Autómatas: os misterios máxicos do mundo antigo, as marabillas mecánicas da Idade Media, as marabillas modernas dos mestres artesáns. Ben, aliteración suficiente.
Autómatas, autómatas, robots, máquinas automáticas: todas estas palabras describen unha clase de máquinas que se consideran relativamente autónomas e que poden realizar funcións ou operacións preprogramadas debido a unha serie de instrucións mecánicas predeterminadas.
Nota para os nerds da gramática: os autómatas e os autómatas son versións xurídicas de autómatas; non obstante, unha "máquina expendedora" é unha especie de cafetería que semella unha máquina expendedora con comida nun cubículo , Abrirase cando se insira unha moeda.
Os autómatas poden ter varias formas e tamaños, e poden facer case calquera cousa que a xente poida imaxinar e deseñar nun sistema mecánico.
Os autómatas nos que quero centrarme son algunhas versións complexas coas que quizais esteas familiarizado, como os reloxos de cuco (os paxaros que saen da porta para dicir a hora) ou os simples xoguetes de escritorio que se manexan a man con animais (como cabalos, paxaros ou peixes). ) e escenas interesantes.
Os autómatas históricos inclúen caixas de música con figuriñas, paxaros que pian e figuras humanas moi complexas e impresionantes de Pierre Jaquet-Droz que debuxa imaxes, escribe frases ou crea instrumentos musicais.
Máis adiante introducirei máis exemplos, pero primeiro imos entender a historia dos autómatas dende o principio.
Os enxeñeiros e artesáns intelixentes levan moito tempo construíndo autómatas, e algúns rexistros apareceron xa preto do 1000 a.C., que hai máis de 3000 anos.
Por desgraza, os exemplos de culturas antigas como China, Grecia e Roma foron esquecidos pola historia ou só poden sobrevivir a través de textos, debuxos e pinturas. A xente pode incluír o antigo mecanismo de Antikythera ao redor do 100 a. C. na discusión, pero como esta pode non ser unha máquina automática, senón unha calculadora e conta complicadas, non o incluirei aquí.
Os obxectos máis antigos adoitan ser creados como máquinas relixiosas para mostrar o poder dos líderes ou para evocar experiencias espirituais ao visitar lugares sagrados como os templos. Porén, mesmo no século I d. C., o heroe de Alexandre, coñecido polas súas contribucións á ciencia, ás matemáticas e á enxeñería, creou unha obra de teatro mecánica usando cordas, nós, engrenaxes e outras máquinas sinxelas para completala que supostamente durou 10 minutos. .
Usando a súa experiencia en hidráulica, pneumática e mecánica, Hero inventou máquinas que poden realizar tarefas ademais do entretemento, como carros programables de condución autónoma, máquinas expendedoras, órganos de vento e varias máquinas de guerra.
Esta é normalmente a historia paralela dos autómatas: o lado interesante combínase coa invención e a enxeñería para inspirar e mostrar o progreso mecánico de xeitos interesantes e ás veces máxicos.
Dependendo da época e do lugar da historia, os civís supersticiosos poden ver os autómatas con desconfianza, porque moitas persoas non teñen experiencia de primeira man con tales dispositivos. Isto significa que a historia dunha estatua milagreira ou milagre estenderase por toda a multitude, pero en realidade é un enxeñoso dispositivo deseñado para imitar unha experiencia misteriosa.
Na Idade Media, a maior parte do mundo "occidental" perdeu as habilidades e os coñecementos para fabricar tales máquinas. Bizancio e o mundo árabe máis amplo continuaron coas tradicións dos gregos (e posiblemente dos chineses, grazas ao comercio co Extremo Oriente) ), crearon máquinas similares e escribiron traballos, como "A Book on Ingenious Devices" no actual Iraq. 850 d.C.
Os autómatas creados por enxeñeiros e inventores musulmáns son verdadeiramente incribles, séculos antes que moitos exemplos occidentais famosos. A Idade de Ouro Islámica entre 780 e 1260 d. C. foi testemuña dunha explosión de progreso científico comparable a calquera período da historia: foron o fundamento da maioría das tradicións científicas occidentais.
Os autómatas do tempo e das rexións xeográficas inclúen criaturas creadas polo home como estatuas de vento, serpes, escorpións e paxaros cantores, tocadores de frautas programables, barcos con bandas robóticas de "catro persoas" e mans máis prácticas, cunha moderna lavadora automática con mecanismo de lavado. .
Para entón, China pode ter unha tradición de dous mil anos de autómatas, e está producindo autómatas compostos por tigres rugentes, paxaros cantores, paxaros voadores e mesmo complexos reloxos de auga con números de cronometraxe.
Hai descricións de espectáculos de títeres mecánicos automáticos, orquestras automáticas e dragóns mecánicos, por citar algúns. Por desgraza, a maioría das cousas creadas ou rexistradas foron despois destruídas pola conquistada dinastía Ming a mediados do século XIV, o que provocou que moitas cousas fosen esquecidas pola historia.
