvidrende fugle og meget komplekse og fantastiske menneskefigurer af Pierre Jaquet-Droz, der tegner billeder, skriver sætninger eller spiller på musikinstrumenter.
Jeg vil introducere flere eksempler senere, men lad os først forstå automaternes historie fra begyndelsen.
Smarte ingeniører og håndværkere har bygget automater i lang tid, og nogle optegnelser dukkede op så tidligt som omkring 1000 f.Kr., hvilket er mere end 3000 år siden.
Desværre er eksempler fra gamle kulturer som Kina, Grækenland og Rom enten blevet glemt af historien eller kan kun overleve gennem tekst, tegninger og malerier. Folk kan inkludere den gamle Antikythera-mekanisme omkring 100 f.Kr. i diskussionen, men da dette måske ikke er en automatisk maskine, men en kompliceret optælling og lommeregner, vil jeg ikke inkludere den her.
De tidligste genstande er normalt skabt som religiøse maskiner for at vise lederes magt eller for at fremkalde åndelige oplevelser, når man besøger hellige steder såsom templer. Men selv i det første århundrede e.Kr. skabte Alexanders helt, kendt for sine bidrag til videnskab, matematik og teknik, et mekanisk scenespil ved hjælp af reb, knob, tandhjul og andre simple maskiner til at fuldføre det, som angiveligt varede 10 minutter .
Ved at bruge sin ekspertise inden for hydraulik, pneumatik og mekanik opfandt Hero maskiner, der kan udføre opgaver ud over underholdning, såsom programmerbare selvkørende vogne, salgsautomater, vindorgler og forskellige krigsmaskiner.
Dette er normalt automaternes parallelle historie: den interessante side kombineres med opfindelser og teknik for at inspirere og vise mekaniske fremskridt på interessante og til tider magiske måder.
Afhængigt af tid og sted i historien kan overtroiske civile betragte automater med mistænksomhed, fordi mange mennesker ikke har førstehåndserfaring med sådanne enheder. Det betyder, at historien om en mirakuløs statue eller mirakel vil sprede sig i mængden, men faktisk er det en genial enhed designet til at efterligne en mystisk oplevelse.
I middelalderen mistede det meste af den "vestlige" verden færdighederne og knowhow til at lave sådanne maskiner. Byzans og den bredere arabiske verden fortsatte grækernes (og muligvis kinesernes traditioner, takket være handel med Fjernøsten) ), skabte lignende maskiner og skrev papirer, såsom "En bog om geniale anordninger" i det nuværende Irak ca. 850 e.Kr.
Automaterne skabt af muslimske ingeniører og opfindere er virkelig utrolige, århundreder tidligere end mange berømte vestlige eksempler. Den islamiske guldalder mellem 780 og 1260 e.Kr. var vidne til en eksplosion af videnskabelige fremskridt, der kunne sammenlignes med enhver periode i historien: de var grundlaget for de fleste vestlige videnskabelige traditioner.
Automater fra tid og geografiske områder omfatter menneskeskabte væsner såsom vindstatuer, slanger, skorpioner og syngende fugle, programmerbare fløjtespillere, både med "fire-personers" robotbånd og mere praktiske hænder - med moderne automatisk vaskemaskine med vaskemekanisme .
Inden da kan Kina have en to tusinde år lang tradition for automater, og det producerer automater sammensat af brølende tigre, syngende fugle, flyvende fugle og endda komplekse vandure med tidtagningstal.
Der er beskrivelser af automatiske mekaniske dukketeater, automatiske orkestre og mekaniske drager, for at nævne nogle få. Desværre blev de fleste af de ting, der blev skabt eller registreret, senere ødelagt af det erobrede Ming-dynasti i midten af det 14. århundrede, hvilket fik mange ting til at blive glemt af historien.
Selvom der stadig er en tradition for automater i nogle dele af Europa, var der i det 13. århundrede en fornyet interesse for kreationer og enheder designet til at chokere turister, og disse produkter og enheder dukkede igen op i domstole i hele Europa.
Denne tid menes i høj grad at være påvirket af de græske tekster oversat til latin og italiensk, hvilket stimulerede interessen for skabelsen af gamle matematikere og opfindere. Den berømte automatrenæssance fandt sted under renæssancen og oplysningstiden.
Tidligere blev automatteknologi drevet af hydraulik (vand), pneumatik (vind og damp) eller tyngdekraft (efter vægt), hvilket i høj grad begrænsede udstyrets kompleksitet og størrelse. Meget små og komplekse automater kræver fremkomsten af nye teknologier.
Med den udbredte anvendelse af mere avancerede tekniske, matematiske og teknologiske systemer (såsom urmageri) og metallurgisk videnskab (bruges til at lave fjedre), er evnen til at skabe virkelig komplekse (og smukke) maskiner blomstret.
