Automata: Déi magesch Mystère vun der antiker Welt, déi mechanesch Wonner vum Mëttelalter, déi modern Wonner vu Meeschterhandwierker. Gutt, genuch Alliteratioun.
Automata, automata, Roboter, automatesch Maschinn: All dës Wierder beschreiwen eng Klass vu Maschinnen, déi als relativ selbstbetribend ugesi ginn a virprogramméiert Funktiounen oder Operatiounen duerch eng Serie vu virbestëmmten mechanesche Instruktioune kënne maachen.
Side Note fir Grammatik Nerds: Automata an Automata si béid legal Plural Versioune vun automata; allerdéngs ass e "Valautomaten" eng Aart Cafeteria, déi ausgesäit wéi en Automat mat Iessen an engem Kabine , Et geet op wann eng Mënz agefouert gëtt.
Automata kënne verschidde Formen a Gréissten hunn, a kënne bal alles maachen wat d'Leit sech kënne virstellen an an e mechanesche System designen.
D'Automaten, op déi ech wëll fokusséieren, sinn e puer komplex Versiounen, mat deenen Dir kennt, wéi Kuckuckaueren (Villercher, déi aus der Dier erauskommen fir d'Zäit ze soen) oder einfach Déieren, handgekraaft Desktop-Spillsaachen (wéi Päerd, Villercher oder Fësch) ) an interessant Szenen.
Historesch Automaten enthalen Musekskëschte mat Figuren, Chirping Villercher, an héich komplex an genial mënschlech Figure vum Pierre Jaquet-Droz, déi Biller zeechnen, Ausdréck schreiwen oder musikalesch Instrumenter kreéieren.
Ech wäert méi Beispiller méi spéit aféieren, awer loosst eis als éischt d'Geschicht vun den Automaten vun Ufank un verstoen.
Smart Ingenieuren an Handwierker hu fir eng laang Zäit Automaten gebaut, an e puer Opzeechnunge koumen esou fréi wéi ongeféier 1000 v.
Leider sinn Beispiller aus antike Kulturen wéi China, Griicheland a Roum entweder vun der Geschicht vergiess ginn oder kënnen nëmmen duerch Text, Zeechnungen a Biller iwwerliewen. D'Leit kënnen den antike Antikythera-Mechanismus ëm 100 v.
Déi éischt Objete ginn normalerweis als reliéis Maschinnen erstallt fir d'Kraaft vu Leader ze weisen oder spirituell Erfarungen z'erwächen wann Dir helleg Plazen wéi Tempelen besicht. Wéi och ëmmer, och am éischten Joerhonnert AD huet den Held vum Alexander, bekannt fir seng Bäiträg zu Wëssenschaft, Mathematik an Ingenieur, e mechanescht Bühnespill erstallt mat Seeler, Knuet, Gears an aner einfache Maschinnen fir et fäerdeg ze maachen, wat angeblech 10 Minutte gedauert huet. .
Mat senger Expertise an der Hydraulik, Pneumatik a Mechanik huet den Hero Maschinnen erfonnt, déi zousätzlech zu Ënnerhalung Aufgaben ausféieren kënnen, wéi programméierbar selbstfahrend Weenchen, Automaten, Wandorganer a verschidde Krichsmaschinnen.
Dëst ass normalerweis déi parallel Geschicht vun Automaten: déi interessant Säit ass kombinéiert mat Erfindung an Ingenieur fir mechanesch Fortschrëtter op interessant an heiansdo magesch Weeër ze inspiréieren an ze weisen.
Ofhängeg vun der Zäit an der Plaz an der Geschicht, kënne superstitious Zivilisten Automaten mat Verdacht gesinn, well vill Leit keng éischt Hand Erfahrung mat esou Apparater hunn. Dëst bedeit datt d'Geschicht vun enger wonnerbarer Statu oder engem Wonner duerch d'Leit verbreet gëtt, awer tatsächlech ass et en genialt Apparat entworf fir eng mysteriéis Erfahrung ze imitéieren.
