Automaten: de magische mysteries van de antieke wereld, de mechanische wonderen van de middeleeuwen, de moderne wonderen van meestervaklieden. Nou ja, genoeg alliteratie.
Automaten, automaten, robot, automatische machine: al deze woorden beschrijven een klasse machines die als relatief zelfwerkend worden beschouwd en die voorgeprogrammeerde functies of bewerkingen kunnen uitvoeren dankzij een reeks vooraf bepaalde mechanische instructies.
Kanttekening voor grammatica-nerds: automaten en automaten zijn beide legale meervoudsversies van automaten; Een “automaat” is echter een soort cafetaria die eruitziet als een automaat met voedsel in een hokje. Deze gaat open als er een munt wordt ingestoken.
Automaten kunnen verschillende vormen en maten hebben, en kunnen bijna alles doen wat mensen zich kunnen voorstellen en in een mechanisch systeem kunnen ontwerpen.
De automaten waarop ik me wil concentreren zijn enkele complexe versies die u misschien kent, zoals koekoeksklokken (vogels die de deur uitspringen om de tijd te vertellen) of eenvoudig met de hand aangedreven speelgoed voor op het bureau (zoals paarden, vogels of vissen). ) en interessante scènes.
Historische automaten omvatten speeldozen met beeldjes, tjilpende vogels en zeer complexe en ontzagwekkende menselijke figuren van Pierre Jaquet-Droz die afbeeldingen tekenen, zinnen schrijven of muziekinstrumenten bespelen.
Ik zal later meer voorbeelden introduceren, maar laten we eerst de geschiedenis van automaten vanaf het begin begrijpen.
Slimme ingenieurs en ambachtslieden bouwen al heel lang automaten, en sommige gegevens verschenen al rond 1000 voor Christus, wat meer dan 3000 jaar geleden is.
Helaas zijn voorbeelden uit oude culturen zoals China, Griekenland en Rome door de geschiedenis vergeten of kunnen ze alleen overleven door middel van tekst, tekeningen en schilderijen. Mensen kunnen het oude Antikythera-mechanisme rond 100 voor Christus in de discussie betrekken, maar aangezien dit misschien geen automatische machine is, maar een ingewikkelde tel- en rekenmachine, zal ik het hier niet opnemen.
De vroegste objecten zijn meestal gemaakt als religieuze machines om de macht van leiders te tonen of om spirituele ervaringen op te roepen bij het bezoeken van heilige plaatsen zoals tempels. Maar zelfs in de eerste eeuw na Christus creëerde de held van Alexander, bekend om zijn bijdragen aan de wetenschap, wiskunde en techniek, een mechanisch toneelstuk met behulp van touwen, knopen, tandwielen en andere eenvoudige machines om het te voltooien, dat naar verluidt 10 minuten duurde. .
Gebruikmakend van zijn expertise op het gebied van hydraulica, pneumatiek en mechanica, heeft Hero machines uitgevonden die naast entertainment ook taken kunnen uitvoeren, zoals programmeerbare zelfrijdende karren, verkoopautomaten, windorgels en verschillende oorlogsmachines.
Dit is meestal de parallelle geschiedenis van automaten: de interessante kant wordt gecombineerd met uitvindingen en techniek om mechanische vooruitgang op interessante en soms magische manieren te inspireren en te laten zien.
Afhankelijk van de tijd en plaats in de geschiedenis kunnen bijgelovige burgers automaten met argwaan bekijken, omdat veel mensen geen ervaring uit de eerste hand hebben met dergelijke apparaten. Dit betekent dat het verhaal van een wonderbaarlijk standbeeld of wonder zich door de menigte zal verspreiden, maar in feite is het een ingenieus apparaat dat is ontworpen om een mysterieuze ervaring na te bootsen.
In de Middeleeuwen verloor het grootste deel van de ‘westerse’ wereld de vaardigheden en kennis om dergelijke machines te maken. Byzantium en de bredere Arabische wereld zetten de tradities van de Grieken (en mogelijk de Chinezen, dankzij de handel met het Verre Oosten) voort), creëren soortgelijke machines en schrijven artikelen, zoals ‘A Book on Ingenious Devices’ in het huidige Irak rond 850 n.Chr.
