Automāti: Senās pasaules maģiskie noslēpumi, viduslaiku mehāniskie brīnumi, mūsdienu meistaru brīnumi. Nu pietiek aliterācijas.
Automāti, automāti, robots, automātiskā iekārta: visi šie vārdi apraksta mašīnu klasi, kuras tiek uzskatītas par relatīvi patstāvīgām un var veikt iepriekš ieprogrammētas funkcijas vai darbības, pateicoties virknei iepriekš noteiktu mehānisku instrukciju.
Sānu piezīme gramatikas nerdiem: Automāti un automāti ir automātu likumīgas daudzskaitļa versijas; tomēr "tirdzniecības automāts" ir sava veida kafejnīca, kas izskatās kā tirdzniecības automāts ar ēdienu kabīnē. Tas atvērsies, kad tiks ievietota monēta.
Automātiem var būt dažādas formas un izmēri, un tie var darīt gandrīz jebko, ko cilvēki var iedomāties un izveidot mehāniskā sistēmā.
Automāti, uz kuriem es vēlos pievērst uzmanību, ir dažas sarežģītas versijas, kuras jūs, iespējams, pazīstat, piemēram, pulksteņi ar dzeguzi (putni, kas izlec no durvīm, lai norādītu laiku) vai vienkāršas ar dzīvniekiem darbināmas galda rotaļlietas (piemēram, zirgi, putni vai zivis ) un interesantas ainas.
Vēsturiskie automāti ietver mūzikas kastes ar figūriņām, čivinošiem putniem un Pjēra Žakē-Droza ļoti sarežģītas un satriecošas cilvēku figūras, kas zīmē attēlus, raksta frāzes vai spēlē mūzikas instrumentus.
Vēlāk es iepazīstināšu ar vairākiem piemēriem, bet vispirms ļaujiet mums saprast automātu vēsturi no sākuma.
Gudri inženieri un amatnieki ir veidojuši automātus jau ilgu laiku, un daži ieraksti parādījās jau aptuveni 1000. gadā pirms mūsu ēras, kas ir vairāk nekā pirms 3000 gadiem.
Diemžēl piemēri no senajām kultūrām, piemēram, Ķīnas, Grieķijas un Romas, ir vai nu aizmirsti vēsturē, vai arī var izdzīvot tikai ar tekstu, zīmējumiem un gleznām. Cilvēki var diskusijā iekļaut seno Antikythera mehānismu ap 100.g.pmē., bet tā kā šī varbūt nav automātiska mašīna, bet gan sarežģīta skaitīšana un kalkulators, tad šeit to neiekļaušu.
Agrākie objekti parasti tiek radīti kā reliģiskas mašīnas, lai parādītu līderu spēku vai izraisītu garīgu pieredzi, apmeklējot svētās vietas, piemēram, tempļus. Tomēr pat mūsu ēras pirmajā gadsimtā Aleksandra varonis, kurš bija pazīstams ar savu ieguldījumu zinātnē, matemātikā un inženierzinātnēs, izveidoja mehānisku skatuves lugu, izmantojot virves, mezglus, zobratus un citas vienkāršas mašīnas, lai pabeigtu to, kas, iespējams, ilga 10 minūtes. .
Izmantojot savas zināšanas hidraulikā, pneimatikā un mehānikā, Hero izgudroja mašīnas, kas var veikt uzdevumus papildus izklaidei, piemēram, programmējamus pašbraucošus ratiņus, tirdzniecības automātus, vēja ērģeles un dažādas kara mašīnas.
Parasti tā ir paralēla automātu vēsture: interesantā puse tiek apvienota ar izgudrojumu un inženieriju, lai iedvesmotu un parādītu mehānisko progresu interesantos un dažreiz maģiskos veidos.
Atkarībā no vēstures laika un vietas, māņticīgie civiliedzīvotāji uz automātiem var raudzīties ar aizdomām, jo daudziem nav tiešas pieredzes ar šādām ierīcēm. Tas nozīmē, ka stāsts par brīnumainu statuju vai brīnumu izplatīsies visā pūlī, taču patiesībā tā ir ģeniāla ierīce, kas paredzēta noslēpumainas pieredzes atdarināšanai.
Viduslaikos lielākā daļa “Rietumu” pasaules zaudēja prasmes un zināšanas, lai izgatavotu šādas mašīnas. Bizantija un plašākā arābu pasaule turpināja grieķu (un, iespējams, ķīniešu, pateicoties tirdzniecībai ar Tālajiem Austrumiem) tradīcijas, radīja līdzīgas mašīnas un raksta dokumentus, piemēram, “Grāmatu par ģeniālām ierīcēm” mūsdienu Irākā ap plkst. 850 AD.