Am Mëttelalter hunn déi meescht vun der "westlecher" Welt d'Fäegkeeten an d'Wëssen verluer fir esou Maschinnen ze maachen. Byzantium an déi méi grouss arabesch Welt hunn d'Traditioune vun de Griichen (a méiglecherweis de Chinesen, dank dem Handel mam Fernen Osten) weidergefouert), ähnlech Maschinnen erstallt a Pabeieren geschriwwen, wéi "A Book on Ingenious Devices" am haitegen Irak ëm. 850 an.
D'Automaten erstallt vu muslimeschen Ingenieuren an Erfinder si wierklech onheemlech, Joerhonnerte méi fréi wéi vill berühmt westlech Beispiller. Den islamesche Golden Age tëscht 780 an 1260 AD war Zeien vun enger Explosioun vu wëssenschaftleche Fortschrëtter vergläichbar mat all Period an der Geschicht: si waren d'Fundament vun de meeschte westleche wëssenschaftleche Traditiounen.
Automaten aus Zäit a geographesch Regiounen enthalen Mënsch gemaachte Kreaturen wéi Wandstatuen, Schlaangen, Skorpiounen a Gesank Villercher, programméierbar Flutespiller, Boote mat "Véierpersounen" Roboterbänner, a méi praktesch Hänn - mat moderner Automatesch Wäschmaschinn mat Wäschmechanismus .
Bis dohinner kann China eng zweedausend-Joer Traditioun vun Automaten hunn, an et produzéiert Automaten, déi aus brullende Tiger, sangen Villercher, fléien Villercher a souguer komplexe Waasseruhren mat Zäitzuelnummeren zesummegesat sinn.
Et gi Beschreiwunge vun automatesche mechanesche Poppentheater, automateschen Orchesteren a mechanesche Draachen, fir e puer ze nennen. Leider, déi meescht vun de Saachen erstallt oder opgeholl goufen spéider vun der erobert Ming Dynastie an der Mëtt vum 14. Joerhonnert zerstéiert, wouduerch vill Saache vun der Geschicht vergiess ginn.
Obwuel et nach eng Traditioun vun automaten an e puer Deeler vun Europa, am 13. Joerhonnert, do war en erneiert Interessi vun Kreatiounen an Apparater entworf Touristen ze schocken, an dës Produiten an Apparater nach eng Kéier an Geriichter uechter Europa wossten.
Dës Zäit gëtt ugeholl datt se haaptsächlech vun de griichesche Texter beaflosst sinn, déi op Latäin an Italienesch iwwersat sinn, wat den Interessi un der Schafung vun antike Mathematiker an Erfinder stimuléiert huet. Déi berühmte Automata Renaissance ass während der Renaissance an der Opklärungszäit geschitt.
An der Vergaangenheet gouf d'Automatik Technologie duerch Hydraulik (Waasser), Pneumatik (Wand an Damp) oder Schwéierkraaft (duerch Gewiicht) ugedriwwen, wat d'Komplexitéit an d'Gréisst vun der Ausrüstung staark limitéiert huet. Ganz kleng a komplex Automaten erfuerderen d'Entstoe vun neien Technologien.
Mat der verbreeter Adoptioun vu méi fortgeschrattem Ingenieur, mathemateschen an technologesche Systemer (wéi Iwwerwaachung) a Metallurgesch Wëssenschaften (benotzt fir Quellen ze maachen), ass d'Fäegkeet fir wierklech komplex (a schéin) Maschinnen ze kreéieren.
Fir Honnerte vu Joer si mir agaangen, wat ech als de gëllenen Zäitalter vun den Automaten betruechten, wann e puer vun de bekanntste Beispiller nach existéieren. Et gi vill gutt Beispiller, a vill Leit kéinte mengen datt d'Konzept vun Automaten gréisstendeels aus där Ära ofgeleet ass.
