Automates : Les mystères magiques du monde antique, les merveilles mécaniques du Moyen Âge, les merveilles modernes des maîtres artisans. Eh bien, assez d'allitérations.
Automates, automates, robot, machine automatique : tous ces mots décrivent une classe de machines considérées comme relativement autonomes et capables d'exécuter des fonctions ou des opérations préprogrammées grâce à une série d'instructions mécaniques prédéterminées.
Note complémentaire pour les passionnés de grammaire : les automates et les automates sont tous deux des versions légales plurielles des automates ; cependant, un « distributeur automatique » est une sorte de cafétéria qui ressemble à un distributeur automatique de nourriture dans une cabine. Il s'ouvrira lorsqu'une pièce de monnaie sera insérée.
Les automates peuvent avoir différentes formes et tailles et peuvent faire presque tout ce que les gens peuvent imaginer et concevoir dans un système mécanique.
Les automates sur lesquels je souhaite me concentrer sont des versions complexes que vous connaissez peut-être, comme les coucous (des oiseaux sortant de la porte pour indiquer l'heure) ou de simples jouets de bureau à manivelle en forme d'animaux (comme des chevaux, des oiseaux ou des poissons). ) et des scènes intéressantes.
Les automates historiques comprennent des boîtes à musique avec des figurines, des oiseaux gazouillants et des figures humaines très complexes et impressionnantes de Pierre Jaquet-Droz dessinant des images, écrivant des phrases ou jouant des instruments de musique.
J'introduireai d'autres exemples plus tard, mais comprenons d'abord l'histoire des automates depuis le début.
Les ingénieurs et artisans intelligents construisent des automates depuis longtemps, et certains documents sont apparus dès environ 1 000 avant JC, soit il y a plus de 3 000 ans.
Malheureusement, des exemples de cultures anciennes telles que la Chine, la Grèce et Rome ont été oubliés par l’histoire ou ne peuvent survivre qu’à travers des textes, des dessins et des peintures. Les gens peuvent inclure l'ancien mécanisme d'Anticythère vers 100 avant JC dans la discussion, mais comme il ne s'agit peut-être pas d'une machine automatique, mais d'un comptage et d'une calculatrice compliqués, je ne l'inclurai pas ici.
Les premiers objets sont généralement créés comme des machines religieuses pour montrer le pouvoir des dirigeants ou pour évoquer des expériences spirituelles lors de la visite de lieux sacrés tels que les temples. Cependant, même au premier siècle après JC, le héros d'Alexandre, connu pour ses contributions à la science, aux mathématiques et à l'ingénierie, a créé une pièce de théâtre mécanique utilisant des cordes, des nœuds, des engrenages et d'autres machines simples pour la terminer, qui aurait duré 10 minutes. .
Grâce à son expertise en hydraulique, pneumatique et mécanique, Hero a inventé des machines capables d'effectuer des tâches en plus du divertissement, telles que des chariots autonomes programmables, des distributeurs automatiques, des orgues à vent et diverses machines de guerre.
C’est généralement l’histoire parallèle des automates : le côté intéressant est combiné à l’invention et à l’ingénierie pour inspirer et montrer le progrès mécanique de manière intéressante et parfois magique.
Selon l'époque et le lieu de l'histoire, les civils superstitieux peuvent considérer les automates avec suspicion, car de nombreuses personnes n'ont pas d'expérience directe avec de tels appareils. Cela signifie que l'histoire d'une statue miraculeuse ou d'un miracle se répandra dans la foule, mais il s'agit en fait d'un dispositif ingénieux conçu pour imiter une expérience mystérieuse.
Au Moyen Âge, la majeure partie du monde « occidental » a perdu les compétences et le savoir-faire nécessaires pour fabriquer de telles machines. Byzance et le monde arabe dans son ensemble ont perpétué les traditions des Grecs (et peut-être des Chinois, grâce au commerce avec l'Extrême-Orient), ont créé des machines similaires et ont rédigé des articles tels que « Un livre sur les appareils ingénieux » dans l'Irak actuel. 850 après JC.