Musulmaņu inženieru un izgudrotāju radītie automāti ir patiesi neticami, gadsimtiem agrāk nekā daudzi slaveni Rietumu piemēri. Islāma zelta laikmets no 780. gada līdz 1260. gadam pēc mūsu ēras bija liecinieks zinātnes progresam, kas ir salīdzināms ar jebkuru vēstures periodu: tie bija lielākās daļas Rietumu zinātnes tradīciju pamatā.
Automāti no laika un ģeogrāfiskiem reģioniem ietver cilvēku radītas radības, piemēram, vēja statujas, čūskas, skorpionus un dziedošus putnus, programmējamus flautas atskaņotājus, laivas ar “četru personu” robotu joslām un praktiskākas rokas ar modernu automātisko veļas mašīnu ar mazgāšanas mehānismu. .
Līdz tam laikam Ķīnā var būt divu tūkstošu gadu ilgas automātu tradīcijas, un tā ražo automātus, kas sastāv no rūkošiem tīģeriem, dziedošiem putniem, lidojošiem putniem un pat sarežģītiem ūdens pulksteņiem ar hronometra cipariem.
Ir apraksti par automātiskajām mehāniskajām leļļu izrādēm, automātiskajiem orķestriem un mehāniskajiem pūķiem. Diemžēl lielāko daļu radīto vai ierakstīto lietu vēlāk iznīcināja iekarotā Mingu dinastija 14. gadsimta vidū, kā rezultātā daudzas lietas vēsture aizmirsa.
Lai gan dažviet Eiropā joprojām pastāv automātu tradīcijas, 13. gadsimtā interese par tūristu šokēšanai radītiem darbiem un ierīcēm atkal parādījās, un šie izstrādājumi un ierīces atkal parādījās tiesās visā Eiropā.
Tiek uzskatīts, ka šo laiku lielā mērā ietekmējuši latīņu un itāļu valodā tulkotie grieķu teksti, kas rosināja interesi par seno matemātiķu un izgudrotāju radīšanu. Slavenā automātu renesanse notika renesanses un apgaismības laikmetā.
Agrāk automātu tehnoloģiju darbināja hidraulika (ūdens), pneimatika (vējš un tvaiks) vai gravitācija (pēc svara), kas ievērojami ierobežoja iekārtu sarežģītību un izmērus. Ļoti maziem un sarežģītiem automātiem ir nepieciešama jaunu tehnoloģiju rašanās.
Plaši izplatot progresīvākas inženiertehniskās, matemātiskās un tehnoloģiskās sistēmas (piemēram, pulksteņu izgatavošana) un metalurģijas zinātni (ko izmanto atsperu izgatavošanai), spēja radīt patiesi sarežģītas (un skaistas) mašīnas ir uzplaukusi.
Simtiem gadu mēs esam iegājuši tajā, ko es uzskatu par automātu zelta laikmetu, kad daži no slavenākajiem piemēriem joprojām pastāv. Ir daudz labu piemēru, un daudzi cilvēki varētu domāt, ka automātu jēdziens lielā mērā ir atvasināts no šī laikmeta.
No 15. gadsimta sākuma līdz 20. gadsimta sākumam automāti attīstījās paralēli pulksteņiem, pulksteņiem un rūpnieciskajām iekārtām, neoficiāli izsekojot inovāciju un mehānisko izgudrojumu gaitai.
Japāna un Ķīna joprojām ir spēcīgas šajā ziņā, un pat pēc dinastijas satricinājumiem joprojām tiek atklāti brīnišķīgi šī perioda piemēri. Japānā mehānisko “karakuri” leļļu praksei ir senas tradīcijas no 1660. gadu vidus līdz 20. gadsimta sākumam.
Instrumentu ražotāji, pulksteņu ražotāji, atslēdznieki, izgudrotāji un pat burvji ir radījuši patiešām pārsteidzošus automātus, lai gan tie joprojām ir līdzīgi tiem, kas bija pirms simtiem līdz tūkstošiem gadu, bet tagad ir kompaktāki un sarežģītāki.
Strasbūras katedrāles astronomiskā pulksteņa detaļa, Francija (Fotoattēlu sniedza Tangopaso/Wikipedia Commons)
Šajā periodā tika izgudrots modernais dzeguzes pulkstenis, kas, iespējams, ir attīstījies no agrīnajiem lielo pilsētu pulksteņu piemēriem, kur animācijas varoņi ir ietverti slavenās iekārtās, piemēram, astronomiskajos pulksteņos Strasbūrā un Prāgā. Apzeltītais gailis Strasbūras slavenākā katedrāles elementa pirmajā versijā, kas tagad atrodas pilsētas dekoratīvās mākslas muzejā, tiek uzskatīts par pasaulē vecāko automātu.
