Automaatti: Muinaisen maailman maagiset mysteerit, keskiajan mekaaniset ihmeet, käsityömestarien modernit ihmeet. No, alliteraatiota riittää.
Automaatti, automaatti, robotti, automaattikone: Kaikki nämä sanat kuvaavat koneiden luokkaa, joita pidetään suhteellisen itsetoimivina ja jotka voivat suorittaa ennalta ohjelmoituja toimintoja tai toimintoja ennalta määrättyjen mekaanisten käskyjen ansiosta.
Sivuhuomautus kieliopin nörteille: Automata ja automaatti ovat molemmat laillisia monikkoversioita automaateista; kuitenkin "automaatti" on eräänlainen kahvila, joka näyttää myyntiautomaatilta, jossa on ruokaa kaapissa. Se avautuu, kun kolikko laitetaan sisään.
Automaatteja voi olla eri muotoisia ja kokoisia, ja ne voivat tehdä melkein mitä tahansa, mitä ihmiset voivat kuvitella ja suunnitella mekaaniseksi järjestelmäksi.
Automaatit, joihin haluan keskittyä, ovat joitain monimutkaisia versioita, jotka saatat olla tuttuja, kuten käkikellot (ovelta ponnahtavat linnut kertomaan kellonajan) tai yksinkertaiset eläinten käsin pyöritettävät pöytälelut (kuten hevoset, linnut tai kalat ) ja mielenkiintoisia kohtauksia.
Historiallisia automaatteja ovat musiikkilaatikot, joissa on hahmoja, sirkuttavia lintuja ja Pierre Jaquet-Drozin erittäin monimutkaisia ja mahtavia ihmishahmoja, jotka piirtävät kuvia, kirjoittavat lauseita tai soittavat soittimia.
Esitän myöhemmin lisää esimerkkejä, mutta ymmärrämme ensin automaattien historian alusta alkaen.
Älykkäät insinöörit ja käsityöläiset ovat rakentaneet automaatteja jo pitkään, ja jotkut muistiinpanot ilmestyivät jo noin 1000 eKr., mikä on yli 3000 vuotta sitten.
Valitettavasti esimerkit muinaisista kulttuureista, kuten Kiinasta, Kreikasta ja Roomasta, ovat joko unohtaneet historian tai ne voivat säilyä vain tekstin, piirustusten ja maalausten kautta. Ihmiset saattavat ottaa keskusteluun mukaan muinaisen Antikythera-mekanismin noin 100 eKr., mutta koska tämä ei välttämättä ole automaatti, vaan monimutkainen laskenta ja laskin, en sisällytä sitä tähän.
Varhaisimmat esineet luodaan yleensä uskonnollisiksi koneiksi osoittamaan johtajien voimaa tai herättämään henkisiä kokemuksia pyhissä paikoissa, kuten temppeleissä, vieraillessasi. Kuitenkin jo ensimmäisellä vuosisadalla jKr Aleksanterin sankari, joka tunnettiin panoksestaan tieteessä, matematiikassa ja tekniikassa, loi mekaanisen näyttämönäytelmän käyttämällä köysiä, solmuja, hammaspyöriä ja muita yksinkertaisia koneita viimeistelläkseen sen, jonka väitettiin kestäneen 10 minuuttia. .
Hydrauliikan, pneumatiikan ja mekaniikka-osaamisensa avulla Hero keksi koneita, jotka voivat suorittaa viihteen lisäksi tehtäviä, kuten ohjelmoitavat itseajavat kärryt, myyntiautomaatit, tuuliurut ja erilaiset sotakoneet.
Tämä on yleensä automaattien rinnakkaishistoria: mielenkiintoinen puoli yhdistetään keksintöön ja suunnitteluun inspiroimaan ja esittelemään mekaanista kehitystä mielenkiintoisilla ja joskus maagisilla tavoilla.
Historian ajasta ja paikasta riippuen taikauskoiset siviilit voivat suhtautua automaateihin epäluuloisesti, koska monilla ei ole omakohtaista kokemusta tällaisista laitteista. Tämä tarkoittaa, että tarina ihmeestä patsaasta tai ihmeestä leviää väkijoukkoon, mutta itse asiassa se on nerokas laite, joka on suunniteltu jäljittelemään salaperäistä kokemusta.
Keskiajalla suurin osa ”länsimaisesta” maailmasta menetti taidot ja taidot tehdä tällaisia koneita. Bysantti ja laajempi arabimaailma jatkoivat kreikkalaisten (ja mahdollisesti kiinalaisten, Kaukoidän kanssa käytävän kaupan ansiosta) perinteitä, loivat samanlaisia koneita ja kirjoittivat papereita, kuten "Kirja nerokkaista laitteista" nykyisessä Irakissa noin 850 jKr.