Les automates créés par les ingénieurs et inventeurs musulmans sont vraiment incroyables, des siècles plus tôt que de nombreux exemples occidentaux célèbres. L’âge d’or islamique, entre 780 et 1260 après J.-C., a été témoin d’une explosion de progrès scientifiques comparable à n’importe quelle période de l’histoire : ils constituaient le fondement de la plupart des traditions scientifiques occidentales.
Les automates du temps et des régions géographiques comprennent des créatures artificielles telles que des statues de vent, des serpents, des scorpions et des oiseaux chanteurs, des joueurs de flûte programmables, des bateaux avec des bandes robotiques « pour quatre personnes » et des mains plus pratiques avec une machine à laver automatique moderne avec mécanisme de lavage. .
D’ici là, la Chine aura peut-être une tradition d’automates vieille de deux mille ans, et elle produira des automates composés de tigres rugissants, d’oiseaux chanteurs, d’oiseaux volants et même d’horloges à eau complexes avec des chiffres de chronométrage.
Il existe des descriptions de spectacles de marionnettes mécaniques automatiques, d'orchestres automatiques et de dragons mécaniques, pour n'en nommer que quelques-uns. Malheureusement, la plupart des choses créées ou enregistrées ont ensuite été détruites par la dynastie Ming conquise au milieu du 14ème siècle, faisant oublier de nombreuses choses dans l'histoire.
Bien qu'il existe encore une tradition d'automates dans certaines régions d'Europe, au XIIIe siècle, on a assisté à un regain d'intérêt pour les créations et les dispositifs destinés à choquer les touristes, et ces produits et dispositifs sont à nouveau apparus dans les tribunaux de toute l'Europe.
On pense que cette époque a été largement influencée par les textes grecs traduits en latin et en italien, qui ont stimulé l'intérêt pour la création des mathématiciens et inventeurs anciens. La célèbre renaissance des automates s’est produite à l’époque de la Renaissance et des Lumières.
Dans le passé, la technologie des automates était alimentée par l’hydraulique (eau), la pneumatique (vent et vapeur) ou la gravité (par poids), ce qui limitait considérablement la complexité et la taille de l’équipement. Les automates très petits et complexes nécessitent l’émergence de nouvelles technologies.
Avec l’adoption généralisée de systèmes d’ingénierie, mathématiques et technologiques plus avancés (tels que l’horlogerie) et de la science métallurgique (utilisée pour fabriquer des ressorts), la capacité de créer des machines véritablement complexes (et belles) s’est épanouie.
Depuis des centaines d’années, nous sommes entrés dans ce que je considère comme l’âge d’or des automates, dont certains des exemples les plus célèbres existent encore. Il existe de nombreux bons exemples, et beaucoup de gens pourraient penser que le concept d’automate dérive en grande partie de cette époque.
Du début du XVe siècle au début du XXe siècle, les automates se sont développés parallèlement aux horloges, aux montres et aux machines industrielles, suivant de manière informelle les progrès de l'innovation et de l'invention mécanique.
Le Japon et la Chine sont toujours forts à cet égard, et même après les turbulences de la dynastie, de merveilleux exemples de cette période sont encore découverts. Au Japon, la pratique des marionnettes mécaniques « karakuri » a une longue tradition qui s'étend du milieu des années 1660 au début du 20e siècle.
Les fabricants d'outils, les horlogers, les serruriers, les inventeurs et même les magiciens ont créé des automates vraiment étonnants, bien qu'ils soient encore similaires à ceux d'il y a des centaines, voire des milliers d'années, mais maintenant plus compacts et complexes.
Détail de l'horloge astronomique de la cathédrale de Strasbourg, France (Photo fournie par Tangopaso/Wikipedia Commons)
L'invention de l'horloge à coucou moderne a eu lieu au cours de cette période, qui pourrait avoir évolué à partir des premiers exemples de grandes horloges urbaines, où des personnages animés étaient contenus dans des machines célèbres telles que les horloges astronomiques de Strasbourg et de Prague. Le coq doré de la première version de l'élément le plus célèbre de la cathédrale de Strasbourg, aujourd'hui conservé au musée des arts décoratifs de la ville, est considéré comme le plus ancien automate du monde.
