Automata: Misteri ajaib dunia purba, keajaiban mekanikal Zaman Pertengahan, keajaiban moden tukang mahir. Nah, aliterasi yang cukup.
Automata, automata, robot, mesin automatik: Semua perkataan ini menerangkan kelas mesin yang dianggap secara relatifnya beroperasi sendiri dan boleh melaksanakan fungsi atau operasi yang telah diprogramkan disebabkan oleh satu siri arahan mekanikal yang telah ditetapkan.
Nota sampingan untuk kutu buku tatabahasa: Automata dan automata ialah kedua-dua versi jamak undang-undang automata; walau bagaimanapun, "mesin layan diri" ialah sejenis kafeteria yang kelihatan seperti mesin layan diri dengan makanan di dalam bilik , Ia akan dibuka apabila syiling dimasukkan.
Automata boleh mempunyai pelbagai bentuk dan saiz, dan boleh melakukan hampir apa sahaja yang orang boleh bayangkan dan mereka bentuk ke dalam sistem mekanikal.
Automata yang ingin saya fokuskan ialah beberapa versi kompleks yang mungkin anda kenali, seperti jam cuckoo (burung keluar dari pintu untuk memberitahu masa) atau mainan meja haiwan yang mudah diputar dengan tangan (seperti kuda, burung atau ikan ) dan Adegan yang menarik.
Automata sejarah termasuk kotak muzik dengan patung, burung berkicau, dan figura manusia yang sangat kompleks dan hebat oleh Pierre Jaquet-Droz melukis gambar, menulis frasa atau bermain alat muzik ciptaan.
Saya akan memperkenalkan lebih banyak contoh kemudian, tetapi pertama-tama marilah kita memahami sejarah automata dari awal.
Jurutera dan tukang pintar telah membina automata untuk masa yang lama, dan beberapa rekod muncul seawal kira-kira 1000 SM, iaitu lebih daripada 3000 tahun yang lalu.
Malangnya, contoh daripada budaya purba seperti China, Greece dan Rom sama ada telah dilupakan oleh sejarah atau hanya boleh bertahan melalui teks, lukisan dan lukisan. Orang mungkin memasukkan mekanisme Antikythera purba sekitar 100 SM dalam perbincangan, tetapi kerana ini mungkin bukan mesin automatik, tetapi pengiraan dan kalkulator yang rumit, saya tidak akan memasukkannya di sini.
Objek terawal biasanya dicipta sebagai mesin keagamaan untuk menunjukkan kuasa pemimpin atau untuk membangkitkan pengalaman rohani ketika melawat tempat suci seperti kuil. Walau bagaimanapun, walaupun pada abad pertama Masihi, wira Alexander, yang terkenal dengan sumbangannya kepada sains, matematik, dan kejuruteraan, mencipta permainan pentas mekanikal menggunakan tali, simpulan, gear, dan mesin mudah lain untuk menyelesaikannya yang didakwa berlangsung selama 10 minit. .
Menggunakan kepakarannya dalam hidraulik, pneumatik dan mekanik, Hero mencipta mesin yang boleh melaksanakan tugas sebagai tambahan kepada hiburan, seperti troli pandu sendiri yang boleh diprogramkan, mesin layan diri, organ angin dan pelbagai mesin perang.
Ini biasanya sejarah selari automata: bahagian yang menarik digabungkan dengan ciptaan dan kejuruteraan untuk memberi inspirasi dan menunjukkan kemajuan mekanikal dengan cara yang menarik dan kadangkala ajaib.
Bergantung pada masa dan tempat dalam sejarah, orang awam yang percaya karut mungkin melihat automata dengan syak wasangka, kerana ramai orang tidak mempunyai pengalaman langsung dengan peranti sedemikian. Ini bermakna kisah tentang patung atau keajaiban akan tersebar ke seluruh orang ramai, tetapi sebenarnya ia adalah alat yang bijak yang direka untuk meniru pengalaman misteri.
Pada Zaman Pertengahan, kebanyakan dunia "Barat" kehilangan kemahiran dan pengetahuan untuk membuat mesin sedemikian. Byzantium dan dunia Arab yang lebih luas meneruskan tradisi orang Yunani (dan mungkin orang Cina, terima kasih kepada perdagangan dengan Timur Jauh) ), mencipta mesin yang serupa dan menulis kertas, seperti "A Book on Ingenious Devices" di Iraq kini sekitar 850 Masihi.