Muslimien insinöörien ja keksijöiden luomat automaatit ovat todella uskomattomia, vuosisatoja aikaisemmin kuin monet kuuluisat länsimaiset esimerkit. Islamilainen kultakausi vuosina 780–1260 jKr. todisti tieteellisen kehityksen räjähdysmäisen räjähdyksen, joka oli verrattavissa mihin tahansa historian ajanjaksoon: ne olivat useimpien länsimaisten tieteellisten perinteiden perusta.
Ajan ja maantieteellisten alueiden automaatit sisältävät ihmisen tekemiä olentoja, kuten tuulipatsaita, käärmeitä, skorpioneja ja laululintuja, ohjelmoitavia huilusoittimia, veneitä, joissa on "neljän hengen" robottinauhat, ja käytännöllisempiä käsiä, joissa on moderni automaattinen pesukone pesumekanismilla .
Siihen mennessä Kiinalla saattaa olla kahdentuhannen vuoden automaattien perinne, ja se tuottaa automaatteja, jotka koostuvat mölyävistä tiikereistä, laululintuista, lentävistä linnuista ja jopa monimutkaisista vesikelloista, joissa on kellonaikanumerot.
Siellä on kuvauksia automaattisista mekaanisista nukketeatterista, automaattisista orkestereista ja mekaanisista lohikäärmeistä. Valitettavasti suurin osa luoduista tai tallennetuista asioista tuhoutui myöhemmin valloitettuun Ming-dynastian toimesta 1300-luvun puolivälissä, minkä seurauksena monet asiat unohtuivat historiasta.
Vaikka joissain osissa Eurooppaa on edelleen automaattien perinne, kiinnostus turisteja järkyttävään luomukseen ja laitteisiin heräsi uudelleen 1200-luvulla, ja nämä tuotteet ja laitteet ilmestyivät jälleen oikeusistuimiin kaikkialla Euroopassa.
Tähän aikaan uskotaan suurelta osin vaikuttavan latinaksi ja italiaksi käännetyt kreikkalaiset tekstit, jotka herättivät kiinnostusta muinaisten matemaatikoiden ja keksijöiden luomiseen. Kuuluisa automaattirenessanssi tapahtui renessanssin ja valistuksen aikakaudella.
Aiemmin automaatiotekniikkaa käyttivät hydrauliikka (vesi), pneumatiikka (tuuli ja höyry) tai painovoima (painon mukaan), mikä rajoitti suuresti laitteiden monimutkaisuutta ja kokoa. Hyvin pienet ja monimutkaiset automaatit vaativat uusien teknologioiden syntymistä.
Edistyneempien tekniikan, matemaattisten ja teknologisten järjestelmien (kuten kellojen valmistus) ja metallurgisen tieteen (jousien valmistukseen) käyttöönoton myötä kyky luoda todella monimutkaisia (ja kauniita) koneita on kukoistanut.
Olemme satojen vuosien ajan tulleet automaattien kultakauteen, jota pidän, jolloin tunnetuimpia esimerkkejä on edelleen olemassa. Hyviä esimerkkejä on monia, ja monet saattavat ajatella, että automaattien käsite on suurelta osin peräisin tuolta aikakaudelta.
1400-luvun alusta 1900-luvun alkuun automaatit kehittyivät rinnakkain kellojen, rannekellojen ja teollisuuskoneiden kanssa ja seurasivat epävirallisesti innovaatioiden ja mekaanisten keksintöjen edistymistä.
Japani ja Kiina ovat edelleen vahvoja tässä suhteessa, ja jopa dynastian turbulenssin jälkeen löytyy edelleen upeita esimerkkejä tästä ajanjaksosta. Japanissa mekaanisten ”karakuri”-nukkejen harjoittamisella on pitkät perinteet 1660-luvun puolivälistä 1900-luvun alkuun.
Työkalujen valmistajat, kellosepät, lukkosepät, keksijät ja jopa taikurit ovat luoneet todella hämmästyttäviä automaatteja, vaikka ne ovat edelleen samanlaisia kuin satoja tai tuhansia vuosia sitten, mutta nyt kompaktimpia ja monimutkaisempia.
Yksityiskohta Strasbourgin katedraalin astronomisesta kellosta, Ranska (Kuva: Tangopaso/Wikipedia Commons)
Tänä aikana keksittiin nykyaikainen käkikello, joka on saattanut kehittyä suurten kaupunkikellojen varhaisista esimerkeistä, joissa animoituja hahmoja on kuuluisissa koneissa, kuten Strasbourgin ja Prahan tähtitieteellisissä kelloissa. Strasbourgin kuuluisimman katedraalielementin ensimmäisessä versiossa olevaa kullattua kukkoa, joka sijaitsee nyt kaupungin koristetaidemuseossa, pidetään maailman vanhimpana automaattina.
