Automaat: Antiikmaailma maagilised saladused, keskaja mehaanilised imed, kaasaegsed käsitöömeistrite imed. Noh, piisavalt alliteratsiooni.
Automaat, automaat, robot, automaatne masin: kõik need sõnad kirjeldavad masinate klassi, mida peetakse suhteliselt isetöötavateks ja mis suudavad täita eelnevalt programmeeritud funktsioone või toiminguid etteantud mehaaniliste käskude jada tõttu.
Kõrvalmärkus grammatika nohikutele: Automaadid ja automaatid on mõlemad automaatide legaalsed mitmuse versioonid; müügiautomaat on aga omamoodi kohvik, mis näeb välja nagu müügiautomaat, mille kambris on toit. See avaneb mündi sisestamisel.
Automaadid võivad olla erineva kuju ja suurusega ning suudavad teha peaaegu kõike, mida inimesed suudavad ette kujutada ja mehaaniliseks süsteemiks kujundada.
Automaadid, millele tahan keskenduda, on mõned keerulised versioonid, mis võivad teile tuttavad olla, näiteks käokellad (linnud hüppavad uksest välja, et aega öelda) või lihtsad loomadega käsitsi väntatavad lauamänguasjad (nt hobused, linnud või kalad) ) ja huvitavaid stseene.
Ajalooliste automaatide hulka kuuluvad kujukeste, säutsuvate lindude ja ülimalt keerukate ja ägedate inimfiguuride hulgas, mille autor on Pierre Jaquet-Droz, joonistades pilte, kirjutades fraase või mängides muusikariistadega muusikakaste.
Tutvustan hiljem rohkem näiteid, kuid kõigepealt mõistame automaatide ajalugu algusest peale.
Nutikad insenerid ja käsitöölised on automaate ehitanud juba pikka aega ning mõned ülestähendused ilmusid juba umbes 1000 eKr, mis on enam kui 3000 aastat tagasi.
Kahjuks on näited iidsetest kultuuridest, nagu Hiina, Kreeka ja Rooma, ajaloo poolt unustatud või säilivad vaid teksti, jooniste ja maalide kaudu. Inimesed võivad arutellu kaasata iidse Antikythera mehhanismi umbes 100 eKr, kuid kuna tegemist ei pruugi olla automaatse masinaga, vaid keerulise loendamise ja kalkulaatoriga, siis ma seda siia ei lisa.
Varaseimad objektid luuakse tavaliselt religioossete masinatena, et näidata juhtide võimu või kutsuda esile vaimseid kogemusi pühade paikade, näiteks templite külastamisel. Kuid isegi esimesel sajandil pKr lõi Aleksandri kangelane, kes oli tuntud oma panuse poolest teadusesse, matemaatikasse ja inseneriteadusesse, mehaanilise lavamängu, kasutades köied, sõlmed, hammasrattad ja muud lihtsad masinad, et see lõpule viia, mis väidetavalt kestis 10 minutit. .
Kasutades oma teadmisi hüdraulika, pneumaatika ja mehaanika vallas, leiutas Hero masinad, mis suudavad lisaks meelelahutusele täita ka ülesandeid, nagu programmeeritavad isejuhtivad kärud, müügiautomaadid, tuuleorelid ja erinevad sõjamasinad.
See on tavaliselt automaatide paralleelne ajalugu: huvitav pool on ühendatud leiutamise ja inseneritööga, et inspireerida ja näidata mehaanilist arengut huvitaval ja mõnikord maagilisel viisil.
Olenevalt ajast ja kohast ajaloos võivad ebausklikud tsiviilisikud automaatidesse suhtuda kahtlustavalt, sest paljudel puudub selliste seadmetega vahetu kogemus. See tähendab, et lugu imelisest kujust või imest levib üle rahvahulga, kuid tegelikult on tegemist geniaalse seadmega, mis on loodud salapärase kogemuse jäljendamiseks.
Keskajal kaotas enamik “läänemaailmast” oskused ja oskusteave selliste masinate valmistamiseks. Bütsants ja laiem araabia maailm jätkasid kreeklaste (ja võib-olla ka hiinlaste, tänu kaubavahetusele Kaug-Idaga) traditsioone, lõid sarnaseid masinaid ja kirjutasid pabereid, näiteks "Raamat geniaalsetest seadmetest" tänapäeva Iraagis. 850 pKr.