De automaten die door moslimingenieurs en uitvinders zijn gemaakt, zijn werkelijk ongelooflijk, eeuwen eerder dan veel beroemde westerse voorbeelden. De Islamitische Gouden Eeuw tussen 780 en 1260 na Christus was getuige van een explosie van wetenschappelijke vooruitgang, vergelijkbaar met welke periode dan ook in de geschiedenis: zij vormden de basis van de meeste westerse wetenschappelijke tradities.
Automaten uit de tijd en geografische regio's omvatten door de mens gemaakte wezens zoals windstandbeelden, slangen, schorpioenen en zingende vogels, programmeerbare fluitspelers, boten met "vierpersoons" robotbanden en meer praktische handen - met moderne automatische wasmachine met wasmechanisme .
Tegen die tijd heeft China wellicht een tweeduizendjarige traditie van automaten, en produceert het automaten die bestaan uit brullende tijgers, zingende vogels, vliegende vogels en zelfs complexe waterklokken met tijdregistratie.
Er zijn beschrijvingen van automatische mechanische poppenshows, automatische orkesten en mechanische draken, om er maar een paar te noemen. Helaas werden de meeste dingen die zijn gemaakt of vastgelegd later vernietigd door de veroverde Ming-dynastie in het midden van de 14e eeuw, waardoor veel dingen door de geschiedenis zijn vergeten.
Hoewel er in sommige delen van Europa nog steeds een traditie van automaten bestaat, was er in de 13e eeuw een hernieuwde belangstelling voor creaties en apparaten die bedoeld waren om toeristen te choqueren, en deze producten en apparaten verschenen opnieuw in rechtbanken in heel Europa.
Aangenomen wordt dat deze tijd grotendeels is beïnvloed door de Griekse teksten die in het Latijn en Italiaans zijn vertaald, wat de belangstelling voor de creatie van oude wiskundigen en uitvinders stimuleerde. De beroemde automatenrenaissance vond plaats tijdens het tijdperk van de Renaissance en de Verlichting.
In het verleden werd de automaattechnologie aangedreven door hydraulica (water), pneumatiek (wind en stoom) of zwaartekracht (op basis van gewicht), waardoor de complexiteit en omvang van de apparatuur aanzienlijk werd beperkt. Zeer kleine en complexe automaten vereisen de opkomst van nieuwe technologieën.
Met de wijdverbreide acceptatie van meer geavanceerde technische, wiskundige en technologische systemen (zoals uurwerken) en metallurgische wetenschap (gebruikt om veren te maken), is het vermogen om werkelijk complexe (en mooie) machines te creëren tot bloei gekomen.
Honderden jaren lang zijn we in wat ik beschouw als de gouden eeuw van de automaten, waarin enkele van de beroemdste voorbeelden nog steeds bestaan. Er zijn veel goede voorbeelden, en veel mensen denken misschien dat het concept van automaten grotendeels uit die tijd stamt.
Van het begin van de 15e eeuw tot het begin van de 20e eeuw ontwikkelden automaten zich parallel met klokken, horloges en industriële machines, waarbij ze op informele wijze de voortgang van innovatie en mechanische uitvindingen volgden.
Japan en China zijn in dit opzicht nog steeds sterk, en zelfs na de turbulentie van de dynastie worden er nog steeds prachtige voorbeelden uit deze periode ontdekt. In Japan kent de praktijk van mechanische ‘karakuri’-poppen een lange traditie vanaf het midden van de jaren zestig tot het begin van de 20e eeuw.
Gereedschapsfabrikanten, horlogemakers, slotenmakers, uitvinders en zelfs goochelaars hebben een aantal werkelijk verbazingwekkende automaten gemaakt, hoewel ze nog steeds vergelijkbaar zijn met die van honderden tot duizenden jaren geleden, maar nu compacter en complexer.
Detail van de astronomische klok van de kathedraal van Straatsburg, Frankrijk (Foto met dank aan Tangopaso/Wikipedia Commons)
De uitvinding van de moderne koekoeksklok vond plaats tijdens deze periode, die mogelijk is voortgekomen uit de vroege voorbeelden van grote stadsklokken, waar geanimeerde karakters voorkomen in beroemde machines zoals de astronomische klokken in Straatsburg en Praag. De vergulde haan in de eerste versie van het beroemdste kathedraalelement van Straatsburg, nu gevestigd in het museum voor decoratieve kunst van de stad, wordt beschouwd als 's werelds oudste automaten.