René Descartesin ja muiden filosofisen ajattelun ohjaamana on ilmestynyt luonnollisen kokoisia ja pienempiä koneita. Hän uskoi, että eläimet ovat vain monimutkaisia biomekaanisia koneita, joita voidaan rakentaa.
Ruoansulatusankka piirtänyt Jacques de Vaucanson (kuvan jakanut Scientific American/Wikipedia)
Tämä ei ole täysin uusi ajatus, mutta se johtaa eläinautomaattien painottamiseen, joista osa on aiempien pohdiskelujen ulkopuolella. Mielenkiintoinen esimerkki on ruuansulatusankka, joka muistuttaa monella tapaa ankkaa, mutta ainutlaatuisinta on, että se syö rakeista ruokaa ja näyttää sen jälkeen suoliston liikettä.
Nykyyleisölle ei ole yllättävää, että automaatit eivät itse asiassa sulata ruokaa, mutta ranskalainen insinööri Jacques de Vaucanson käytti sitä selvästi tavoitellessaan luonnon primitiivistä realismia.
Meidän ei pitäisi nauraa liian lujasti: de Vaucanson oli edelläkävijä monilla aloilla (mukaan lukien automaattisten kangaspuiden keksiminen ja ensimmäisen täysmetallisorvin rakentaminen), hän rakensi ensimmäisen biomekaanisen automaatin, huilun. soitin, se voi soittaa kaksitoista eri kappaletta. Hän rakensi myös tamburinisoittimen. Inspiraatio näihin kahteen automaattiin tuli ranskalaisen kirurgin anatomian kurssista.
Tämä oli myös kuuluisten kelloseppien Pierre Jaquet-Drozin ja Henri Maillardetin aikakautta, jotka loivat joitain vaikuttavimmista humanoidiautomaateista, jotka pystyivät piirtämään kuvia, allekirjoittamaan ja kirjoittamaan yksinkertaisia viestejä.
1800-luvun puolivälistä (noin 1860) noin 1910 pidettiin "automaattien kulta-aikaa" (oli jopa samanniminen kirja), koska teollinen vallankumous aiheutti suuren määrän standardoituja mekaanisia osia. ja automaatteja valmistavien yritysten määrä lisääntyi. Helppo valmistaa. Tuhansia automaatteja ja mekaanisia laululintuja vietiin ympäri maailmaa, ja ne olivat keräilijöiden suosiossa vielä ensimmäisen maailmansodan aattoon asti.
Ei ole yllättävää, että globaalien sotien tuhoisten tragedioiden aiheuttama maailmantalouden dilemma ja konservatiiviset asenteet ovat muuttaneet koko Euroopan (yksi automaattien tuotantokeskuksista) prioriteetteja, eikä automaattien luominen enää koske laajempaa käytäntöä. Vaikka se ei koskaan täysin kadonnut Euroopassa, Aasiassa tai Yhdysvalloissa, mekaaninen keksintö väistyi asioiden taiteellisen puolen sijasta, koska sähkön ja valmistustekniikan kehitys teki automaateista suhteellisen helpon valmistaa.
Yritykset keskittyivät jonkin aikaa joko elegantin taiteen luomiseen automaateilla tai halpojen lelumaisten laitteiden valmistamiseen. Nyt Internetin aikakaudella olemme nähneet näiden projektien renessanssin, koska ihmiset altistuvat uudelleen automaattien vaikuttaville, mutta mielenkiintoisille puolille - Internetistä löytyy monia mielenkiintoisia ja halpoja esimerkkejä.
Vaikka se saattaa olla hieman turhauttavaa niille, jotka pitävät automaattien taiteellisesta käsityöstä ja uskomattomasta suunnittelusta, edullisen hinnan ansiosta ihmiset pääsevät helposti insinööriperiaatteiden maailmaan mielenkiintoisten automaattien kautta.
Tämä antoi minulle yksityiskohtaisen ymmärryksen siitä, kuinka yksinkertaiset mekaaniset periaatteet yhdessä loivat joitain historian upeimmista keksinnöistä.
Jokaiselle, joka tänään kiinnittää huomiota huippuluokan automaatteihin, on ilmeistä, että upea suunnittelu voidaan yhdistää vaikuttavaan taiteelliseen käsityötaitoon upeiden tavoitteiden saavuttamiseksi. Mutta laadukkaimmissakin esimerkeissä ajoautomaattien periaatteet ovat pohjimmiltaan samat kuin vuosisatoja käytetyt, koska suurin osa niistä perustuu hyvin yksinkertaisiin mekaanisiin periaatteisiin liikkeen synnyttämiseksi.