Vum fréie 15. Joerhonnert bis de fréien 20. Joerhonnert hunn d'Automaten parallel mat Aueren, Aueren an industrielle Maschinnen entwéckelt, informell de Fortschrëtt vun der Innovatioun a mechanescher Erfindung verfollegen.
Japan a China sinn nach ëmmer staark an dëser Hisiicht, an och no der Turbulenzen vun der Dynastie ginn nach ëmmer wonnerbar Beispiller vun dëser Period entdeckt. A Japan huet d'Praxis vu mechanesche "karakuri" Marionetten eng laang Traditioun vu Mëtt 1660er bis Ufank vum 20. Joerhonnert.
Tool Hiersteller, Auermaacher, Schlässer, Erfinder a souguer Zauberer hunn e puer wierklech erstaunlech Automaten erstallt, obwuel se nach ëmmer ähnlech sinn wéi déi Honnerte bis Dausende vu Joer, awer elo méi kompakt a komplex.
Detail vun der Astronomescher Auer vun der Kathedral vu Strasbourg, Frankräich (Foto mat Hëllef vun Tangopaso/Wikipedia Commons)
D'Erfindung vun der moderner Kuckuckauer ass an dëser Period geschitt, déi sech aus de fréie Beispiller vu grousse Staduhren entwéckelt hunn, wou animéiert Personnagen a berühmte Maschinnen wéi déi astronomesch Aueren zu Stroossbuerg a Prag enthalen sinn. De vergëlltenen Hunn an der éischter Versioun vum bekannteste Kathedralelement vu Stroossbuerg, deen elo am Musée d'Art Dekoratioun vun der Stad läit, gëllt als den eelsten Automaten vun der Welt.
Ugedriwwe vum philosopheschen Denken vum René Descartes an aneren, sinn liewensgréisst a méi Miniaturmaschinne entstanen. Hien huet gegleeft datt Déieren nëmme komplex biomechanesch Maschinnen sinn, déi kënne gebaut ginn.
Digestive Duck gezeechent vum Jacques de Vaucanson (Foto gedeelt vu Scientific American/Wikipedia)
Dëst ass net eng ganz nei Iddi, awer et féiert zu engem Akzent op Déiereautomaten, vun deenen e puer iwwer den Ëmfang vu fréiere Considératiounen sinn. En interessant Beispill ass d'Verdauungsent, déi op vill Manéiere wéi eng Int ähnelt, awer déi eenzegaarteg ass datt et granulärt Iessen ësst an dann eng Darmbewegung schéngt.
Fir de modernen Zuschauer ass et net iwwerraschend datt d'Automaten net wierklech Liewensmëttel verdauen, mä de franséischen Ingenieur Jacques de Vaucanson huet dat kloer benotzt fir de primitive Realismus vun der Natur ze verfolgen.
Mir sollten net ze haart laachen: de Vaucanson war e Pionéier a ville Beräicher (och d'Erfindung vum automatesche Wëf an de Bau vun der éischter ganzmetall-Dréibänk), hien huet gebaut, wat gegleeft gëtt den éischte biomechaneschen Automat, eng Flute. Spiller, Et kann zwielef verschidde Lidder Leeschtung. Hien huet och en Tambourinspiller gebaut. D'Inspiratioun fir dës zwee Automate koum aus dem Anatomiekurs vun engem franséische Chirurg.
Dëst war och d'Ära vun de berühmte Uhrmacher Pierre Jaquet-Droz an Henri Maillardet, déi e puer vun den beandrockendsten humanoide Automaten erstallt hunn, déi Biller zeechnen, ënnerschreiwen an einfache Messagen schreiwen.
