オートマタ: 古代世界の魔法の謎、中世の機械の驚異、熟練した職人の現代の驚異。 まあ、頭韻は十分です。
オートマトン、オートマタ、ロボット、自動機械: これらの単語はすべて、比較的自己動作すると考えられ、一連の所定の機械的命令によって事前にプログラムされた機能や操作を実行できる機械のクラスを表します。
文法オタク向けの補足: Automata と automata はどちらも法的には automata の複数形です。 ただし、「自動販売機」とは、個室の中に食べ物が入った自動販売機のような食堂の一種で、コインを入れると自動で開きます。
オートマトンはさまざまな形や大きさを持つことができ、人間が想像して機械システムとして設計できることのほとんどすべてを行うことができます。
私が注目したいオートマトンは、鳩時計 (時間を知らせるためにドアから飛び出す鳥) や単純な動物の手回し式卓上おもちゃ (馬、鳥、魚など) など、皆さんがよく知っているいくつかの複雑なバージョンです。 ）と興味深いシーン。
歴史的なオートマタには、ピエール ジャケ ドローが絵を描いたり、フレーズを書いたり、楽器を演奏したりして作成した、置物付きのオルゴール、鳥のさえずり、非常に複雑で素晴らしい人物像が含まれます。
後で他の例を紹介しますが、まずはオートマトンの歴史を最初から理解しましょう。
賢明な技術者や職人たちは長い間オートマタを構築しており、3000 年以上前の紀元前 1000 年頃にはいくつかの記録が現れています。
悲しいことに、中国、ギリシャ、ローマなどの古代文化の例は、歴史から忘れられているか、文章、絵、絵画によってのみ生き残ることができます。 紀元前 100 年頃の古代 アンティキティラ の機械を議論に含める人もいるかもしれませんが、これは自動機械ではなく、複雑な計数と計算機である可能性があるため、ここでは含めません。
初期のオブジェクトは通常、指導者の力を示したり、寺院などの神聖な場所を訪れたときに精神的な体験を呼び起こしたりするための宗教的な機械として作成されました。 しかし、紀元 1 世紀であっても、科学、数学、工学への貢献で知られるアレクサンダーの英雄は、ロープ、結び目、歯車、その他の単純な機械を使用して機械仕掛けの舞台劇を作成し、伝えられるところによれば 10 分間続いたとされています。 。
ヒーローは、油圧、空気圧、機械学の専門知識を活用して、プログラム可能な自動運転カート、自動販売機、管楽器、さまざまな戦争機械など、娯楽に加えてタスクを実行できる機械を発明しました。
これは通常、オートマトンの並行歴史です。興味深い側面が発明やエンジニアリングと組み合わされて、興味深い、時には魔法のような方法で機械の進歩を刺激し、誇示します。
歴史上の時と場所によっては、多くの人がそのような装置を実際に使った経験がないため、迷信深い民間人はオートマタを疑いの目で見るかもしれません。 これは、奇跡の像や奇跡の物語が群衆に広がることを意味しますが、実際には、それは神秘的な体験を模倣するように設計された巧妙な装置です。
中世には、「西洋」世界のほとんどがそのような機械を作る技術とノウハウを失いました。 ビザンチウムとより広いアラビア世界では、ギリシャ人（極東との貿易のおかげでおそらく中国人）の伝統が引き継がれ、同様の機械を作成し、現在のイラク周辺で「独創的な装置に関する本」のような論文を執筆しました。西暦850年。
イスラム教徒の技術者や発明家によって作成されたオートマタは、西洋の多くの有名な例よりも何世紀も早く、本当に信じられないほど優れています。 西暦 780 年から 1260 年までのイスラム黄金時代には、歴史上のどの時代にも匹敵する爆発的な科学的進歩が見られました。これらはほとんどの西洋科学伝統の基礎でした。
時代や地理的地域からのオートマトンには、風の彫像、ヘビ、サソリ、歌う鳥などの人工生物、プログラム可能なフルート奏者、「4人乗り」ロボットバンドを備えたボート、そしてより実用的な最新の洗浄機構を備えた自動洗濯機が含まれます。 。
その頃には、中国にはオートマタの 2,000 年の伝統があり、咆哮する虎、さえずる鳥、飛ぶ鳥からなるオートマタ、さらには時を刻む数字を備えた複雑な水時計さえも生産されている。
いくつか例を挙げると、自動機械人形劇、自動オーケストラ、機械ドラゴンなどの説明があります。 悲しいことに、作成または記録されたもののほとんどは、14 世紀半ばに征服された明王朝によって破壊され、多くのものが歴史から忘れ去られてしまいました。
ヨーロッパの一部の地域では今でもオートマタの伝統が残っていますが、13 世紀になると、観光客に衝撃を与えるように設計された創作物や装置に新たな関心が集まり、これらの製品や装置が再びヨーロッパ全土の法廷に登場しました。
