Automata: De magiske mysteriene i den antikke verden, de mekaniske underverkene i middelalderen, de moderne underverkene til mesterhåndverkere. Vel, nok allitterasjon.
Automata, automata, robot, automatic machine: Alle disse ordene beskriver en klasse av maskiner som anses som relativt selvbetjente og kan utføre forhåndsprogrammerte funksjoner eller operasjoner på grunn av en rekke forhåndsbestemte mekaniske instruksjoner.
Sidenotat for grammatikknerder: Automata og automata er begge juridiske flertallsversjoner av automata; En "automat" er imidlertid en slags kafeteria som ser ut som en salgsautomat med mat i et avlukke, den vil åpne seg når en mynt settes inn.
Automater kan ha ulike former og størrelser, og kan gjøre nesten alt som folk kan forestille seg og designe til et mekanisk system.
Automatene jeg vil fokusere på er noen komplekse versjoner som du kanskje er kjent med, for eksempel gjøkklokker (fugler som spretter ut av døren for å fortelle tiden) eller enkle stasjonære leker med håndsveiv dyr (som hester, fugler eller fisker) ) og interessante scener.
Historiske automater inkluderer musikkbokser med figurer, kvitrende fugler og svært komplekse og fantastiske menneskefigurer av Pierre Jaquet-Droz som tegner bilder, skriver fraser eller spiller musikkinstrumenter.
Jeg vil introdusere flere eksempler senere, men la oss først forstå historien til automater fra begynnelsen.
Smarte ingeniører og håndverkere har bygget automater i lang tid, og noen opptegnelser dukket opp så tidlig som rundt 1000 f.Kr., som er mer enn 3000 år siden.
Dessverre har eksempler fra eldgamle kulturer som Kina, Hellas og Roma enten blitt glemt av historien eller kan bare overleve gjennom tekst, tegninger og malerier. Folk kan inkludere den gamle Antikythera-mekanismen rundt 100 f.Kr. i diskusjonen, men siden dette kanskje ikke er en automatisk maskin, men en komplisert telling og kalkulator, vil jeg ikke ta den med her.
De tidligste gjenstandene lages vanligvis som religiøse maskiner for å vise ledernes makt eller for å fremkalle åndelige opplevelser når man besøker hellige steder som templer. Men selv i det første århundre e.Kr. skapte helten til Alexander, kjent for sine bidrag til vitenskap, matematikk og ingeniørkunst, et mekanisk scenespill ved å bruke tau, knuter, tannhjul og andre enkle maskiner for å fullføre det som angivelig varte i 10 minutter .
Ved å bruke sin ekspertise innen hydraulikk, pneumatikk og mekanikk, oppfant Hero maskiner som kan utføre oppgaver i tillegg til underholdning, som programmerbare selvkjørende vogner, salgsautomater, vindorganer og forskjellige krigsmaskiner.
Dette er vanligvis den parallelle historien til automater: den interessante siden kombineres med oppfinnelse og ingeniørkunst for å inspirere og vise frem mekanisk fremgang på interessante og noen ganger magiske måter.
Avhengig av tid og sted i historien, kan overtroiske sivile se på automater med mistenksomhet, fordi mange mennesker ikke har førstehåndserfaring med slike enheter. Dette betyr at historien om en mirakuløs statue eller mirakel vil spre seg gjennom mengden, men faktisk er det en genial enhet designet for å imitere en mystisk opplevelse.
I middelalderen mistet det meste av den "vestlige" verden ferdighetene og kunnskapen til å lage slike maskiner. Byzantium og den bredere arabiske verden fortsatte tradisjonene til grekerne (og muligens kineserne, takket være handel med Fjernøsten) ), skapte lignende maskiner og skrev papirer, som for eksempel "En bok om geniale enheter" i dagens Irak ca. 850 e.Kr.