Gedreven door het filosofische denken van René Descartes en anderen zijn levensgrote en meer miniatuurmachines verschenen. Hij geloofde dat dieren slechts complexe biomechanische machines zijn die gebouwd kunnen worden.
Spijsverteringseend getekend door Jacques de Vaucanson (foto gedeeld door Scientific American/Wikipedia)
Dit is geen geheel nieuw idee, maar het leidt wel tot een nadruk op dierlijke automaten, waarvan sommige buiten het bereik van eerdere overwegingen vallen. Een interessant voorbeeld is de spijsverteringseend, die in veel opzichten op een eend lijkt, maar het meest unieke is dat hij korrelig voedsel eet en dan een stoelgang lijkt te hebben.
Voor het moderne publiek is het niet verrassend dat de automaten eigenlijk geen voedsel verteren, maar de Franse ingenieur Jacques de Vaucanson heeft dat duidelijk gebruikt om het primitieve realisme van de natuur na te streven.
We moeten niet te hard lachen: de Vaucanson was een pionier op veel gebieden (waaronder de uitvinding van het automatische weefgetouw en de constructie van de eerste volledig metalen draaibank), hij bouwde wat vermoedelijk de eerste biomechanische automaat is, een fluit speler, kan twaalf verschillende nummers afspelen. Hij bouwde ook een tamboerijnspeler. De inspiratie voor deze twee automaten kwam uit de anatomiecursus van een Franse chirurg.
Dit was ook het tijdperk van de beroemde horlogemakers Pierre Jaquet-Droz en Henri Maillardet, die enkele van de meest indrukwekkende mensachtige automaten creëerden die afbeeldingen konden tekenen, ondertekenen en eenvoudige berichten konden schrijven.
Het midden van de negentiende eeuw (rond 1860) tot ongeveer 1910 werd beschouwd als de ‘gouden eeuw van de automaten’ (er bestond zelfs een boek met dezelfde naam), omdat de industriële revolutie ervoor zorgde dat een groot aantal gestandaardiseerde mechanische onderdelen ontstond. en het aantal bedrijven dat automaten produceerde, nam toe. Gemakkelijk te vervaardigen. Duizenden automaten en mechanische zangvogels werden over de hele wereld geëxporteerd en waren tot de vooravond van de Eerste Wereldoorlog nog steeds populair bij verzamelaars.
Het is niet verwonderlijk dat het mondiale economische dilemma en de conservatieve houding als gevolg van de destructieve tragedies van wereldoorlogen de prioriteiten van heel Europa (een van de automatenproductiecentra) hebben veranderd, en dat het creëren van automaten niet langer van toepassing is op de bredere praktijk. Hoewel mechanische uitvindingen in Europa, Azië en de Verenigde Staten van Amerika nooit helemaal verdwenen zijn, maakten ze plaats voor de artistieke kant van de zaak, omdat de vooruitgang op het gebied van elektriciteit en productietechnologie het maken van automaten relatief eenvoudig maakte.
Een tijdlang concentreerden bedrijven zich op het maken van elegante kunst met automaten, of op het maken van goedkope speelgoedachtige apparaten. Nu, in het internettijdperk, hebben we een renaissance van deze projecten gezien, omdat mensen opnieuw worden blootgesteld aan de indrukwekkende maar interessante aspecten van automaten; je kunt veel interessante en goedkope voorbeelden op internet vinden.
Hoewel het misschien een beetje frustrerend is voor degenen die houden van het artistieke vakmanschap en de ongelooflijke techniek van automaten, stelt de betaalbare prijs mensen in staat gemakkelijk de wereld van technische principes te betreden via interessante automaten.
Dit gaf me een gedetailleerd inzicht in hoe eenvoudige mechanische principes samen enkele van de meest spectaculaire uitvindingen uit de geschiedenis tot stand brachten.
Voor iedereen die tegenwoordig aandacht besteedt aan hoogwaardige automaten, is het duidelijk dat buitengewone techniek kan worden gecombineerd met indrukwekkend artistiek vakmanschap om prachtige doelen te bereiken. Maar zelfs in de voorbeelden van de hoogste kwaliteit zijn de principes van het aandrijven van automaten in principe dezelfde als die welke al eeuwenlang worden gebruikt, omdat de meeste gebaseerd zijn op zeer eenvoudige mechanische principes om beweging te genereren.