Aínda que nalgunhas partes de Europa aínda existe unha tradición de autómatas, no século XIII renovouse o interese polas creacións e aparellos destinados a sorprender aos turistas, e estes produtos e aparellos apareceron de novo nos xulgados de toda Europa.
Crese que esta época está moi influenciada polos textos gregos traducidos ao latín e ao italiano, que estimularon o interese pola creación de matemáticos e inventores antigos. O famoso renacemento dos autómatas ocorreu durante a era do Renacemento e da Ilustración.
No pasado, a tecnoloxía dos autómatas accionaba por hidráulica (auga), pneumática (vento e vapor) ou por gravidade (por peso), o que limitaba moito a complexidade e o tamaño dos equipos. Os autómatas moi pequenos e complexos requiren a aparición de novas tecnoloxías.
Coa adopción xeneralizada de sistemas máis avanzados de enxeñería, matemáticos e tecnolóxicos (como a reloxería) e a ciencia metalúrxica (utilizada para facer resortes), a capacidade de crear máquinas verdadeiramente complexas (e fermosas) floreceu.
Durante centos de anos, entramos na que considero a idade de ouro dos autómatas, cando aínda existen algúns dos exemplos máis famosos. Hai moitos bos exemplos, e moita xente pode pensar que o concepto de autómatas deriva en gran parte desa época.
Desde principios do século XV ata principios do século XX, os autómatas desenvolvéronse en paralelo con reloxos, reloxos e maquinaria industrial, facendo un seguimento informal do progreso da innovación e da invención mecánica.
Xapón e China seguen sendo fortes neste sentido, e aínda despois da turbulencia da dinastía, aínda se están descubrindo exemplos marabillosos deste período. No Xapón, a práctica dos monicreques mecánicos "karakuri" ten unha longa tradición desde mediados da década de 1660 ata principios do século XX.
Os fabricantes de ferramentas, reloxeiros, cerralleiros, inventores e mesmo magos crearon uns autómatas verdadeiramente sorprendentes, aínda que aínda son similares aos de hai centos ou miles de anos, pero agora máis compactos e complexos.
Detalle do reloxo astronómico da catedral de Estrasburgo, Francia (Foto cortesía de Tangopaso/Wikipedia Commons)
Durante este período produciuse a invención do reloxo de cuco moderno, que puido evolucionar a partir dos primeiros exemplos dos reloxos das grandes cidades, onde os personaxes animados están contidos en máquinas famosas como os reloxos astronómicos de Estrasburgo e Praga. O galo dourado na primeira versión do elemento catedralicio máis famoso de Estrasburgo, agora situado no museo de artes decorativas da cidade, é considerado o autómata máis antigo do mundo.
Impulsados polo pensamento filosófico de René Descartes e outros, apareceron máquinas de tamaño natural e máis en miniatura. Cría que os animais son só máquinas biomecánicas complexas que se poden construír.
Pato dixestivo debuxado por Jacques de Vaucanson (foto compartida por Scientific American/Wikipedia)
Esta non é unha idea completamente nova, pero si leva a facer énfase nos autómatas animais, algúns dos cales están fóra do alcance das consideracións anteriores. Un exemplo interesante é o pato dixestivo, que se asemella a un pato en moitos aspectos, pero o máis singular é que come alimentos granulares e despois parece ter un movemento intestinal.
Para o público moderno, non é de estrañar que os autómatas non dixeran realmente os alimentos, pero o enxeñeiro francés Jacques de Vaucanson usou claramente iso para perseguir o realismo primitivo da natureza.
Non debemos rirnos moito: de Vaucanson foi pioneiro en moitos campos (incluíndo a invención do tear automático e a construción do primeiro torno totalmente metálico), construíu o que se cre o primeiro autómata biomecánico, unha frauta. reproductor, pode reproducir doce cancións diferentes. Tamén construíu unha pandereteira. A inspiración para estes dous autómatas veu do curso de anatomía dun cirurxián francés.
Esta foi tamén a época dos famosos reloxeiros Pierre Jaquet-Droz e Henri Maillardet, que crearon algúns dos autómatas humanoides máis impresionantes que podían debuxar, asinar e escribir mensaxes sinxelas.
Desde mediados do século XIX (sobre 1860) ata preto de 1910 considerouse a “idade de ouro dos autómatas” (incluso había un libro do mesmo nome), porque a revolución industrial fixo que xurdisen un gran número de pezas mecánicas estandarizadas, e proliferou o número de empresas produtoras de autómatas. Fácil de fabricar. Miles de autómatas e paxaros cantores mecánicos foron exportados por todo o mundo, e aínda eran populares entre os coleccionistas ata a véspera da Primeira Guerra Mundial.
Como era de esperar, o dilema económico global e as actitudes conservadoras provocadas polas traxedias destrutivas das guerras globais cambiaron as prioridades de toda Europa (un dos centros de produción de autómatas), e a creación de autómatas xa non se aplica a unha práctica máis ampla. Aínda que nunca desapareceu por completo en Europa, Asia ou Estados Unidos de América, a invención mecánica deu paso á parte artística das cousas, porque os avances na electricidade e na tecnoloxía de fabricación fixeron que os autómatas fosen relativamente fáciles de producir.