Joerhonnert (ongeféier 1860) bis ongeféier 1910 gouf als "Golden Alter vun den Automaten" ugesinn (et gouf souguer e Buch mam selwechten Numm), well d'industriell Revolutioun eng grouss Zuel vu standardiséierte mechanesche Deeler entstanen huet, an d'Zuel vun de Firmen, déi Automaten produzéieren, ass verbreet. Einfach ze fabrizéieren. Dausende vun Automaten a mechanesch Songbirds goufen iwwer d'Welt exportéiert, a si waren nach ëmmer populär bei Sammler bis den Virowend vum Éischte Weltkrich.
Net iwwerraschend, de globale wirtschaftlechen Dilemma an d'konservativ Haltung, déi duerch déi zerstéierend Tragedien vun de globale Kricher bruecht goufen, hunn d'Prioritéite vum ganzen Europa geännert (ee vun den Automatenproduktiounszentren), an d'Schafung vun Automaten gëllt net méi fir méi breet Praxis. Och wann et an Europa, Asien oder an den USA ni komplett verschwonnen ass, huet mechanesch Erfindung der artistescher Säit vun de Saachen Plaz gemaach, well Fortschrëtter an der Elektrizitéit an der Fabrikatiounstechnologie d'Automaten relativ einfach ze produzéieren hunn.
Fir eng Zäit hunn d'Firmen entweder fokusséiert fir elegant Konscht mat Automaten ze kreéieren oder op bëlleg Spillsaach-ähnlech Geräter ze maachen. Elo am Internetzäitalter hu mir eng Renaissance vun dëse Projete gesinn, well d'Leit erëm op déi beandrockend awer interessant Aspekter vun Automaten ausgesat sinn - Dir fannt vill interessant a bëlleg Beispiller um Internet.
Och wann et e bëssen frustréierend ass fir déi déi kënschtleresch Handwierk an onheemlech Ingenieur vun Automaten gär hunn, erlaabt de bezuelbare Präis d'Leit einfach an d'Welt vun den Ingenieursprinzipien duerch interessant Automaten anzeginn.
Dëst huet mir eng detailléiert Versteesdemech vun wéi einfach mechanesch Prinzipien kombinéiert fir e schafen e puer vun de spektakulärsten Erfindungen an Geschicht.
Fir jiddereen, deen haut op High-End Automaten opmierksam ass, ass et offensichtlech datt aussergewéinlech Ingenieur mat beandrockende artistesche Handwierk kombinéiert ka ginn fir wonnerbar Ziler z'erreechen. Awer och an den héchste Qualitéitsbeispiller sinn d'Prinzipien vum Fuerautomaten am Fong d'selwecht wéi déi, déi zënter Jorhonnerte benotzt ginn, well déi meescht vun hinnen op ganz einfache mechanesche Prinzipien baséieren fir Bewegung ze generéieren.
Ech wëll soen datt 95% vun den Automaten fënnef grondleeënd mechanesch Prinzipien benotze fir Bewegung ze kreéieren, an nëmmen a rare Fäll ginn Saache benotzt déi dës Kategorien net passen. D'Kategorien sinn wéi follegt: Rieder, Pulleys, Gears, Cams a Verbindungsstëbs. Wann ech e Stickler wier, kéint ech Rieder, Pulleys a Gears an eng méi grouss Grupp kombinéieren. Awer d'Aktiounen déi se kreéieren sinn e bëssen anescht a kënne fir eenzegaarteg Aktiounen benotzt ginn, also loosst eis un déi fënnef allgemeng Kategorien bleiwen.
Déi éischt ass d'Rad. A ville Fäll fiert se einfach op eng Achs fir den Objet ze rotéieren, oder schafft eng linear Bewegung fir déi ganz Maschinn op Basis vun engem Automat, fiert se wéi e Passagéierauto oder en Zuch, oder benotzt verstoppte Rieder fir Déieren ze kreéieren D'Illusioun vu Bewegung.