Automatene skapt av muslimske ingeniører og oppfinnere er virkelig utrolige, århundrer tidligere enn mange kjente vestlige eksempler. Den islamske gullalderen mellom 780 og 1260 e.Kr. var vitne til en eksplosjon av vitenskapelig fremgang som kan sammenlignes med enhver periode i historien: de var grunnlaget for de fleste vestlige vitenskapelige tradisjoner.
Automater fra tid og geografiske områder inkluderer menneskeskapte skapninger som vindstatuer, slanger, skorpioner og syngende fugler, programmerbare fløytespillere, båter med "firemanns" robotbånd og mer praktiske hender med moderne automatisk vaskemaskin med vaskemekanisme .
Da kan Kina ha en to tusen år lang tradisjon med automater, og det produserer automater som består av brølende tigre, syngende fugler, flygende fugler og til og med komplekse vannklokker med tidtakingstall.
Det er beskrivelser av automatiske mekaniske dukketeater, automatiske orkestre og mekaniske drager, for å nevne noen. Dessverre ble de fleste ting som ble opprettet eller registrert senere ødelagt av det erobrede Ming-dynastiet på midten av 1300-tallet, noe som førte til at mange ting ble glemt av historien.
Selv om det fortsatt er en tradisjon for automater i enkelte deler av Europa, var det på 1200-tallet en fornyet interesse for kreasjoner og enheter designet for å sjokkere turister, og disse produktene og enhetene dukket igjen opp i domstoler over hele Europa.
Denne tiden antas å være i stor grad påvirket av de greske tekstene oversatt til latin og italiensk, noe som stimulerte interessen for skapelsen av gamle matematikere og oppfinnere. Den berømte automatrenessansen skjedde under renessansen og opplysningstiden.
Tidligere ble automatteknologi drevet av hydraulikk (vann), pneumatikk (vind og damp) eller tyngdekraft (etter vekt), noe som i stor grad begrenset kompleksiteten og størrelsen på utstyret. Svært små og komplekse automater krever fremveksten av nye teknologier.
Med den utbredte bruken av mer avanserte tekniske, matematiske og teknologiske systemer (som urmakeri) og metallurgisk vitenskap (brukes til å lage fjærer), har muligheten til å lage virkelig komplekse (og vakre) maskiner blomstret.
I hundrevis av år har vi gått inn i det jeg anser for å være automatens gullalder, da noen av de mest kjente eksemplene fortsatt eksisterer. Det er mange gode eksempler, og mange tror kanskje at begrepet automater i stor grad er avledet fra den tiden.
Fra begynnelsen av 1400-tallet til begynnelsen av 1900-tallet utviklet automater seg parallelt med klokker, klokker og industrimaskineri, og sporer uformelt fremdriften til innovasjon og mekanisk oppfinnelse.
Japan og Kina er fortsatt sterke i denne forbindelse, og selv etter dynastiets turbulens blir det fortsatt oppdaget fantastiske eksempler fra denne perioden. I Japan har praksisen med mekaniske "karakuri"-dukker en lang tradisjon fra midten av 1660-tallet til begynnelsen av det 20. århundre.
Verktøyprodusenter, urmakere, låsesmeder, oppfinnere og til og med tryllekunstnere har skapt noen virkelig fantastiske automater, selv om de fortsatt ligner de hundrevis til tusenvis av år siden, men nå mer kompakte og komplekse.
Detalj av den astronomiske klokken i Strasbourg-katedralen, Frankrike (Foto med tillatelse fra Tangopaso/Wikipedia Commons)
Oppfinnelsen av den moderne gjøkklokken skjedde i løpet av denne perioden, som kan ha utviklet seg fra de tidlige eksemplene på store byklokker, der animerte figurer er inneholdt i kjente maskiner som de astronomiske klokkene i Strasbourg og Praha. Den forgylte hanen i den første versjonen av Strasbourgs mest kjente katedralelement, som nå ligger i byens museum for dekorativ kunst, regnes som verdens eldste automat.