Haluan sanoa, että 95% automaateista käyttää viittä mekaanista perusperiaatetta liikkeen luomiseen, ja vain harvoissa tapauksissa käytetään asioita, jotka eivät sovi näihin luokkiin. Luokat ovat seuraavat: pyörät, hihnapyörät, vaihteet, nokat ja kiertokanget. Jos olisin tarrailija, voisin yhdistää pyörät, hihnapyörät ja vaihteet suuremmaksi ryhmäksi. Mutta niiden luomat toiminnot ovat hieman erilaisia ja niitä voidaan käyttää ainutlaatuisiin toimiin, joten pysytään viidessä yleisessä kategoriassa.
Ensimmäinen on pyörä. Monissa tapauksissa se yksinkertaisesti ajaa akselia, jotta esine voi pyöriä, tai luo lineaarisen liikkeen koko koneelle automaatin pohjalta, ajaa sitä kuin henkilöautoa tai junaa tai käyttää piilotettuja pyöriä eläinten luomiseen. Illuusio liikkeestä.
Pyörä voi olla toisen mekanismin sisäinen käyttövoima tai se voi olla vain viimeinen komponentti mekaanisessa ketjussa. Hyvä esimerkki päätykomponentista pyöränä on käkikello, jolle on tunnusomaista kellon rungon sisäpuolelta esiin tuleva merkkirengas, joka on yleensä kiinnitetty yksinkertaisen pyörän kylkeen.
Hihnapyörät ovat pyörien evoluutiota, koska ne voivat olla sileitä tai hammastettuja ja ketjuttaa ketjuja tai hihnoja siirtääkseen pyörimisen kaukana oleviin esineisiin. Asetuksesta riippuen hihnapyörä voi välittää pyörimisliikettä tietyssä kulmassa joustavan hihnan (yleensä useissa vanhemmissa teollisuuskoneissa) kautta ja voi tarjota mekanismille jonkin verran iskusuojaa.
Kahden hihnapyörän välinen halkaisijan muutos voi lisätä tai vähentää nopeutta, mutta mikä tärkeämpää, se voi itse asiassa muuttaa käytetyn voiman määrää. Tämä ratkaisee ongelman, että tulo on liian heikko siirtämään suoraan suuria komponentteja tai se on liian tehokas ja sitä on pienennettävä mekanismin suojaamiseksi.
Jatkokehityksessä vaihteet ovat periaatteessa hammaspyöriä, ne on valmistettu erittäin tarkasti ja ne voidaan liittää suoraan toiseen hammaspyörään.
Varhaisimmat vaihteet olivat täysin epätarkkoja. Yhdessä vaihteessa oli kaksi yhdensuuntaista pyörää, joiden välissä olevat tangot yhdistivät ne. Nämä pyörät verkottuivat yhteen pyörään, joka työntyi ulos vanteesta tasaisin välimatkoin. Näitä löytyy muinaisen Kiinan tai Kreikan vanhimmista automaateista, ja ne ovat joidenkin maailman kuuluisimpien suurten kellojen pääkomponentteja.
Mutta tekniikan kehittymisen ja hammaspyörien geometrian ymmärtämisen myötä syntyivät erittäin tarkat vaihteet, jotka tunnet tänään ja jotka voivat siirtää erittäin suuria voimia erittäin tarkasti ja joita voidaan käyttää hihnapyörien tapaan nopeuden, voiman tai tarjonnan muuttamiseen. tarkka ajoitusmekanismin suhde (ilmeisesti). Tarkkuusvaihteiden keksiminen mahdollisti erittäin monimutkaisten koneiden, jotka käyttävät perusvipuja, saavuttamaan täyden potentiaalinsa.
Nokka on toinen vanhin mekanismi, koska se on yksinkertaisimmillaan pyörä, jossa on epäkeskoakseli. Tämä tuottaa epätavanomaista toistuvaa liikettä, jota voidaan käyttää lineaarisen liikkeen ohjaamiseen. Perusperiaatteena käytetään erikoismuotoisia pyöriä, jotka ovat yleensä pyöreän lehden tai kierteisen etanan muotoisia ja joissa on nokkaseuraaja (yksinkertainen sormi tai hammas, joka lepää kehällä) liikkeen muuttamiseksi toiseksi pyöräksi tai kiertokankeeksi, jolloin muodostuu A taaksepäin ja neljäs liike. Tämä voi olla erittäin yksinkertainen tai erittäin monimutkainen liike, mutta periaate on sama.
Viimeinen rakennuspalikka on kiertokanki, joka sisältää nokan seuraajan, vivun ja peruskääntövarren. Nämä rakenteet ovat hyvin yksinkertaisia, mutta ne ovat itse asiassa pääpiirteet, jotka luovat liikettä automaateissa. Yhdystanko koostuu tangosta, joka pyörii yhden akselin ympäri, yhdistää kaksi akselia molemmista päistään tai yhdistää kolme tai useampia akselia monimutkaisen liikeradan luomiseksi.
Postitusaika: 08.12.2021