I flere hundrede år er vi gået ind i, hvad jeg anser for at være automaternes guldalder, hvor nogle af de mest berømte eksempler stadig eksisterer. Der er mange gode eksempler, og mange mennesker tror måske, at begrebet automater i høj grad stammer fra den æra.
Fra det tidlige 15. århundrede til det tidlige 20. århundrede udviklede automater sig parallelt med ure, ure og industrimaskiner, og sporede uformelt udviklingen af innovation og mekaniske opfindelser.
Japan og Kina er stadig stærke i denne henseende, og selv efter dynastiets turbulens bliver vidunderlige eksempler fra denne periode stadig opdaget. I Japan har udøvelsen af mekaniske "karakuri"-dukker en lang tradition fra midten af 1660'erne til begyndelsen af det 20. århundrede.
Værktøjsproducenter, urmagere, låsesmede, opfindere og endda tryllekunstnere har skabt nogle virkelig fantastiske automater, selvom de stadig ligner dem for hundreder til tusinder af år siden, men nu mere kompakte og komplekse.
Detalje af det astronomiske ur i Strasbourg-katedralen, Frankrig (Foto med tilladelse fra Tangopaso/Wikipedia Commons)
Opfindelsen af det moderne gøgeur fandt sted i denne periode, som kan have udviklet sig fra de tidlige eksempler på storbyure, hvor animerede figurer er indeholdt i berømte maskiner såsom de astronomiske ure i Strasbourg og Prag. Den forgyldte hane i den første version af Strasbourgs mest berømte katedralelement, der nu er placeret i byens kunstmuseum, regnes for verdens ældste automat.
Drevet af René Descartes og andres filosofiske tænkning er der dukket maskiner i naturlig størrelse og flere miniaturer op. Han mente, at dyr bare er komplekse biomekaniske maskiner, der kan bygges.
Fordøjelsesand tegnet af Jacques de Vaucanson (foto delt af Scientific American/Wikipedia)
Dette er ikke en helt ny idé, men det fører til en vægt på dyreautomater, hvoraf nogle ligger uden for rammerne af tidligere overvejelser. Et interessant eksempel er fordøjelsesanden, som på mange måder minder om en and, men det mest unikke er, at den spiser granulært mad og så ser ud til at have afføring.
For det moderne publikum er det ikke overraskende, at automaten faktisk ikke fordøjer mad, men den franske ingeniør Jacques de Vaucanson brugte tydeligvis det til at forfølge naturens primitive realisme.
Vi skal ikke grine for meget: de Vaucanson var en pioner på mange områder (inklusive opfindelsen af den automatiske væv og konstruktionen af den første drejebænk i helt metal), han byggede, hvad der menes at være den første biomekaniske automat, en fløjte afspiller, den kan afspille tolv forskellige sange. Han byggede også en tamburinspiller. Inspirationen til disse to automater kom fra en fransk kirurgs anatomiforløb.
Dette var også æraen for de berømte urmagere Pierre Jaquet-Droz og Henri Maillardet, som skabte nogle af de mest imponerende humanoide automater, der kunne tegne billeder, signere og skrive enkle beskeder.
Midten af det nittende århundrede (omkring 1860) til omkring 1910 blev anset for at være "automaternes guldalder" (der var endda en bog af samme navn), fordi den industrielle revolution fik et stort antal standardiserede mekaniske dele til at dukke op, og antallet af virksomheder, der producerede automater, voksede. Let at fremstille. Tusindvis af automater og mekaniske sangfugle blev eksporteret over hele verden, og de var stadig populære blandt samlere indtil tærsklen til Første Verdenskrig.
Ikke overraskende har det globale økonomiske dilemma og de konservative holdninger forårsaget af globale kriges ødelæggende tragedier ændret prioriteterne for hele Europa (et af automatproduktionscentrene), og skabelsen af automater gælder ikke længere for en bredere praksis. Selvom den aldrig helt forsvandt i Europa, Asien eller USA, gav mekanisk opfindelse plads til den kunstneriske side af tingene, fordi fremskridt inden for elektricitet og fremstillingsteknologi gjorde automater relativt nemme at producere.
I et stykke tid var virksomheder enten fokuseret på at skabe elegant kunst med automater eller på at lave billige legetøjslignende enheder. Nu i internettiden har vi set en renæssance af disse projekter, fordi folk bliver genudsat for de imponerende, men interessante aspekter af automater - du kan finde mange interessante og billige eksempler på internettet.
Selvom det kan være en smule frustrerende for dem, der kan lide det kunstneriske håndværk og den utrolige konstruktion af automater, giver den overkommelige pris folk mulighed for nemt at komme ind i ingeniørprincippernes verden gennem interessante automater.