Drevet av den filosofiske tenkningen til René Descartes og andre, har det dukket opp maskiner i naturlig størrelse og flere miniatyrer. Han mente at dyr bare er komplekse biomekaniske maskiner som kan bygges.
Fordøyelsesand tegnet av Jacques de Vaucanson (bilde delt av Scientific American/Wikipedia)
Dette er ikke en helt ny idé, men det fører til en vektlegging av dyreautomater, hvorav noen ligger utenfor rekkevidden av tidligere betraktninger. Et interessant eksempel er fordøyelsesanden, som ligner en and på mange måter, men det mest unike er at den spiser granulær mat og deretter ser ut til å ha avføring.
For moderne publikum er det ikke overraskende at automaten faktisk ikke fordøyer mat, men den franske ingeniøren Jacques de Vaucanson brukte tydeligvis det til å forfølge naturens primitive realisme.
Vi bør ikke le for hardt: de Vaucanson var en pioner på mange felt (inkludert oppfinnelsen av den automatiske vevstolen og konstruksjonen av den første dreiebenken i helt metall), han bygde det som antas å være den første biomekaniske automaten, en fløyte spiller, kan den spille tolv forskjellige sanger. Han bygde også en tamburinspiller. Inspirasjonen til disse to automatene kom fra anatomikurset til en fransk kirurg.
Dette var også tiden for de kjente urmakerne Pierre Jaquet-Droz og Henri Maillardet, som skapte noen av de mest imponerende humanoide automatene som kunne tegne bilder, signere og skrive enkle meldinger.
Midten av det nittende århundre (ca. 1860) til rundt 1910 ble ansett for å være "automatens gullalder" (det var til og med en bok med samme navn), fordi den industrielle revolusjonen førte til at et stort antall standardiserte mekaniske deler dukket opp, og antallet selskaper som produserer automater økte. Enkel å produsere. Tusenvis av automater og mekaniske sangfugler ble eksportert over hele verden, og de var fortsatt populære blant samlere helt til før første verdenskrig.
Ikke overraskende har det globale økonomiske dilemmaet og de konservative holdningene forårsaket av de destruktive tragediene i globale kriger endret prioriteringene til hele Europa (et av automatproduksjonssentrene), og opprettelsen av automater gjelder ikke lenger for en bredere praksis. Selv om den aldri forsvant helt i Europa, Asia eller USA, ga mekaniske oppfinnelser plass til den kunstneriske siden av ting, fordi fremskritt innen elektrisitet og produksjonsteknologi gjorde automater relativt enkle å produsere.
En stund var bedrifter enten fokusert på å lage elegant kunst med automater, eller på å lage billige leketøyslignende enheter. Nå i internettalderen har vi sett en renessanse av disse prosjektene fordi folk blir gjeneksponert for de imponerende, men interessante sidene ved automater – du kan finne mange interessante og billige eksempler på Internett.
Selv om det kan være litt frustrerende for de som liker det kunstneriske håndverket og den utrolige konstruksjonen av automater, lar den rimelige prisen folk enkelt gå inn i en verden av ingeniørprinsipper gjennom interessante automater.
Dette ga meg en detaljert forståelse av hvordan enkle mekaniske prinsipper kombinert for å skape noen av de mest spektakulære oppfinnelsene i historien.
For alle som tar hensyn til avanserte automater i dag, er det åpenbart at ekstraordinær ingeniørkunst kan kombineres med imponerende kunstnerisk håndverk for å oppnå fantastiske mål. Men selv i eksemplene av høyeste kvalitet er prinsippene for å kjøre automater i utgangspunktet de samme som de som har vært brukt i århundrer, fordi de fleste av dem er basert på veldig enkle mekaniske prinsipper for å generere bevegelse.