Poussées par la pensée philosophique de René Descartes et d'autres, des machines grandeur nature et plus miniatures sont apparues. Il croyait que les animaux ne sont que des machines biomécaniques complexes qui peuvent être construites.
Canard digestif dessiné par Jacques de Vaucanson (photo partagée par Scientific American/Wikipedia)
Ce n’est pas une idée complètement nouvelle, mais elle conduit à mettre l’accent sur les automates animaux, dont certains dépassent le cadre des considérations précédentes. Un exemple intéressant est le canard digestif, qui ressemble à un canard à bien des égards, mais le plus unique est qu'il mange de la nourriture granulaire et semble ensuite aller à la selle.
Pour le public moderne, il n’est pas surprenant que les automates ne digèrent pas réellement la nourriture, mais l’ingénieur français Jacques de Vaucanson a clairement utilisé cela pour poursuivre le réalisme primitif de la nature.
Il ne faut pas trop rire : de Vaucanson fut un pionnier dans de nombreux domaines (notamment l'invention du métier à tisser automatique et la construction du premier tour entièrement métallique), il construisit ce que l'on pense être le premier automate biomécanique, une flûte lecteur, il peut jouer douze chansons différentes. Il a également construit un joueur de tambourin. L'inspiration pour ces deux automates est venue du cours d'anatomie d'un chirurgien français.
C’était aussi l’époque des célèbres horlogers Pierre Jaquet-Droz et Henri Maillardet, qui créèrent certains des automates humanoïdes les plus impressionnants, capables de dessiner des images, de signer et d’écrire des messages simples.
Le milieu du XIXe siècle (environ 1860) jusqu'à environ 1910 était considéré comme « l'âge d'or des automates » (il existait même un livre du même nom), car la révolution industrielle a fait émerger un grand nombre de pièces mécaniques standardisées, et le nombre d’entreprises produisant des automates proliféra. Facile à fabriquer. Des milliers d’automates et d’oiseaux chanteurs mécaniques furent exportés dans le monde entier et restèrent populaires auprès des collectionneurs jusqu’à la veille de la Première Guerre mondiale.
Sans surprise, le dilemme économique mondial et les attitudes conservatrices provoquées par les tragédies destructrices des guerres mondiales ont modifié les priorités de l’Europe entière (l’un des centres de production d’automates), et la création d’automates ne s’applique plus à une pratique plus large. Même si elle n’a jamais complètement disparu en Europe, en Asie ou aux États-Unis d’Amérique, l’invention mécanique a cédé la place au côté artistique, car les progrès de l’électricité et des technologies de fabrication ont rendu les automates relativement faciles à produire.
Pendant un certain temps, les entreprises se concentraient soit sur la création d’œuvres d’art élégantes avec des automates, soit sur la fabrication d’appareils bon marché ressemblant à des jouets. Aujourd’hui, à l’ère d’Internet, nous assistons à une renaissance de ces projets parce que les gens sont à nouveau exposés aux aspects impressionnants mais intéressants des automates – vous pouvez trouver de nombreux exemples intéressants et bon marché sur Internet.
Bien que cela puisse être un peu frustrant pour ceux qui aiment le savoir-faire artistique et l’incroyable ingénierie des automates, le prix abordable permet aux gens d’entrer facilement dans le monde des principes d’ingénierie grâce à des automates intéressants.
Cela m'a permis de comprendre en détail comment des principes mécaniques simples se sont combinés pour créer certaines des inventions les plus spectaculaires de l'histoire.
Pour quiconque s’intéresse aujourd’hui aux automates haut de gamme, il est évident qu’une ingénierie extraordinaire peut être combinée à un savoir-faire artistique impressionnant pour atteindre des objectifs merveilleux. Mais même dans les exemples de la plus haute qualité, les principes de conduite des automates sont fondamentalement les mêmes que ceux utilisés depuis des siècles, car la plupart d'entre eux sont basés sur des principes mécaniques très simples pour générer du mouvement.
