Automati: čarobni misteriji antičkog svijeta, mehanička čuda srednjeg vijeka, moderna čuda majstora. Pa, dosta aliteracije.
Automati, automati, roboti, automatski stroji: sve ove riječi opisuju klasu strojeva koji se smatraju relativno samostalnim radom i mogu obavljati unaprijed programirane funkcije ili operacije zahvaljujući nizu unaprijed određenih mehaničkih uputa.
Dodatna napomena za štrebere o gramatici: automati i automati su pravne verzije automata u množini; međutim, "automat" je vrsta kafeterije koja izgleda kao automat s hranom u pregradi. Otvorit će se kada se ubaci novčić.
Automati mogu imati različite oblike i veličine i mogu učiniti gotovo sve što ljudi mogu zamisliti i oblikovati u mehanički sustav.
Automati na koje se želim usredotočiti su neke složene verzije koje su vam možda poznate, kao što su satovi s kukavicom (ptice koje iskaču iz vrata da bi pokazale vrijeme) ili jednostavne igračke za stolna računala koja se ručno pokreću (kao što su konji, ptice ili ribe) ) i zanimljive scene.
Povijesni automati uključuju glazbene kutije s figuricama, cvrkućućim pticama i vrlo složene i strašne ljudske figure Pierrea Jaquet-Droza koji crtaju slike, pišu fraze ili sviraju glazbene instrumente.
Kasnije ću predstaviti više primjera, ali prvo ćemo razumjeti povijest automata od početka.
Pametni inženjeri i obrtnici dugo su gradili automate, a neki zapisi pojavili su se već oko 1000 godina prije Krista, što je prije više od 3000 godina.
Nažalost, primjeri iz drevnih kultura poput Kine, Grčke i Rima ili su zaboravljeni u povijesti ili mogu preživjeti samo kroz tekst, crteže i slike. Ljudi bi mogli u raspravu uključiti drevni mehanizam s Antikitere oko 100. pr. Kr., ali budući da to možda nije automatski stroj, već komplicirano brojanje i kalkulator, neću ga ovdje uključiti.
Najraniji predmeti obično su stvoreni kao vjerski strojevi kako bi pokazali moć vođa ili evocirali duhovna iskustva prilikom posjeta svetim mjestima kao što su hramovi. Međutim, čak iu prvom stoljeću nove ere, Aleksandrov junak, poznat po svojim doprinosima znanosti, matematici i inženjerstvu, stvorio je mehaničku pozorišnu predstavu koristeći užad, čvorove, zupčanike i druge jednostavne strojeve kako bi je dovršio, a koja je navodno trajala 10 minuta .
Koristeći svoju stručnost u hidraulici, pneumatici i mehanici, Hero je izumio strojeve koji mogu obavljati zadatke uz zabavu, kao što su programabilna samovozeća kolica, automati za prodaju, orgulje za vjetar i razni ratni strojevi.
Ovo je obično paralelna povijest automata: zanimljiva strana kombinirana je s izumom i inženjerstvom kako bi nadahnula i pokazala mehanički napredak na zanimljive i ponekad magične načine.
Ovisno o vremenu i mjestu u povijesti, praznovjerni civili mogu automate gledati sa sumnjom, jer mnogi ljudi nemaju iskustva iz prve ruke s takvim uređajima. To znači da će se priča o čudesnom kipu ili čudu proširiti po mnoštvu, no zapravo je riječ o genijalnoj napravi koja je osmišljena da oponaša tajanstveno iskustvo.
U srednjem vijeku većina “zapadnog” svijeta izgubila je vještine i znanje za izradu takvih strojeva. Bizant i širi arapski svijet nastavili su tradiciju Grka (a možda i Kineza, zahvaljujući trgovini s Dalekim istokom)), stvaraju slične strojeve i pišu radove, poput “Knjige o genijalnim napravama” u današnjem Iraku oko 850. godine nove ere.