Automata yang dicipta oleh jurutera dan pencipta Muslim benar-benar luar biasa, berabad-abad lebih awal daripada banyak contoh Barat yang terkenal. Zaman Keemasan Islam antara 780 dan 1260 Masihi menyaksikan ledakan kemajuan saintifik yang setanding dengan mana-mana zaman dalam sejarah: mereka adalah asas kepada kebanyakan tradisi saintifik Barat.
Automata dari kawasan masa dan geografi termasuk makhluk buatan manusia seperti patung angin, ular, kala jengking dan burung nyanyian, pemain seruling boleh atur cara, bot dengan jalur robotik "empat orang", dan tangan yang lebih praktikal dengan mesin basuh automatik moden dengan mekanisme basuh. .
Pada masa itu, China mungkin mempunyai tradisi automata selama dua ribu tahun, dan ia menghasilkan automata yang terdiri daripada harimau mengaum, burung nyanyian, burung terbang, dan juga jam air yang kompleks dengan nombor ketepatan masa.
Terdapat penerangan tentang pertunjukan boneka mekanikal automatik, orkestra automatik dan naga mekanikal, untuk menamakan beberapa. Malangnya, kebanyakan perkara yang dicipta atau direkodkan kemudiannya dimusnahkan oleh Dinasti Ming yang ditakluki pada pertengahan abad ke-14, menyebabkan banyak perkara dilupakan oleh sejarah.
Walaupun masih terdapat tradisi automata di beberapa bahagian Eropah, pada abad ke-13, terdapat minat yang diperbaharui dalam ciptaan dan peranti yang direka untuk mengejutkan pelancong, dan produk serta peranti ini sekali lagi muncul di mahkamah di seluruh Eropah.
Masa ini dipercayai sebahagian besarnya dipengaruhi oleh teks Yunani yang diterjemahkan ke dalam bahasa Latin dan Itali, yang merangsang minat dalam penciptaan ahli matematik dan pencipta purba. Kebangkitan automata yang terkenal berlaku semasa era Renaissance dan Pencerahan.
Pada masa lalu, teknologi automata dikuasakan oleh hidraulik (air), pneumatik (angin dan wap), atau graviti (mengikut berat), yang sangat mengehadkan kerumitan dan saiz peralatan. Automata yang sangat kecil dan kompleks memerlukan kemunculan teknologi baharu.
Dengan penggunaan meluas sistem kejuruteraan, matematik dan teknologi yang lebih maju (seperti pembuatan jam) dan sains metalurgi (digunakan untuk membuat mata air), keupayaan untuk mencipta mesin yang benar-benar kompleks (dan cantik) telah berkembang.
Selama beratus-ratus tahun, kita telah memasuki apa yang saya anggap sebagai zaman keemasan automata, apabila beberapa contoh yang paling terkenal masih wujud. Terdapat banyak contoh yang baik, dan ramai orang mungkin berfikir bahawa konsep automata sebahagian besarnya berasal dari era itu.
Dari awal abad ke-15 hingga awal abad ke-20, automata berkembang selari dengan jam, jam tangan dan jentera perindustrian, secara tidak rasmi menjejaki kemajuan inovasi dan ciptaan mekanikal.
Jepun dan China masih kuat dalam hal ini, dan walaupun selepas pergolakan dinasti, contoh-contoh indah tempoh ini masih ditemui. Di Jepun, amalan boneka mekanikal "karakuri" mempunyai tradisi yang panjang dari pertengahan 1660-an hingga awal abad ke-20.
Pengeluar alatan, pembuat jam, tukang kunci, pencipta, dan juga ahli silap mata telah mencipta beberapa automata yang benar-benar menakjubkan, walaupun ia masih serupa dengan ratusan hingga ribuan tahun yang lalu, tetapi kini lebih padat dan kompleks.
Butiran Jam Astronomi Katedral Strasbourg, Perancis (Foto ihsan Tangopaso/Wikipedia Commons)
Penciptaan jam cuckoo moden berlaku dalam tempoh ini, yang mungkin telah berkembang daripada contoh awal jam bandar besar, di mana watak animasi terkandung dalam mesin terkenal seperti jam astronomi di Strasbourg dan Prague. Ayam jantan emas dalam versi pertama elemen katedral paling terkenal di Strasbourg, kini terletak di muzium seni hiasan di bandar ini, dianggap sebagai automata tertua di dunia.