Ik wil zeggen dat 95% van de automaten vijf mechanische basisprincipes gebruiken om beweging te creëren, en slechts in zeldzame gevallen worden er dingen gebruikt die niet in deze categorieën passen. De categorieën zijn als volgt: wielen, katrollen, tandwielen, nokken en drijfstangen. Als ik een voorstander was, zou ik wielen, katrollen en tandwielen kunnen combineren tot een grotere groep. Maar de acties die ze maken zijn enigszins verschillend en kunnen worden gebruikt voor unieke acties, dus laten we ons bij de vijf algemene categorieën houden.
De eerste is het wiel. In veel gevallen rijdt het simpelweg op een as om het object te laten draaien, of creëert het een lineaire beweging voor de hele machine op basis van een automaat, drijft het aan als een personenauto of een trein, of gebruikt het verborgen wielen om dieren te creëren. van beweging.
Het wiel kan de interne aandrijving zijn van een ander mechanisme, of het kan slechts het laatste onderdeel van een mechanische ketting zijn. Een goed voorbeeld van het eindonderdeel dat een wiel is, is een koekoeksklok, die wordt gekenmerkt door een karakterring die uit de binnenkant van het kloklichaam naar voren komt, meestal bevestigd aan de zijkant van een eenvoudig wiel.
Katrollen zijn de evolutie van wielen omdat ze glad of getand kunnen zijn en in elkaar kunnen grijpen met kettingen of riemen om rotatie over te brengen op verre objecten. Afhankelijk van de instelling kan de katrol een rotatiebeweging onder een bepaalde hoek overbrengen via een flexibele riem (meestal te vinden op verschillende oudere industriële machines) en kan hij enige bescherming bieden tegen stoten voor het mechanisme.
De diameterverandering tussen de twee katrollen kan de snelheid verhogen of verlagen, maar wat nog belangrijker is, het kan feitelijk de hoeveelheid uitgeoefende kracht veranderen. Dit lost het probleem op dat de input te zwak is om grote componenten direct te verplaatsen of te krachtig is en moet worden verminderd om het mechanisme te beschermen.
In een verdere ontwikkeling zijn de tandwielen in principe getande poelies, ze zijn zeer nauwkeurig gemaakt en kunnen direct in aangrijping komen met een andere getande poelie.
De eerste versnellingen waren absoluut onnauwkeurig. Een van de tandwielen had twee parallelle wielen met gelijkmatig verdeelde stangen die ze met elkaar verbonden. Deze wielen grepen in een enkel wiel dat met gelijkmatig verdeelde stangen uit de velg stak. Deze zijn te vinden in de oudste automaten in het oude China en Griekenland, en zijn de belangrijkste componenten van enkele van de beroemdste grote klokken ter wereld.
Maar met de vooruitgang van de technologie en het verdere begrip van de tandwielgeometrie zijn de zeer precieze tandwielen ontstaan die u vandaag de dag zult herkennen, die zeer grote krachten zeer nauwkeurig kunnen overbrengen en, net als katrollen, kunnen worden gebruikt om de snelheid, kracht of kracht te veranderen. een precieze timingmechanismeverhouding (uiteraard). Door de uitvinding van precisietandwielen konden zeer complexe machines die basishefbomen gebruikten hun volledige potentieel bereiken.
De nok is een ander oudste mechanisme omdat het, in de eenvoudigste bewoordingen, een wiel is met een excentrische as. Dit levert onconventionele repetitieve bewegingen op, die kunnen worden gebruikt om lineaire bewegingen aan te drijven. Het basisprincipe maakt gebruik van speciaal gevormde wielen, meestal in de vorm van een rond blad of een spiraalvormige slak, met een nokvolger (een eenvoudige vinger of tand die op de omtrek rust) om de beweging om te zetten in een ander wiel of een drijfstang, waardoor een A ontstaat. achterwaartse en vierde beweging. Dit kan een uiterst basale of uiterst complexe beweging zijn, maar het principe is hetzelfde.
De laatste bouwsteen is de drijfstang, die de nokvolger, de hefboom en de basisdraaiarm omvat. Deze structuren zijn heel eenvoudig, maar het zijn eigenlijk de belangrijkste kenmerken die beweging in automaten creëren. De drijfstang bestaat uit een staaf die rond een enkele as roteert, twee assen aan beide uiteinden verbindt, of drie of meer assen verbindt om een complex bewegingspad te creëren.
Posttijd: 08-dec-2021