Moslemi inseneride ja leiutajate loodud automaadid on tõeliselt uskumatud, sajandeid varem kui paljud kuulsad lääne näited. Islami kuldajastul aastatel 780–1260 pKr toimus plahvatuslik teaduse progress, mis oli võrreldav mis tahes perioodiga ajaloos: need olid enamiku lääne teadustraditsioonide aluseks.
Aegade ja geograafiliste piirkondade automaatide hulka kuuluvad inimese loodud olendid, nagu tuulekujud, maod, skorpionid ja laululinnud, programmeeritavad flöödimängijad, "neljakohaliste" robotrihmadega paadid ja praktilisemad käed koos kaasaegse pesumehhanismiga automaatse pesumasinaga. .
Selleks ajaks võib Hiinal olla juba kahe tuhande aasta pikkune automaatide traditsioon ja see toodab automaate, mis koosnevad möirgavatest tiigritest, laululindudest, lendavatest lindudest ja isegi keerukatest ajamõõtmisnumbritega veekelladest.
Seal on automaatsete mehaaniliste nukuetenduste, automaatorkestrite ja mehaaniliste draakonite kirjeldused. Kahjuks hävitas 14. sajandi keskel vallutatud Mingi dünastia hiljem enamiku loodud või salvestatud asjadest, mistõttu paljud asjad on ajaloos unustatud.
Kuigi mõnel pool Euroopas on automaatide kasutamise traditsioon endiselt säilinud, tekkis 13. sajandil taas huvi turistide šokeerimiseks mõeldud loomingu ja seadmete vastu ning need tooted ja seadmed jõudsid taas kohtutesse üle Euroopa.
Arvatakse, et see aeg on suuresti mõjutatud ladina ja itaalia keelde tõlgitud kreekakeelsetest tekstidest, mis äratasid huvi iidsete matemaatikute ja leiutajate loomingu vastu. Kuulus automaatide renessanss toimus renessansi- ja valgustusajastul.
Varem kasutas automaatide tehnoloogiat hüdraulika (vesi), pneumaatika (tuul ja aur) või gravitatsioon (kaalu järgi), mis piiras oluliselt seadmete keerukust ja suurust. Väga väikesed ja keerulised automaadid nõuavad uute tehnoloogiate tekkimist.
Täiustatud inseneri-, matemaatiliste ja tehnoloogiliste süsteemide (nagu kellassepa) ja metallurgiateaduste (kasutatakse vedrude valmistamiseks) laialdase kasutuselevõtuga on võime luua tõeliselt keerulisi (ja ilusaid) masinaid on õitsele jõudnud.
Oleme sadu aastaid sisenenud minu arvates automaatide kuldajastusse, mil mõned kuulsamad näited on endiselt olemas. Häid näiteid on palju ja paljud inimesed võivad arvata, et automaatide mõiste on suuresti sellest ajastust pärit.
15. sajandi algusest 20. sajandi alguseni arenesid automaadid paralleelselt kellade, käekellade ja tööstuslike masinatega, jälgides mitteametlikult uuenduste ja mehaaniliste leiutuste edenemist.
Jaapan ja Hiina on selles osas endiselt tugevad ning isegi pärast dünastia turbulentsi avastatakse endiselt selle perioodi imelisi näiteid. Jaapanis on mehaaniliste "karakuri" nukkude praktikal pikk traditsioon 1660. aastate keskpaigast kuni 20. sajandi alguseni.
Tööriistatootjad, kellassepad, lukksepad, leiutajad ja isegi mustkunstnikud on loonud tõeliselt hämmastavaid automaate, kuigi need on endiselt sarnased sadade kuni tuhandete aastate tagustega, kuid nüüd on need kompaktsemad ja keerukamad.
Prantsusmaa Strasbourgi katedraali astronoomilise kella detail (foto Tangopaso / Wikipedia Commonsi loal)
Sel perioodil leiutati tänapäevane käokell, mis võis areneda suurte linnakellade varajastest näidetest, kus animeeritud tegelasi on kuulsates masinates, nagu Strasbourgi ja Praha astronoomilised kellad. Strasbourgi kuulsaima katedraalielemendi esimeses versioonis olevat kullatud kukke, mis praegu asub linna dekoratiivkunsti muuseumis, peetakse maailma vanimaks automaadiks.