Didorong oleh pemikiran falsafah René Descartes dan lain-lain, mesin bersaiz hidup dan lebih banyak mesin kecil telah muncul. Dia percaya bahawa haiwan hanyalah mesin biomekanik kompleks yang boleh dibina.
Itik pencernaan yang dilukis oleh Jacques de Vaucanson (foto dikongsi oleh Scientific American/Wikipedia)
Ini bukanlah idea yang sama sekali baru, tetapi ia membawa kepada penekanan pada automata haiwan, beberapa daripadanya berada di luar skop pertimbangan sebelumnya. Contoh yang menarik ialah itik penghadaman, yang menyerupai itik dalam banyak cara, tetapi yang paling unik ialah ia memakan makanan berbutir dan kemudiannya seolah-olah mempunyai pergerakan usus.
Bagi penonton moden, tidak menghairankan bahawa automata sebenarnya tidak mencerna makanan, tetapi jurutera Perancis Jacques de Vaucanson dengan jelas menggunakannya untuk mengejar realisme primitif alam semula jadi.
Kita tidak sepatutnya ketawa terlalu keras: de Vaucanson adalah perintis dalam banyak bidang (termasuk ciptaan mesin tenun automatik dan pembinaan mesin pelarik semua logam pertama), dia membina apa yang dipercayai sebagai automaton biomekanikal pertama, seruling pemain, Ia boleh memainkan dua belas lagu yang berbeza. Dia juga membina pemain rebana. Inspirasi untuk kedua-dua automata ini datang dari kursus anatomi seorang pakar bedah Perancis.
Ini juga merupakan era pembuat jam terkenal Pierre Jaquet-Droz dan Henri Maillardet, yang mencipta beberapa automata humanoid yang paling mengagumkan yang boleh Melukis gambar, menandatangani dan menulis mesej mudah.
Pertengahan abad kesembilan belas (kira-kira 1860) hingga kira-kira 1910 dianggap sebagai "zaman keemasan automata" (malah terdapat buku dengan nama yang sama), kerana revolusi perindustrian menyebabkan sejumlah besar bahagian mekanikal piawai muncul, dan bilangan syarikat yang menghasilkan automata semakin bertambah. Mudah untuk dihasilkan. Beribu-ribu burung lagu automata dan mekanikal telah dieksport ke seluruh dunia, dan ia masih popular di kalangan pengumpul sehingga menjelang Perang Dunia Pertama.
Tidak mengejutkan, dilema ekonomi global dan sikap konservatif yang ditimbulkan oleh tragedi perang global yang merosakkan telah mengubah keutamaan seluruh Eropah (salah satu pusat pengeluaran automata), dan penciptaan automata tidak lagi digunakan untuk amalan yang lebih luas. Walaupun ia tidak pernah hilang sepenuhnya di Eropah, Asia atau Amerika Syarikat, ciptaan mekanikal memberi laluan kepada aspek artistik, kerana kemajuan dalam teknologi elektrik dan pembuatan menjadikan automata agak mudah untuk dihasilkan.
Buat sementara waktu, syarikat sama ada tertumpu pada mencipta seni yang elegan dengan automata, atau membuat peranti murah seperti mainan. Kini dalam era Internet, kami telah melihat kebangkitan projek-projek ini kerana orang ramai terdedah semula kepada aspek automata yang mengagumkan tetapi menarik-anda boleh menemui banyak contoh yang menarik dan murah di Internet.
Walaupun ia mungkin agak mengecewakan bagi mereka yang menyukai ketukangan artistik dan kejuruteraan automata yang luar biasa, harga yang berpatutan membolehkan orang ramai memasuki dunia prinsip kejuruteraan dengan mudah melalui automata yang menarik.
Ini memberi saya pemahaman terperinci tentang bagaimana prinsip mekanikal mudah digabungkan untuk mencipta beberapa ciptaan paling hebat dalam sejarah.
Bagi sesiapa yang memberi perhatian kepada automata mewah hari ini, jelas sekali bahawa kejuruteraan yang luar biasa boleh digabungkan dengan ketukangan artistik yang mengagumkan untuk mencapai matlamat yang indah. Tetapi walaupun dalam contoh berkualiti tinggi, prinsip memandu automata pada asasnya adalah sama seperti yang digunakan selama berabad-abad, kerana kebanyakannya adalah berdasarkan prinsip mekanikal yang sangat mudah untuk menjana gerakan.