Jeg vil si at 95 % av automatene bruker fem grunnleggende mekaniske prinsipper for å skape bevegelse, og kun i sjeldne tilfeller brukes ting som ikke passer til disse kategoriene. Kategoriene er som følger: hjul, trinser, gir, kam og koblingsstenger. Hvis jeg var en stikker, kunne jeg kombinere hjul, trinser og gir til en større gruppe. Men handlingene de lager er noe forskjellige og kan brukes til unike handlinger, så la oss holde oss til de fem generelle kategoriene.
Det første er hjulet. I mange tilfeller kjører den ganske enkelt på en akse for å la objektet rotere, eller skaper en lineær bevegelse for hele maskinen basert på en automat, kjører den som en personbil eller et tog, eller bruker skjulte hjul for å skape dyr Illusjonen av bevegelse.
Hjulet kan være den interne drivkraften til en annen mekanisme, eller det kan bare være den siste komponenten i en mekanisk kjede. Et godt eksempel på at endekomponenten er et hjul er en gjøkklokke, som er preget av en tegnring som kommer ut fra innsiden av klokkekroppen, vanligvis festet på siden av et enkelt hjul.
Remskiver er utviklingen av hjul fordi de kan være glatte eller tannede og gripe inn i kjeder eller belter for å overføre rotasjon til fjerne objekter. Avhengig av innstillingen kan remskiven overføre rotasjonsbevegelse i en viss vinkel gjennom et fleksibelt belte (vanligvis funnet på forskjellige eldre industrimaskiner) og kan gi en viss støtbeskyttelse for mekanismen.
Diameterendringen mellom de to trinsene kan øke eller redusere hastigheten, men enda viktigere, den kan faktisk endre mengden kraft som brukes. Dette løser problemet med at inngangen er for svak til å direkte flytte store komponenter eller er for kraftig og må reduseres for å beskytte mekanismen.
I en videreutvikling er tannhjulene i utgangspunktet tannhjul, de er laget meget nøyaktig og kan gripes direkte inn med en annen tannhjul.
De tidligste girene var helt unøyaktige. Ett av tannhjulene hadde to parallelle hjul med jevnt fordelte stenger som forbinder dem. Disse hjulene gikk i inngrep med et enkelt hjul som stakk ut fra felgen ved jevnt fordelte stenger. Disse finnes i de eldste automatene i det gamle Kina eller Hellas, og er hovedkomponentene i noen av de mest kjente store klokkene i verden.
Men med utviklingen av teknologi og den videre forståelsen av girgeometri, ble de svært presise tannhjulene du vil kjenne igjen i dag, som kan overføre veldig store krefter veldig nøyaktig, og, som trinser, kan brukes til å endre hastighet, kraft eller sørge for et presist tidsmekanismeforhold (selvsagt). Oppfinnelsen av presisjonsgir tillot svært komplekse maskiner ved hjelp av grunnleggende spaker for å nå sitt fulle potensial.
Kammen er en annen eldste mekanisme fordi det på enkleste vilkår er et hjul med en eksentrisk aksel. Dette produserer ukonvensjonelle repeterende bevegelser, som kan brukes til å drive lineær bevegelse. Grunnprinsippet bruker spesialformede hjul, vanligvis i form av et sirkulært blad eller spiralsnegl, med en kamfølger (en enkel finger eller tann som hviler på periferien) for å konvertere bevegelsen til et annet hjul eller koblingsstang, og derved danne A bakover og fjerde bevegelse. Dette kan være en ekstremt grunnleggende eller ekstremt kompleks bevegelse, men prinsippet er det samme.
Den siste byggesteinen er koblingsstangen, som inkluderer kamfølgeren, spaken og den grunnleggende svingarmen. Disse strukturene er veldig enkle, men de er faktisk hovedtrekkene som skaper bevegelse i automater. Vevstangen er sammensatt av en stang som roterer rundt en enkelt akse, forbinder to akser i begge ender, eller kobler sammen tre eller flere akser for å skape en kompleks bevegelsesbane.
Innleggstid: Des-08-2021