Automati koje su stvorili muslimanski inženjeri i izumitelji doista su nevjerojatni, stoljećima ranije od mnogih poznatih zapadnih primjera. Islamsko zlatno doba između 780. i 1260. godine posvjedočilo je eksploziji znanstvenog napretka usporedivom s bilo kojim razdobljem u povijesti: oni su bili temelj većine zapadnih znanstvenih tradicija.
Automati iz vremena i geografskih regija uključuju stvorenja koja je stvorio čovjek kao što su kipovi vjetra, zmije, škorpioni i ptice pjevice, programabilni svirači frule, čamci s "četveročlanim" robotskim bendovima i praktičnije ruke s modernom automatskom perilicom rublja s mehanizmom za pranje .
Do tada bi Kina mogla imati dvotisućljetnu tradiciju automata, i proizvodi automate sastavljene od tigrova koji riču, ptica pjeva, ptica koje lete, pa čak i složenih vodenih satova s brojevima za mjerenje vremena.
Postoje opisi automatskih mehaničkih lutkarskih predstava, automatskih orkestara i mehaničkih zmajeva, da spomenemo samo neke. Nažalost, većinu stvorenih ili snimljenih stvari kasnije je uništila pokorena dinastija Ming sredinom 14. stoljeća, zbog čega je povijest mnoge stvari zaboravila.
Iako u nekim dijelovima Europe još uvijek postoji tradicija automata, u 13. stoljeću ponovno se javlja interes za kreacije i naprave za šokiranje turista, te se ti proizvodi i naprave ponovno pojavljuju na sudovima diljem Europe.
Vjeruje se da je ovo vrijeme bilo pod velikim utjecajem grčkih tekstova prevedenih na latinski i talijanski, koji su potaknuli zanimanje za stvaralaštvo antičkih matematičara i izumitelja. Poznata renesansa automata dogodila se tijekom ere renesanse i prosvjetiteljstva.
U prošlosti je automatsku tehnologiju pokretala hidraulika (voda), pneumatika (vjetar i para) ili gravitacija (težina), što je uvelike ograničavalo složenost i veličinu opreme. Vrlo mali i složeni automati zahtijevaju pojavu novih tehnologija.
Širokim usvajanjem naprednijih inženjerskih, matematičkih i tehnoloških sustava (kao što je izrada satova) i metalurške znanosti (koja se koristi za izradu opruga), sposobnost stvaranja istinski složenih (i lijepih) strojeva je procvjetala.
Stotinama godina ušli smo u ono što ja smatram zlatnim dobom automata, kada neki od najpoznatijih primjera još postoje. Postoji mnogo dobrih primjera i mnogi bi ljudi mogli pomisliti da koncept automata uglavnom potječe iz tog doba.
Od ranog 15. stoljeća do početka 20. stoljeća, automati su se razvijali paralelno sa satovima, satovima i industrijskim strojevima, neformalno prateći napredak inovacija i mehaničkih izuma.
Japan i Kina su još uvijek jaki u tom pogledu, a čak i nakon turbulencija dinastije, još uvijek se otkrivaju prekrasni primjerci ovog razdoblja. U Japanu praksa mehaničkih "karakuri" lutaka ima dugu tradiciju od sredine 1660-ih do početka 20. stoljeća.
Proizvođači alata, urari, bravari, izumitelji, pa čak i mađioničari stvorili su neke doista nevjerojatne automate, iako su još uvijek slični onima prije nekoliko stotina do tisuća godina, ali sada su kompaktniji i složeniji.
Detalj astronomskog sata katedrale u Strasbourgu, Francuska (Fotografija zahvaljujući Tangopaso/Wikipedia Commons)
Izum modernog sata s kukavicom dogodio se u tom razdoblju, koji se možda razvio iz ranih primjera velikih gradskih satova, gdje su animirani likovi sadržani u poznatim strojevima kao što su astronomski satovi u Strasbourgu i Pragu. Pozlaćeni pijetao u prvoj verziji najpoznatijeg elementa katedrale u Strasbourgu, koji se sada nalazi u gradskom muzeju dekorativne umjetnosti, smatra se najstarijim automatom na svijetu.