Saya ingin mengatakan bahawa 95% automata menggunakan lima prinsip mekanikal asas untuk mencipta gerakan, dan hanya dalam kes yang jarang berlaku, perkara yang digunakan tidak sesuai dengan kategori ini. Kategori tersebut adalah seperti berikut: roda, takal, gear, sesondol dan rod penyambung. Jika saya seorang stickler, saya boleh menggabungkan roda, takal dan gear ke dalam kumpulan yang lebih besar. Tetapi tindakan yang mereka buat agak berbeza dan boleh digunakan untuk tindakan unik, jadi mari kita berpegang kepada lima kategori umum.
Yang pertama ialah roda. Dalam kebanyakan kes, ia hanya memandu pada paksi untuk membolehkan objek berputar, atau mencipta gerakan linear untuk keseluruhan mesin berdasarkan automata, memandunya seperti kereta penumpang atau kereta api, atau menggunakan roda tersembunyi untuk mencipta haiwan Ilusi pergerakan.
Roda boleh menjadi pemacu dalaman mekanisme lain, atau ia boleh menjadi komponen terakhir dalam rantai mekanikal. Contoh yang baik bagi komponen akhir ialah sebuah roda ialah jam kukuk, yang dicirikan oleh cincin watak yang muncul dari bahagian dalam badan jam, biasanya dilekatkan pada sisi roda ringkas.
Takal ialah evolusi roda kerana ia boleh licin atau bergigi dan diikat dengan rantai atau tali pinggang untuk menghantar putaran ke objek yang jauh. Bergantung pada tetapan, takal boleh menghantar pergerakan putaran pada sudut tertentu melalui tali pinggang fleksibel (biasanya terdapat pada pelbagai mesin industri lama) dan boleh memberikan beberapa perlindungan hentaman untuk mekanisme tersebut.
Perubahan diameter antara dua takal boleh meningkatkan atau mengurangkan kelajuan, tetapi yang lebih penting, ia sebenarnya boleh mengubah jumlah daya yang dikenakan. Ini menyelesaikan masalah bahawa input terlalu lemah untuk menggerakkan komponen besar secara langsung atau terlalu berkuasa dan perlu dikurangkan untuk melindungi mekanisme.
Dalam perkembangan selanjutnya, gear pada asasnya adalah takal bergigi, ia dibuat dengan sangat tepat dan boleh disambung terus dengan takal bergigi yang lain.
Gear terawal sama sekali tidak tepat. Salah satu daripada gear mempunyai dua roda selari dengan jarak sekata rod menghubungkan mereka. Roda ini bercantum dengan satu roda yang menonjol dari rim pada jarak batang yang sama. Ini boleh ditemui dalam automata tertua di China atau Greece purba, dan merupakan komponen utama beberapa jam besar yang paling terkenal di dunia.
Tetapi dengan kemajuan teknologi dan pemahaman lanjut tentang geometri gear, gear yang sangat tepat yang anda akan kenali hari ini wujud, yang boleh menghantar daya yang sangat besar dengan sangat tepat, dan, seperti takal, boleh digunakan untuk menukar kelajuan, daya atau Menyediakan nisbah mekanisme pemasaan yang tepat (jelas). Penciptaan gear ketepatan membolehkan jentera yang sangat kompleks menggunakan tuas asas untuk mencapai potensi penuhnya.
Cam adalah satu lagi mekanisme tertua kerana, dalam istilah yang paling mudah, ia adalah roda dengan aci sipi. Ini menghasilkan gerakan berulang yang tidak konvensional, yang boleh digunakan untuk memacu gerakan linear. Prinsip asas menggunakan roda berbentuk khas, biasanya dalam bentuk daun bulat atau siput lingkaran, dengan pengikut cam (jari atau gigi mudah terletak di pinggir) untuk menukar gerakan kepada roda lain atau rod penyambung, dengan itu membentuk A pergerakan ke belakang dan keempat. Ini boleh menjadi pergerakan yang sangat asas atau sangat kompleks, tetapi prinsipnya adalah sama.
Blok binaan terakhir ialah rod penyambung, yang merangkumi pengikut sesondol, tuil, dan lengan pangsi asas. Struktur ini sangat mudah, tetapi ia sebenarnya adalah ciri utama yang mencipta pergerakan dalam automata. Rod penyambung terdiri daripada rod yang berputar mengelilingi satu paksi, menghubungkan dua paksi pada kedua-dua hujungnya, atau menghubungkan tiga atau lebih paksi untuk mencipta laluan gerakan yang kompleks.
Masa siaran: Dis-08-2021