René Descartes’i ja teiste filosoofilisest mõtlemisest ajendatuna on ilmunud üleelusuurused ja miniatuursemad masinad. Ta uskus, et loomad on lihtsalt keerulised biomehaanilised masinad, mida saab ehitada.
Jacques de Vaucansoni joonistatud seedepart (fotot jagas Scientific American / Wikipedia)
See pole täiesti uus idee, kuid see toob kaasa rõhuasetuse loomade automaatidele, millest mõned jäävad varasemate kaalutluste raamidest välja. Huvitav näide on seedepart, mis meenutab paljuski parti, kuid kõige unikaalsem on see, et ta sööb teralist toitu ja seejärel tundub, et tal on roojamine.
Kaasaegse publiku jaoks pole üllatav, et masinad tegelikult toitu ei seedi, kuid prantsuse insener Jacques de Vaucanson kasutas seda selgelt looduse primitiivse realismi poole püüdlemiseks.
Me ei tohiks liiga kõvasti naerda: de Vaucanson oli teerajaja paljudes valdkondades (sh automaatse kangastelgede leiutamine ja esimese täismetallist treipingi ehitamine), ta ehitas arvatavasti esimese biomehaanilise automaati, flöödi. mängija, see võib esitada kaksteist erinevat laulu. Ta ehitas ka tamburiinimängija. Nende kahe automaati inspiratsiooni sai prantsuse kirurgi anatoomiakursus.
See oli ka kuulsate kellasseppade Pierre Jaquet-Drozi ja Henri Maillardet ajastu, kes lõid ühed kõige muljetavaldavamad humanoidautomaadid, mis suutsid pilte joonistada, allkirjastada ja lihtsaid sõnumeid kirjutada.
Üheksateistkümnenda sajandi keskpaigast (umbes 1860) kuni umbes 1910. aastani peeti "automaatide kuldajaks" (oli isegi samanimeline raamat), sest tööstusrevolutsiooni tõttu tekkis suur hulk standardiseeritud mehaanilisi osi, ja automaate tootvate ettevõtete arv kasvas. Lihtne valmistada. Üle maailma eksporditi tuhandeid automaate ja mehaanilisi laululinde, mis olid kollektsionääride seas populaarsed kuni Esimese maailmasõja eelõhtuni.
Pole üllatav, et ülemaailmsete sõdade hävitavate tragöödiate kaasa toonud globaalne majanduslik dilemma ja konservatiivsed hoiakud on muutnud kogu Euroopa (ühe automaatide tootmiskeskuse) prioriteete ning automaatide loomine ei kehti enam laiemalt praktikas. Kuigi see ei kadunud Euroopas, Aasias ega Ameerika Ühendriikides kunagi täielikult, andis mehaaniline leiutamine teed kunstilisele poolele, sest elektri ja tootmistehnoloogia edusammud muutsid automaatide tootmise suhteliselt lihtsaks.
Mõnda aega keskendusid ettevõtted kas automaatidega elegantse kunsti loomisele või odavate mänguasjalaadsete seadmete valmistamisele. Nüüd, Interneti-ajastul, oleme näinud nende projektide renessanssi, sest inimesed puutuvad uuesti kokku automaatide muljetavaldavate, kuid huvitavate aspektidega – Internetist leiate palju huvitavaid ja odavaid näiteid.
Kuigi see võib olla pisut masendav neile, kellele meeldib automaatide kunstiline viimistlemine ja uskumatu inseneritöö, võimaldab taskukohane hind inimestel läbi huvitavate automaatide hõlpsasti inseneripõhimõtete maailma siseneda.
See andis mulle üksikasjaliku ülevaate sellest, kuidas lihtsad mehaanilised põhimõtted lõid ajaloo kõige silmapaistvamaid leiutisi.
Kõigile, kes pööravad täna tähelepanu tipptasemel automaatidele, on ilmne, et erakordset inseneritööd saab kombineerida muljetavaldava kunstilise meisterlikkusega, et saavutada suurepäraseid eesmärke. Kuid isegi kõige kvaliteetsemate näidete puhul on sõiduautomaatide tööpõhimõtted põhimõtteliselt samad, mis sajandeid kasutatud, sest enamik neist põhinevad liikumise tekitamiseks väga lihtsatel mehaanilistel põhimõtetel.