Je tiens à dire que 95 % des automates utilisent cinq principes mécaniques de base pour créer du mouvement, et ce n'est que dans de rares cas que des éléments utilisés ne correspondent pas à ces catégories. Les catégories sont les suivantes : roues, poulies, engrenages, cames et bielles. Si j’étais pointilleux, je pourrais combiner des roues, des poulies et des engrenages dans un groupe plus grand. Mais les actions qu'ils créent sont quelque peu différentes et peuvent être utilisées pour des actions uniques, restons donc fidèles aux cinq catégories générales.
Le premier est la roue. Dans de nombreux cas, il se déplace simplement sur un axe pour permettre à l'objet de tourner, ou crée un mouvement linéaire pour l'ensemble de la machine basé sur un automate, le conduit comme une voiture de tourisme ou un train, ou utilise des roues cachées pour créer des animaux. L'illusion de mouvement.
La roue peut être l’entraînement interne d’un autre mécanisme, ou simplement le dernier composant d’une chaîne mécanique. Un bon exemple de composant final étant une roue est une pendule à coucou, caractérisée par un anneau de caractère qui émerge de l'intérieur du corps de l'horloge, généralement fixé sur le côté d'une simple roue.
Les poulies sont l'évolution des roues car elles peuvent être lisses ou dentées et s'engrener avec des chaînes ou des courroies pour transmettre la rotation à des objets distants. En fonction du réglage, la poulie peut transmettre un mouvement de rotation selon un certain angle via une courroie flexible (que l'on trouve généralement sur diverses machines industrielles plus anciennes) et peut fournir une certaine protection contre les chocs au mécanisme.
Le changement de diamètre entre les deux poulies peut augmenter ou diminuer la vitesse, mais plus important encore, il peut réellement modifier la quantité de force appliquée. Cela résout le problème selon lequel l'entrée est trop faible pour déplacer directement de gros composants ou est trop puissante et doit être réduite pour protéger le mécanisme.
Dans un développement ultérieur, les engrenages sont essentiellement des poulies dentées, ils sont fabriqués avec une grande précision et peuvent être directement engrenés avec une autre poulie dentée.
Les premiers rapports étaient absolument imprécis. L'un des engrenages avait deux roues parallèles reliées par des tiges uniformément espacées. Ces roues engrenaient avec une seule roue qui dépassait de la jante au niveau de tiges régulièrement espacées. On les trouve dans les automates les plus anciens de la Chine ou de la Grèce antiques et constituent les principaux composants de certaines des grandes horloges les plus célèbres au monde.
Mais avec les progrès de la technologie et la meilleure compréhension de la géométrie des engrenages, les engrenages très précis que vous reconnaîtrez aujourd'hui ont vu le jour, qui peuvent transmettre des forces très importantes avec une grande précision et, comme les poulies, peuvent être utilisés pour modifier la vitesse, la force ou fournir des forces. un rapport de mécanisme de synchronisation précis (évidemment). L’invention des engrenages de précision a permis à des machines très complexes utilisant des leviers basiques d’atteindre leur plein potentiel.
La came est un autre mécanisme le plus ancien car, dans les termes les plus simples, il s’agit d’une roue avec un arbre excentrique. Cela produit un mouvement répétitif non conventionnel, qui peut être utilisé pour piloter un mouvement linéaire. Le principe de base utilise des roues de forme spéciale, généralement en forme de feuille circulaire ou d'escargot en spirale, avec un suiveur de came (un simple doigt ou une dent reposant sur la périphérie) pour convertir le mouvement en une autre roue ou bielle, formant ainsi un mouvement arrière et quatrième. Il peut s’agir d’un mouvement extrêmement basique ou extrêmement complexe, mais le principe est le même.
Le dernier élément constitutif est la bielle, qui comprend le suiveur de came, le levier et le bras pivotant de base. Ces structures sont très simples, mais ce sont en réalité les principales caractéristiques qui créent le mouvement dans les automates. La bielle est composée d'une tige qui tourne autour d'un seul axe, relie deux axes aux deux extrémités ou relie trois axes ou plus pour créer une trajectoire de mouvement complexe.
Heure de publication : 08 décembre 2021