Potaknuti filozofskim razmišljanjem Renéa Descartesa i drugih, pojavili su se strojevi u prirodnoj veličini i minijaturniji strojevi. Vjerovao je da su životinje samo složeni biomehanički strojevi koji se mogu izgraditi.
Digestivna patka koju je nacrtao Jacques de Vaucanson (fotografiju podijelio Scientific American/Wikipedia)
Ovo nije potpuno nova ideja, ali dovodi do naglašavanja životinjskih automata, od kojih su neki izvan dosega prethodnih razmatranja. Zanimljiv primjer je digestivna patka, koja na mnogo načina podsjeća na patku, no najjedinstvenije je to što jede zrnastu hranu, a zatim kao da ima stolicu.
Za modernu publiku nije iznenađujuće da automati zapravo ne probavljaju hranu, ali francuski inženjer Jacques de Vaucanson to je očito iskoristio kako bi slijedio primitivni realizam prirode.
Ne treba se previše smijati: de Vaucanson je bio pionir na mnogim poljima (uključujući izum automatskog tkalačkog stana i konstrukciju prvog tokarilišta za sve metale), izgradio je ono za što se vjeruje da je prvi biomehanički automat, flautu player, može reproducirati dvanaest različitih pjesama. Izgradio je i tamburaša. Inspiracija za ova dva automata došla je iz tečaja anatomije jednog francuskog kirurga.
To je također bilo doba slavnih urara Pierrea Jaquet-Droza i Henrija Maillardeta, koji su stvorili neke od najimpresivnijih humanoidnih automata koji su mogli crtati slike, potpisivati se i pisati jednostavne poruke.
Sredina devetnaestog stoljeća (oko 1860.) do oko 1910. smatralo se "zlatnim dobom automata" (postojala je čak i istoimena knjiga), jer je industrijska revolucija uzrokovala pojavu velikog broja standardiziranih mehaničkih dijelova, a broj tvrtki koje proizvode automate se umnožio. Jednostavan za proizvodnju. Tisuće automata i mehaničkih ptica pjevica izvezene su diljem svijeta, a bile su popularne među kolekcionarima sve do predvečerja Prvog svjetskog rata.
Ne iznenađuje da su globalna ekonomska dilema i konzervativni stavovi izazvani razornim tragedijama globalnih ratova promijenili prioritete cijele Europe (jednog od centara za proizvodnju automata), a stvaranje automata više nije u široj praksi. Iako nikada nije potpuno nestao u Europi, Aziji ili Sjedinjenim Američkim Državama, mehanički izum ustupio je mjesto umjetničkoj strani stvari, jer je napredak u elektricitetu i tehnologiji proizvodnje učinio automate relativno lakima za proizvodnju.
Neko su vrijeme tvrtke bile fokusirane ili na stvaranje elegantne umjetnosti s automatima ili na izradu jeftinih uređaja nalik igračkama. Sada, u doba interneta, vidjeli smo renesansu ovih projekata jer su ljudi ponovno izloženi impresivnim, ali zanimljivim aspektima automata - na internetu možete pronaći mnogo zanimljivih i jeftinih primjera.
Iako može biti pomalo frustrirajuće za one koji vole umjetničku izradu i nevjerojatno inženjerstvo automata, pristupačna cijena omogućuje ljudima da lako uđu u svijet inženjerskih principa kroz zanimljive automate.
To mi je dalo detaljno razumijevanje načina na koji su jednostavni mehanički principi u kombinaciji stvorili neke od najspektakularnijih izuma u povijesti.
Za svakoga tko danas obraća pažnju na vrhunske automate, očito je da se izvanredno inženjerstvo može kombinirati s impresivnom umjetničkom izradom kako bi se postigli prekrasni ciljevi. Ali čak iu primjerima najviše kvalitete, principi pogonskih automata u osnovi su isti kao oni koji se koriste stoljećima, jer se većina njih temelji na vrlo jednostavnim mehaničkim principima za generiranje gibanja.