この時代は、古代の数学者や発明家の創造への関心を刺激した、ラテン語とイタリア語に翻訳されたギリシャ語の文書の影響を大きく受けたと考えられています。 有名なオートマタのルネサンスは、ルネサンスと啓蒙時代に起こりました。
これまで、オートマタ技術は油圧 (水)、空気圧 (風と蒸気)、または重力 (重量による) を利用していたため、装置の複雑さとサイズが大幅に制限されていました。 非常に小さく複雑なオートマトンには、新しいテクノロジーの出現が必要です。
より高度な工学、数学、技術システム (時計製造など) と冶金科学 (バネの製造に使用) が広く採用されるようになり、真に複雑な (そして美しい) 機械を作成する能力が開花しました。
何百年もの間、私たちはオートマタの黄金時代と私が考える時代に入り、最も有名な例のいくつかがまだ存在しています。 好例は数多くあり、オートマタの概念もその時代に由来する部分が大きいと考える人も多いかもしれない。
15 世紀初頭から 20 世紀初頭にかけて、オートマタは時計、腕時計、産業機械と並行して発展し、非公式に技術革新と機械発明の進歩を追跡してきました。
日本と中国はこの点で依然として強く、王朝の動乱の後でもこの時代の素晴らしい例が発見されています。 日本では、からくり人形の実践は 1660 年代半ばから 20 世紀初頭までの長い伝統があります。
工具製造業者、時計製造業者、鍵屋、発明家、さらにはマジシャンさえも、数百年から数千年前のものと似ていますが、今ではよりコンパクトで複雑になった、本当に驚くべき自動人形を作成しました。
フランス、ストラスブール大聖堂の天文時計の詳細 (写真提供: Tangopaso/Wikipedia Commons)
現代の鳩時計の発明はこの時期に起こりました。これは、ストラスブールやプラハの天文時計などの有名な機械にアニメーションのキャラクターが含まれている、大都市時計の初期の例から発展したものと考えられます。 ストラスブールで最も有名な大聖堂の要素の最初のバージョンにある金色の雄鶏は、現在市の装飾美術館に所蔵されており、世界最古の自動人形と考えられています。
ルネ・デカルトらの哲学的思考により、等身大以上のミニチュアの機械が登場しました。 彼は、動物は構築可能な複雑な生体力学的機械にすぎないと信じていました。
ジャック・ド・ヴォーカンソンが描いた消化器系のアヒル（写真はScientific American/Wikipedia共有）
これは完全に新しいアイデアではありませんが、動物のオートマトンに重点を置くことになり、その一部は以前の考察の範囲を超えています。 興味深い例は、消化器系のアヒルで、多くの点でアヒルに似ていますが、最もユニークなのは、粒状の食べ物を食べて排便するように見えることです。
現代の観客にとって、オートマタが実際に食物を消化しないことは驚くべきことではありませんが、フランスの技術者ジャック・ド・ヴォーカンソンは明らかに自然の原始的なリアリズムを追求するためにそれを利用しました。
あまり笑いすぎてはいけません。ド・ヴォーカンソンは多くの分野の先駆者であり（自動織機の発明や最初の全金属製旋盤の製造など）、彼は最初の生体力学的自動機械であるフルートと考えられているものを作りました。プレーヤー、12 の異なる曲を再生できます。 彼はタンバリン奏者も作りました。 これら 2 つのオートマタのインスピレーションは、フランスの外科医の解剖学講座から生まれました。
この時代は、有名な時計師ピエール ジャケ ドローとアンリ マイヤルデの時代でもありました。彼らは、絵を描いたり、署名したり、簡単なメッセージを書いたりできる最も印象的な人型自動人形を作成しました。
19 世紀半ば (1860 年頃) から 1910 年頃は、産業革命により標準化された機械部品が多数登場したため、「オートマタの黄金時代」と考えられていました (同名の本もありました)。そしてオートマタを製造する会社の数が急増しました。 製造が簡単です。 何千ものオートマタや機械式鳴き鳥が世界中に輸出され、第一次世界大戦前夜までコレクターの間で人気がありました。
当然のことながら、世界戦争の破壊的な悲劇によってもたらされた世界経済のジレンマと保守的な態度により、ヨーロッパ全体（オートマタ生産の中心地の一つ）の優先順位が変わり、オートマタの作成はもはや広範な実践には当てはまらない。 ヨーロッパ、アジア、アメリカ合衆国で機械が完全に消えることはありませんでしたが、電気と製造技術の進歩によりオートマトンの製造が比較的容易になったため、機械の発明は物事の芸術的な側面に取って代わられました。
しばらくの間、企業はオートマタを使ってエレガントなアートを作成するか、安価なおもちゃのようなデバイスを作ることに重点を置いていました。 インターネット時代の今、人々はオートマトンの印象的で興味深い側面に再びさらされているため、これらのプロジェクトの復活が見られます。インターネット上では、興味深く安価な例がたくさん見つかります。