Dette gav mig en detaljeret forståelse af, hvordan simple mekaniske principper kombineres for at skabe nogle af de mest spektakulære opfindelser i historien.
For alle, der er opmærksomme på high-end automater i dag, er det indlysende, at ekstraordinær ingeniørkunst kan kombineres med imponerende kunstnerisk håndværk for at opnå vidunderlige mål. Men selv i eksempler af højeste kvalitet er principperne for at køre automater stort set de samme som dem, der har været brugt i århundreder, fordi de fleste af dem er baseret på meget enkle mekaniske principper til at generere bevægelse.
Jeg vil sige, at 95% af automaterne bruger fem grundlæggende mekaniske principper til at skabe bevægelse, og kun i sjældne tilfælde bruges ting, der ikke passer til disse kategorier. Kategorierne er som følger: hjul, remskiver, gear, knast og plejlstænger. Hvis jeg var en stickler, kunne jeg kombinere hjul, remskiver og gear til en større gruppe. Men de handlinger, de skaber, er noget forskellige og kan bruges til unikke handlinger, så lad os holde os til de fem generelle kategorier.
Den første er hjulet. I mange tilfælde kører den simpelthen på en akse for at tillade objektet at rotere, eller skaber en lineær bevægelse for hele maskinen baseret på en automat, kører den som en personbil eller et tog, eller bruger skjulte hjul til at skabe dyr Illusionen af bevægelse.
Hjulet kan være det indre drev af en anden mekanisme, eller det kan blot være den sidste komponent i en mekanisk kæde. Et godt eksempel på, at endekomponenten er et hjul, er et gøgeur, som er kendetegnet ved en karakterring, der kommer frem fra indersiden af urkroppen, normalt fastgjort til siden af et simpelt hjul.
Remskiver er udviklingen af hjul, fordi de kan være glatte eller tandede og går i indgreb med kæder eller bælter for at overføre rotation til fjerne objekter. Afhængigt af indstillingen kan remskiven overføre rotationsbevægelse i en bestemt vinkel gennem et fleksibelt bælte (normalt fundet på forskellige ældre industrimaskiner) og kan give en vis beskyttelse mod stød til mekanismen.
Diameterændringen mellem de to remskiver kan øge eller mindske hastigheden, men endnu vigtigere, den kan faktisk ændre mængden af påført kraft. Dette løser problemet med, at inputtet er for svagt til direkte at flytte store komponenter eller er for kraftigt og skal reduceres for at beskytte mekanismen.
I en videreudvikling er tandhjulene som udgangspunkt tandhjul, de er lavet meget præcist og kan gribes direkte ind med en anden tandhjul.
De tidligste gear var absolut unøjagtige. Et af tandhjulene havde to parallelle hjul med jævnt fordelte stænger, der forbinder dem. Disse hjul gik i indgreb med et enkelt hjul, der stak ud fra fælgen ved jævnt fordelte stænger. Disse kan findes i de ældste automater i det gamle Kina eller Grækenland, og er hovedkomponenterne i nogle af de mest berømte store ure i verden.
Men med teknologiens fremskridt og den videre forståelse af tandhjulsgeometri, opstod de meget præcise tandhjul, du vil genkende i dag, som kan overføre meget store kræfter meget præcist, og ligesom remskiver kan bruges til at ændre hastighed, kraft eller give et præcist tidsmekanismeforhold (naturligvis). Opfindelsen af præcisionsgear gjorde det muligt for meget komplekst maskineri ved hjælp af grundlæggende håndtag at nå sit fulde potentiale.
Knasten er en anden ældste mekanisme, fordi det i de enkleste vendinger er et hjul med en excentrisk aksel. Dette producerer ukonventionelle gentagne bevægelser, som kan bruges til at drive lineær bevægelse. Grundprincippet bruger specialformede hjul, sædvanligvis i form af et cirkulært blad eller en spiralsnegl, med en knastfølger (en simpel finger eller tand, der hviler på periferien) til at omdanne bevægelsen til et andet hjul eller en plejlstang og derved danne A baglæns og fjerde bevægelse. Dette kan være en ekstremt grundlæggende eller ekstremt kompleks bevægelse, men princippet er det samme.
Den sidste byggeklods er plejlstangen, som inkluderer knastfølgeren, håndtaget og den grundlæggende drejearm. Disse strukturer er meget enkle, men de er faktisk de vigtigste funktioner, der skaber bevægelse i automater. Forbindelsesstangen er sammensat af en stang, der roterer omkring en enkelt akse, forbinder to akser i begge ender eller forbinder tre eller flere akser for at skabe en kompleks bevægelsesbane.
Posttid: Dec-08-2021