Želim reći da 95% automata koristi pet osnovnih mehaničkih principa za stvaranje gibanja, a samo se u rijetkim slučajevima koriste stvari koje ne odgovaraju tim kategorijama. Kategorije su sljedeće: kotači, remenice, zupčanici, bregovi i klipnjače. Da sam ljepljivac, mogao bih spojiti kotače, remenice i zupčanike u veću grupu. Ali radnje koje stvaraju donekle su drugačije i mogu se koristiti za jedinstvene radnje, pa se zadržimo na pet općih kategorija.
Prvi je kotač. U mnogim slučajevima jednostavno se kreće oko osi kako bi omogućio rotaciju objekta ili stvara linearno gibanje za cijeli stroj na temelju automata, vozi ga poput osobnog automobila ili vlaka ili koristi skrivene kotače za stvaranje životinja Iluzija kretanja.
Kotač može biti unutarnji pogon drugog mehanizma ili može biti samo završna komponenta u mehaničkom lancu. Dobar primjer krajnje komponente koja je kotač je sat s kukavicom, kojeg karakterizira prsten s likom koji izlazi iz unutrašnjosti kućišta sata, obično pričvršćen na stranu jednostavnog kotača.
Koloturnici su evolucija kotača jer mogu biti glatki ili nazubljeni i povezani s lancima ili remenima za prijenos rotacije na udaljene objekte. Ovisno o postavci, remenica može prenijeti rotacijsko kretanje pod određenim kutom kroz fleksibilni remen (koji se obično nalazi na raznim starijim industrijskim strojevima) i može osigurati određenu zaštitu mehanizma od udara.
Promjena promjera između dvije remenice može povećati ili smanjiti brzinu, ali što je još važnije, ona zapravo može promijeniti količinu primijenjene sile. Ovo rješava problem da je ulaz preslab za izravno pomicanje velikih komponenti ili je presnažan i treba ga smanjiti kako bi se zaštitio mehanizam.
U daljnjem razvoju zupčanici su u osnovi nazubljene remenice, izrađene su vrlo precizno i mogu se direktno zahvatiti s drugom nazubljenom remenicom.
Najraniji zupčanici bili su apsolutno neprecizni. Jedan od zupčanika imao je dva paralelna kotača s ravnomjerno raspoređenim šipkama koje su ih povezivale. Ti su se kotači zahvaćali s jednim kotačem koji je stršio iz ruba na ravnomjerno raspoređenim šipkama. Oni se mogu pronaći u najstarijim automatima u staroj Kini ili Grčkoj, a glavni su dijelovi nekih od najpoznatijih velikih satova na svijetu.
Ali s napretkom tehnologije i daljnjim razumijevanjem geometrije zupčanika, nastali su vrlo precizni zupčanici koje ćete danas prepoznati, koji mogu vrlo precizno prenijeti vrlo velike sile i, poput remenica, mogu se koristiti za promjenu brzine, sile ili pružanja precizan omjer vremenskog mehanizma (očito). Izum preciznih zupčanika omogućio je vrlo složenim strojevima koji koriste osnovne poluge da ostvare svoj puni potencijal.
Breg je još jedan najstariji mehanizam jer je, najjednostavnije rečeno, to kotač s ekscentričnom osovinom. Ovo proizvodi nekonvencionalno ponavljajuće gibanje, koje se može koristiti za pokretanje linearnog gibanja. Osnovni princip koristi kotače posebnog oblika, obično u obliku kružnog lista ili spiralnog puža, s ekscentrom (jednostavnim prstom ili zubom koji se oslanja na periferiju) za pretvaranje gibanja u drugi kotač ili klipnjaču, čime se oblikuje A pokret unatrag i četvrti. Ovo može biti vrlo jednostavan ili vrlo složen pokret, ali princip je isti.
Posljednji građevni element je klipnjača, koja uključuje sljedbenik bregaste osovine, polugu i osnovnu zakretnu ruku. Ove strukture su vrlo jednostavne, ali one su zapravo glavne značajke koje stvaraju kretanje u automatima. Klipnjača se sastoji od šipke koja rotira oko jedne osi, povezuje dvije osi na oba kraja ili povezuje tri ili više osi kako bi stvorila složenu putanju gibanja.
Vrijeme objave: 8. prosinca 2021