オートマトンの芸術的な職人技や驚くべきエンジニアリングが好きな人にとっては少しイライラするかもしれませんが、手頃な価格なので、人々は興味深いオートマトンを通じてエンジニアリング原理の世界に簡単に入ることができます。
これにより、単純な機械原理がどのように組み合わされて歴史上最も素晴らしい発明が生み出されたのかを詳しく理解することができました。
今日ハイエンドのオートマタに注目している人なら誰でも、並外れたエンジニアリングを印象的な芸術的な職人技と組み合わせることで、素晴らしい目標を達成できることは明らかです。 しかし、最高品質の例であっても、オートマトンの駆動原理は基本的に何世紀にもわたって使用されてきたものと同じです。オートマトンのほとんどは、動きを生成するための非常に単純な機械原理に基づいているためです。
私が言いたいのは、オートマトンの 95% は動作を作成するために 5 つの基本的な機械原理を使用しており、これらのカテゴリに当てはまらないものが使用されるのはまれなケースだけであるということです。 カテゴリは次のとおりです: ホイール、プーリー、ギア、カム、コネクティング ロッド。 私がこだわり派なら、車輪、滑車、歯車を組み合わせて、より大きなグループを作ることができます。 ただし、作成されるアクションは多少異なり、ユニークなアクションに使用できるため、5 つの一般的なカテゴリに固執しましょう。
1つ目は車輪です。 多くの場合、単に軸上で駆動して物体を回転させたり、オートマトンに基づいて機械全体の直線運動を作成したり、乗用車や電車のように運転したり、隠し車輪を使用して動物を作成したりすることができます。動きの。
ホイールは、別の機構の内部駆動装置である場合もあれば、機械チェーンの最後のコンポーネントである場合もあります。 端部コンポーネントが歯車である好例は鳩時計です。これは、時計本体の内側から現れる文字リングが特徴で、通常は単純な歯車の側面に取り付けられています。
滑車は車輪の進化形であり、滑らかな形状や歯付きのものがあり、チェーンやベルトとかみ合って遠くの物体に回転を伝えます。 設定に応じて、プーリーは柔軟なベルト (通常、さまざまな古い産業機械に見られる) を介して特定の角度で回転運動を伝達し、機構に衝撃保護を提供できます。
2 つのプーリー間の直径の変化により速度が増減しますが、さらに重要なのは、実際に加えられる力の量が変化する可能性があることです。 これにより、入力が弱すぎて大きなコンポーネントを直接動かすことができない、または入力が強すぎて機構を保護するために低減する必要があるという問題が解決されます。
さらなる開発では、ギアは基本的に歯付きプーリーであり、非常に正確に作られており、別の歯付きプーリーと直接噛み合うことができます。
初期の歯車はまったく不正確でした。 歯車の 1 つは、等間隔に配置されたロッドで接続された 2 つの平行なホイールを備えていました。 これらの車輪は、等間隔のロッドでリムから突き出た単一の車輪と噛み合いました。 これらは古代中国やギリシャの最古の自動人形に見られ、世界で最も有名ないくつかの大型時計の主要構成要素となっています。
しかし、技術の進歩と歯車の形状のさらなる理解により、今日あなたが認識している非常に正確な歯車が誕生し、非常に大きな力を非常に正確に伝達することができ、滑車と同様に、速度、力、または供給を変更するために使用することができます。 (当然のことですが) 正確なタイミングメカニズム比。 精密歯車の発明により、基本的なレバーを使用して非常に複雑な機械がその可能性を最大限に発揮できるようになりました。
カムも最も古い機構です。簡単に言えば、偏心したシャフトを備えたホイールです。 これにより、従来にない反復動作が生成され、直線動作の駆動に使用できます。 基本原理は、通常は円形の葉っぱや螺旋状のカタツムリの形をした特別な形状のホイールを使用し、カムフォロア (外周に載っている単純な指や歯) を使って動きを別のホイールやコネクティングロッドに変換し、それによって A を形成します。前後の動き。 これは非常に基本的な動きである場合もあれば、非常に複雑な動きである場合もありますが、原理は同じです。
最後の構成要素はコネクティング ロッドで、これにはカム フォロア、レバー、基本的なピボット アームが含まれます。 これらの構造は非常に単純ですが、実際にはオートマトンの動きを生み出す主要な機能です。 コネクティングロッドは、単一の軸を中心に回転するロッド、または両端で 2 つの軸を接続する、または 3 つ以上の軸を接続して複雑な運動経路を作成するロッドで構成されます。
投稿時間: 2021 年 12 月 8 日