D'Rad kann den internen Fuert vun engem anere Mechanismus sinn, oder et kann just déi lescht Komponent an enger mechanescher Kette sinn. E gutt Beispill vun der Enn Komponent e Rad ass eng Kuckuckuck, déi duerch e Charakter Ring charakteriséiert ass, datt aus der bannenzeg vun der Auer Kierper entsteet, normalerweis un der Säit vun engem einfachen Rad verbonnen.
Pulleys sinn d'Evolutioun vu Rieder well se glat oder gezahnt kënne sinn a mat Ketten oder Gürtel passen fir Rotatioun op wäit Objeten ze vermëttelen. Ofhängeg vun der Astellung kann d'Rotatiounsbewegung an engem gewësse Wénkel duerch e flexiblen Gürtel iwwerdroen (normalerweis op verschiddenen eelere industrielle Maschinnen fonnt) a kann e puer Impaktschutz fir de Mechanismus ubidden.
D'Duerchmiesser Ännerung tëscht den zwou pulleys kann d'Vitesse Erhéijung oder erofgoen, mee méi wichteg, et kann eigentlech d'Quantitéit vun ugewandt Kraaft änneren. Dëst léist de Problem datt den Input ze schwaach ass fir direkt grouss Komponenten ze bewegen oder ze mächteg ass a muss reduzéiert ginn fir de Mechanismus ze schützen.
An enger Weiderentwécklung sinn d'Gears grondsätzlech gezahnte Pulleys, si si ganz präzis gemaach a kënnen direkt mat enger anerer Zännschierm gemëscht ginn.
Déi éischt Gears waren absolut ongenau. Ee vun de Gears haten zwee parallel Rieder mat gläichméissege Staang, déi se verbënnt. Dës Rieder hu mat engem eenzege Rad gemëscht, deen aus der Felge op gleichméisseg Staang erausgeet. Dës kënnen an den eelste Automaten am antike China oder Griicheland fonnt ginn, a sinn d'Haaptkomponente vun e puer vun de bekanntste grouss Aueren op der Welt.
Awer mam Fortschrëtt vun der Technologie an dem weidere Verständnis vun der Ganggeometrie sinn déi ganz präzis Gears, déi Dir haut erkennt, entstanen, déi ganz grouss Kräfte ganz präzis iwwerdroe kënnen, an, wéi Pulleys, kënne benotzt ginn fir Geschwindegkeet, Kraaft oder Provide ze änneren e genee timing Mechanismus Verhältnis (natierlech). D'Erfindung vu Präzisiounsgears erlaabt ganz komplex Maschinnen mat Basis Heber fir säi vollt Potenzial z'erreechen.
De Cam ass en aneren eelste Mechanismus well et am einfachsten e Rad mat engem exzentresche Schaft ass. Dëst produzéiert onkonventionell repetitive Bewegung, déi benotzt ka ginn fir linear Bewegung ze féieren. De Grondprinzip benotzt speziell geformte Rieder, normalerweis an der Form vun engem kreesfërmege Blat oder Spiralschleeke, mat engem Cam-Folger (en einfache Fanger oder Zänn, deen op der Peripherie riicht) fir d'Bewegung an en anert Rad oder Verbindungsstab ëmzewandelen, an domat A bilden. zréck an véiert Bewegung. Dëst kann eng extrem Basis oder extrem komplex Bewegung sinn, awer de Prinzip ass d'selwecht.
Déi lescht Bausteng ass d'Verbindungsstab, déi de Cam Follower, den Hiewel an de Basis Pivotarm enthält. Dës Strukture si ganz einfach, awer si sinn eigentlech d'Haaptmerkmale déi Bewegung an Automaten kreéieren. D'Verbindungsstab besteet aus enger Staang, déi ëm eng eenzeg Achs rotéiert, zwou Achsen op béide Enden verbënnt oder dräi oder méi Achsen verbënnt fir e komplexe Bewegungswee ze kreéieren.
Post Zäit: Dez-08-2021