Renē Dekarta un citu filozofiskās domāšanas vadīti, ir parādījušās dabiskas izmēra un miniatūrākas mašīnas. Viņš uzskatīja, ka dzīvnieki ir tikai sarežģītas biomehāniskas mašīnas, kuras var uzbūvēt.
Gremošanas pīle, ko zīmējis Žaks de Vaukansons (foto, kuru kopīgojis Scientific American/Wikipedia)
Tā nav pilnīgi jauna ideja, taču tā liek uzsvaru uz dzīvnieku automātiem, no kuriem daži ir ārpus iepriekšējo apsvērumu darbības jomas. Interesants piemērs ir gremošanas pīle, kas daudzējādā ziņā atgādina pīli, bet unikālākais ir tas, ka tā ēd graudainu pārtiku un pēc tam šķiet, ka tai ir vēdera izeja.
Mūsdienu auditorijai nav pārsteidzoši, ka automāti faktiski nesagremo pārtiku, taču franču inženieris Žaks de Vaukansons to nepārprotami izmantoja, lai īstenotu primitīvo dabas reālismu.
Mums nevajadzētu pārāk smieties: de Vaukansons bija pionieris daudzās jomās (ieskaitot automātisko stelles izgudrojumu un pirmās metāla virpas uzbūvi), viņš uzbūvēja, domājams, pirmo biomehānisko automātu, flautu. atskaņotājs, tas var atskaņot divpadsmit dažādas dziesmas. Viņš arī uzbūvēja tamburīnu. Šo divu automātu iedvesma nāca no franču ķirurga anatomijas kursa.
Tas bija arī slaveno pulksteņmeistaru Pjēra Žakē-Droza un Henri Maillardet laikmets, kuri radīja dažus no iespaidīgākajiem humanoīdu automātiem, kas spēja zīmēt attēlus, parakstīties un rakstīt vienkāršus ziņojumus.
Deviņpadsmitā gadsimta vidus (apmēram 1860. gads) līdz aptuveni 1910. gads tika uzskatīts par “automātu zelta laikmetu” (bija pat tāda paša nosaukuma grāmata), jo rūpnieciskās revolūcijas rezultātā parādījās liels skaits standartizētu mehānisko detaļu, un palielinājās to uzņēmumu skaits, kas ražo automātus. Viegli ražot. Tūkstošiem automātu un mehānisko dziedātājputnu tika eksportēti visā pasaulē, un tos joprojām iecienīja kolekcionāri līdz pat Pirmā pasaules kara priekšvakaram.
Nav pārsteidzoši, ka globālo karu postošo traģēdiju radītā globālā ekonomiskā dilemma un konservatīvā attieksme ir mainījusi visas Eiropas (viena no automātu ražošanas centriem) prioritātes, un automātu izveide vairs neattiecas uz plašāku praksi. Lai gan tas nekad nav pilnībā izzudis Eiropā, Āzijā vai Amerikas Savienotajās Valstīs, mehāniskie izgudrojumi padevās lietu mākslinieciskajai pusei, jo elektrības un ražošanas tehnoloģiju attīstība padarīja automātus salīdzinoši viegli ražot.
Kādu laiku uzņēmumi bija vērsti vai nu uz elegantas mākslas radīšanu ar automātiem, vai arī uz lētu rotaļlietām līdzīgu ierīču izgatavošanu. Tagad interneta laikmetā mēs esam redzējuši šo projektu renesansi, jo cilvēki atkal tiek pakļauti iespaidīgajiem, bet interesantiem automātu aspektiem – internetā var atrast daudz interesantu un lētu piemēru.
Lai gan tas var būt nedaudz nomākts tiem, kam patīk automātu mākslinieciskā meistarība un neticamā inženierija, pieejamā cena ļauj cilvēkiem viegli iekļūt inženiertehnisko principu pasaulē, izmantojot interesantus automātus.
Tas man deva detalizētu izpratni par to, kā vienkārši mehāniskie principi apvienojās, lai radītu dažus no iespaidīgākajiem izgudrojumiem vēsturē.
Ikvienam, kurš šodien pievērš uzmanību augstākās klases automātiem, ir acīmredzams, ka neparastu inženieriju var apvienot ar iespaidīgu māksliniecisko meistarību, lai sasniegtu brīnišķīgus mērķus. Bet pat kvalitatīvākajos piemēros braukšanas automātu darbības principi būtībā ir tādi paši kā gadsimtiem ilgi lietotie, jo lielākā daļa no tiem ir balstīti uz ļoti vienkāršiem mehāniskiem principiem, lai radītu kustību.