Tahan öelda, et 95% automaatidest kasutavad liikumise tekitamiseks viit mehaanilist põhiprintsiipi ja ainult harvadel juhtudel kasutatakse asju, mis nendesse kategooriatesse ei sobi. Kategooriad on järgmised: rattad, rihmarattad, hammasrattad, nukid ja ühendusvardad. Kui ma oleksin kleepsu, saaksin rattad, rihmarattad ja hammasrattad ühendada suuremaks rühmaks. Kuid nende loodud toimingud on mõnevõrra erinevad ja neid saab kasutada ainulaadsete toimingute jaoks, seega jäägem viie üldise kategooria juurde.
Esimene on ratas. Paljudel juhtudel sõidab see lihtsalt teljel, et võimaldada objektil pöörlemist, või loob kogu masinale automaatipõhise lineaarse liikumise, juhib seda nagu sõiduautot või rongi või kasutab loomade loomiseks peidetud rattaid. Illusioon liikumisest.
Ratas võib olla mõne muu mehhanismi sisemine ajam või lihtsalt mehaanilise ahela viimane komponent. Hea näide sellest, et otsakomponent on ratas, on käokell, mida iseloomustab kella korpuse sisemusest väljuv märgirõngas, mis on tavaliselt kinnitatud lihtsa ratta küljele.
Rihmarattad on rataste evolutsioon, kuna need võivad olla siledad või hammastega ja võrku kettide või rihmadega, et edastada pöörlemine kaugematele objektidele. Olenevalt seadistusest suudab rihmaratas edastada pöörlevat liikumist teatud nurga all läbi painduva rihma (tavaliselt leidub seda erinevatel vanematel tööstusmasinatel) ja võib pakkuda mehhanismile mõningast löögikaitset.
Läbimõõdu muutus kahe rihmaratta vahel võib kiirust suurendada või vähendada, kuid mis veelgi olulisem, see võib tegelikult muuta rakendatud jõu suurust. See lahendab probleemi, et sisend on suurte komponentide otseseks liigutamiseks liiga nõrk või liiga võimas ja seda tuleb mehhanismi kaitsmiseks vähendada.
Edasiarenduses on hammasrattad põhimõtteliselt hammasrattad, need on tehtud väga täpselt ja neid saab otse siduda teise hammasrattaga.
Esimesed käigud olid absoluutselt ebatäpsed. Ühel hammasrattal oli kaks paralleelset ratast, mida ühendasid ühtlaselt asetsevad vardad. Need rattad on ühendatud ühe rattaga, mis ulatusid veljest välja ühtlaselt asetsevate varraste juures. Neid võib leida Vana-Hiina või Kreeka vanimatest automaatidest ning need on mõnede maailma kuulsamate suurte kellade põhikomponendid.
Kuid tehnoloogia arenedes ja hammasrataste geomeetria paremaks mõistmisel tekkisid väga täpsed käigud, mida täna tunnete ja mis suudavad väga täpselt edastada väga suuri jõude ja mida saab sarnaselt rihmarattaga kasutada kiiruse, jõu või pakkumise muutmiseks. täpne ajastusmehhanismi suhe (ilmselgelt). Täppisülekannete leiutamine võimaldas põhihoobasid kasutavatel väga keerukatel masinatel oma potentsiaali täielikult ära kasutada.
Nukk on veel üks vanim mehhanism, kuna kõige lihtsamalt öeldes on see ekstsentrilise võlliga ratas. See tekitab ebatavalise korduva liikumise, mida saab kasutada lineaarse liikumise juhtimiseks. Põhiprintsiibi kohaselt kasutatakse spetsiaalse kujuga rattaid, mis on tavaliselt ümmarguse lehe või spiraalse teo kujulised ja millel on nukijälgija (lihtne sõrm või hammas, mis toetub perifeeriale), et muuta liikumine teisele rattale või ühendusvardale, moodustades seeläbi A tagasi ja neljas liikumine. See võib olla äärmiselt elementaarne või äärmiselt keeruline liigutus, kuid põhimõte on sama.
Viimane ehitusplokk on ühendusvarras, mis sisaldab nuki järgijat, hooba ja põhilist pöördhooba. Need struktuurid on väga lihtsad, kuid tegelikult on need peamised omadused, mis tekitavad automaatides liikumist. Ühendusvarras koosneb vardast, mis pöörleb ümber ühe telje, ühendab mõlemas otsas kahte telge või ühendab kolm või enam telge, et luua keeruline liikumistee.
Postitusaeg: 08. detsember 2021