Durante un tempo, as empresas centráronse en crear arte elegante con autómatas ou en fabricar dispositivos baratos parecidos a xoguetes. Agora, na era de Internet, vimos un renacemento destes proxectos porque a xente está reexposta aos aspectos impresionantes pero interesantes dos autómatas; podes atopar moitos exemplos interesantes e baratos en Internet.
Aínda que pode ser un pouco frustrante para aqueles aos que lles gusta a artesanía artística e a incrible enxeñería dos autómatas, o prezo accesible permite que as persoas entren facilmente no mundo dos principios da enxeñería a través de autómatas interesantes.
Isto deume unha comprensión detallada de como os principios mecánicos simples se combinaron para crear algúns dos inventos máis espectaculares da historia.
Para quen hoxe preste atención aos autómatas de gama alta, é obvio que se pode combinar unha enxeñería extraordinaria cunha artesanía artística impresionante para acadar obxectivos marabillosos. Pero mesmo nos exemplos de maior calidade, os principios de condución de autómatas son basicamente os mesmos que os utilizados durante séculos, porque a maioría deles baséanse en principios mecánicos moi sinxelos para xerar movemento.
Quero dicir que o 95% dos autómatas usan cinco principios mecánicos básicos para crear movemento, e só en casos raros úsanse cousas que non se axustan a estas categorías. As categorías son as seguintes: rodas, poleas, engrenaxes, levas e bielas. Se fose un stickler, podería combinar rodas, poleas e engrenaxes nun grupo máis grande. Pero as accións que crean son algo diferentes e pódense usar para accións únicas, así que imos limitarnos ás cinco categorías xerais.
O primeiro é a roda. En moitos casos, simplemente acciona nun eixe para permitir que o obxecto xire, ou crea un movemento lineal para toda a máquina baseado nun autómata, condúceo como un coche de pasaxeiros ou un tren, ou usa rodas ocultas para crear animais A ilusión de movemento.
A roda pode ser a unidade interna doutro mecanismo, ou pode ser só o compoñente final dunha cadea mecánica. Un bo exemplo de que o compoñente final é unha roda é un reloxo de cuco, que se caracteriza por un anel de carácter que emerxe do interior do corpo do reloxo, xeralmente unido ao lado dunha simple roda.
As poleas son a evolución das rodas porque poden ser lisas ou dentadas e engranarse con cadeas ou correas para transmitir a rotación a obxectos distantes. Dependendo da configuración, a polea pode transmitir o movemento de rotación nun certo ángulo a través dunha correa flexible (xeralmente atopada en varias máquinas industriais máis antigas) e pode proporcionar algunha protección contra impactos para o mecanismo.
O cambio de diámetro entre as dúas poleas pode aumentar ou diminuír a velocidade, pero o máis importante é que realmente pode cambiar a cantidade de forza aplicada. Isto resolve o problema de que a entrada é demasiado débil para mover directamente compoñentes grandes ou é demasiado potente e debe reducirse para protexer o mecanismo.
Nun desenvolvemento posterior, as engrenaxes son basicamente poleas dentadas, están feitas con moita precisión e pódense engranar directamente con outra polea dentada.
As primeiras marchas eran absolutamente inexactas. Unha das engrenaxes tiña dúas rodas paralelas con varillas uniformemente espaciadas que as conectaban. Estas rodas engranaron cunha soa roda que sobresaía do bordo en barras uniformemente espalladas. Estes pódense atopar nos autómatas máis antigos da antiga China ou Grecia, e son os principais compoñentes dalgúns dos grandes reloxos máis famosos do mundo.
Pero co avance da tecnoloxía e a comprensión máis profunda da xeometría das engrenaxes, xurdiron as engrenaxes moi precisas que recoñecerás hoxe, que poden transmitir forzas moi grandes con moita precisión e, como as poleas, poden usarse para cambiar a velocidade, forza ou proporcionar. unha relación precisa do mecanismo de temporización (obviamente). A invención das engrenaxes de precisión permitiu que unha maquinaria moi complexa que utiliza palancas básicas alcanzase todo o seu potencial.
A leva é outro mecanismo máis antigo porque, en termos máis sinxelos, é unha roda cun eixe excéntrico. Isto produce un movemento repetitivo non convencional, que se pode usar para impulsar o movemento lineal. O principio básico utiliza rodas de forma especial, xeralmente en forma de folla circular ou caracol espiral, cun seguidor de leva (un simple dedo ou dente que descansa na periferia) para converter o movemento noutra roda ou biela, formando así A retroceso e cuarto movemento. Este pode ser un movemento extremadamente básico ou extremadamente complexo, pero o principio é o mesmo.
O último bloque de construción é a biela, que inclúe o seguidor de leva, a panca e o brazo de pivote básico. Estas estruturas son moi sinxelas, pero en realidade son as principais características que crean movemento nos autómatas. A biela está composta por unha varilla que xira ao redor dun só eixe, conecta dous eixes en ambos os dous extremos ou conecta tres ou máis eixes para crear un camiño de movemento complexo.
Hora de publicación: Dec-08-2021