Es gribu teikt, ka 95% automātu kustības radīšanai izmanto piecus mehāniskos pamatprincipus, un tikai retos gadījumos tiek izmantotas lietas, kas neatbilst šīm kategorijām. Kategorijas ir šādas: riteņi, skriemeļi, zobrati, izciļņi un klaņi. Ja es būtu uzlīmētājs, es varētu apvienot riteņus, skriemeļus un pārnesumus lielākā grupā. Taču to radītās darbības ir nedaudz atšķirīgas, un tās var izmantot unikālām darbībām, tāpēc pieturēsimies pie piecām vispārīgajām kategorijām.
Pirmais ir ritenis. Daudzos gadījumos tas vienkārši brauc pa asi, lai objekts varētu griezties, vai rada lineāru kustību visai mašīnai, pamatojoties uz automātu, vada to kā vieglo automašīnu vai vilcienu, vai izmanto slēptus riteņus, lai radītu dzīvniekus. kustību.
Ritenis var būt cita mehānisma iekšējā piedziņa, vai arī tā var būt tikai mehāniskās ķēdes pēdējā sastāvdaļa. Labs piemērs tam, ka gala sastāvdaļa ir ritenis, ir dzeguzes pulkstenis, kam raksturīgs rakstzīmju gredzens, kas parādās no pulksteņa korpusa iekšpuses un parasti piestiprināts vienkārša riteņa sāniem.
Skriemeļi ir riteņu evolūcija, jo tie var būt gludi vai zobaini un savienoti ar ķēdēm vai siksnām, lai pārnestu rotāciju uz attāliem objektiem. Atkarībā no iestatījuma skriemelis var pārraidīt rotācijas kustību noteiktā leņķī caur elastīgu siksnu (parasti atrodama dažādās vecākām rūpnieciskām iekārtām) un var nodrošināt mehānisma zināmu trieciena aizsardzību.
Diametra maiņa starp diviem skriemeļiem var palielināt vai samazināt ātrumu, bet vēl svarīgāk ir tas, ka tas faktiski var mainīt pielietotā spēka daudzumu. Tas atrisina problēmu, ka ievade ir pārāk vāja, lai tieši pārvietotu lielus komponentus, vai ir pārāk spēcīga, un tā ir jāsamazina, lai aizsargātu mehānismu.
Turpmākajā izstrādē zobrati pamatā ir zobrati, tie ir izgatavoti ļoti precīzi un var tikt tieši savienoti ar citu zoba skriemeli.
Agrākie pārnesumi bija absolūti neprecīzi. Vienam no zobratiem bija divi paralēli riteņi ar vienmērīgi izvietotiem stieņiem, kas tos savienoja. Šie riteņi ir savienoti ar vienu riteni, kas izvirzījās no loka pie vienmērīgi izvietotiem stieņiem. Tos var atrast vecākajos automātos Senajā Ķīnā vai Grieķijā, un tie ir galvenās sastāvdaļas dažiem no slavenākajiem lielajiem pulksteņiem pasaulē.
Taču, attīstoties tehnoloģijām un padziļinot izpratni par zobratu ģeometriju, ir radušies ļoti precīzi zobrati, kurus jūs šodien atpazīstat un kuri var ļoti precīzi pārnest ļoti lielus spēkus un, tāpat kā skriemeļi, var tikt izmantoti, lai mainītu ātrumu, spēku vai nodrošinātu. precīza laika mehānisma attiecība (protams). Precīzijas pārnesumu izgudrojums ļāva ļoti sarežģītām mašīnām, izmantojot pamata sviras, pilnībā izmantot savu potenciālu.
Izciļņa ir vēl viens vecākais mehānisms, jo vienkāršākā izteiksmē tas ir ritenis ar ekscentrisku vārpstu. Tas rada netradicionālu atkārtotu kustību, ko var izmantot lineāras kustības virzīšanai. Pamatprincipā tiek izmantoti īpašas formas riteņi, parasti apļveida lapas vai spirālveida gliemeža formā, ar izciļņa sekotāju (vienkāršs pirksts vai zobs, kas balstās uz perifēriju), lai pārveidotu kustību uz citu riteni vai savienojošo stieni, tādējādi veidojot A kustība atpakaļ un ceturtā. Tā var būt ārkārtīgi vienkārša vai ārkārtīgi sarežģīta kustība, taču princips ir vienāds.
Pēdējais celtniecības bloks ir savienojošais stienis, kas ietver izciļņa sekotāju, sviru un pamata šarnīra sviru. Šīs struktūras ir ļoti vienkāršas, bet patiesībā tās ir galvenās iezīmes, kas rada kustību automātos. Savienojošais stienis sastāv no stieņa, kas griežas ap vienu asi, savieno divas asis abos galos vai savieno trīs vai vairākas asis, lai izveidotu sarežģītu kustības ceļu.
Izlikšanas laiks: 08. decembris 2021
