Automate: misterele magice ale lumii antice, minunile mecanice ale Evului Mediu, minunile moderne ale maeștrilor meșteri. Ei bine, destulă aliterație.
Automate, automate, robot, mașină automată: Toate aceste cuvinte descriu o clasă de mașini care sunt considerate relativ autonome și pot efectua funcții sau operații preprogramate datorită unei serii de instrucțiuni mecanice predeterminate.
Notă secundară pentru tocilarii gramaticali: Automatele și automatele sunt ambele versiuni legale la plural ale automatelor; totuși, un „automate” este un fel de cantină care arată ca un automat cu mâncare într-o cabină. Se va deschide atunci când este introdusă o monedă.
Automatele pot avea diferite forme și dimensiuni și pot face aproape orice lucru pe care oamenii își pot imagina și proiecta într-un sistem mecanic.
Automatele pe care vreau să mă concentrez sunt câteva versiuni complexe cu care s-ar putea să fii familiarizat, cum ar fi ceasurile cu cuc (păsări care ies pe ușă pentru a spune ora) sau simple jucării de birou cu manivelă (cum ar fi caii, păsările sau peștii). ) și Scene interesante.
Automatele istorice includ cutii muzicale cu figurine, păsări ciripit și figuri umane extrem de complexe și minunate de Pierre Jaquet-Droz care desenează imagini, scrie fraze sau cântă la crearea de instrumente muzicale.
Voi introduce mai multe exemple mai târziu, dar mai întâi să înțelegem istoria automatelor de la început.
Inginerii și meșterii inteligenți construiesc automate de mult timp, iar unele înregistrări au apărut încă din aproximativ 1000 î.Hr., adică acum mai bine de 3000 de ani.
Din păcate, exemplele din culturi antice precum China, Grecia și Roma au fost fie uitate de istorie, fie pot supraviețui doar prin text, desene și picturi. Oamenii pot include mecanismul antic Antikythera în jurul anului 100 î.Hr. în discuție, dar din moment ce aceasta nu este o mașină automată, ci un număr și un calculator complicat, nu îl voi include aici.
Cele mai vechi obiecte sunt de obicei create ca mașini religioase pentru a arăta puterea liderilor sau pentru a evoca experiențe spirituale atunci când vizitați locuri sacre, cum ar fi templele. Cu toate acestea, chiar și în secolul I d.Hr., eroul lui Alexandru, cunoscut pentru contribuțiile sale la știință, matematică și inginerie, a creat o piesă de teatru mecanică folosind funii, noduri, roți dințate și alte mașini simple pentru a o finaliza, care ar fi durat 10 minute. .
Folosindu-și experiența în hidraulică, pneumatică și mecanică, Hero a inventat mașini care pot îndeplini sarcini pe lângă divertisment, cum ar fi cărucioare programabile, automate, organe de vânt și diverse mașini de război.
Aceasta este de obicei istoria paralelă a automatelor: partea interesantă este combinată cu invenția și inginerie pentru a inspira și a arăta progresul mecanic în moduri interesante și uneori magice.
În funcție de timpul și locul din istorie, civilii superstițioși pot privi automate cu suspiciune, deoarece mulți oameni nu au experiență de primă mână cu astfel de dispozitive. Aceasta înseamnă că povestea unei statui miraculoase sau a unui miracol se va răspândi în mulțime, dar de fapt este un dispozitiv ingenios menit să imite o experiență misterioasă.
În Evul Mediu, cea mai mare parte a lumii „occidentale” și-a pierdut abilitățile și know-how-ul de a face astfel de mașini. Bizanțul și lumea arabă mai largă au continuat tradițiile grecilor (și posibil chinezilor, datorită comerțului cu Orientul Îndepărtat)), au creat mașini similare și au scris lucrări, cum ar fi „O carte despre dispozitive ingenioase” în Irakul de astăzi în jurul valorii de 850 d.Hr.
Automatele create de inginerii și inventatorii musulmani sunt cu adevărat incredibile, cu secole mai devreme decât multe exemple vestice celebre. Epoca de aur islamică între anii 780 și 1260 d.Hr. a fost martorul unei explozii a progresului științific comparabil cu orice perioadă din istorie: au fost fundamentul majorității tradițiilor științifice occidentale.
Automatele din timp și regiuni geografice includ creaturi create de om, cum ar fi statui de vânt, șerpi, scorpioni și păsări cântătoare, cântători de flaut programabili, bărci cu benzi robotizate pentru „patru persoane” și mâini mai practice, cu mașină de spălat automată modernă cu mecanism de spălat. .
Până atunci, China ar putea avea o tradiție de două mii de ani a automatelor și produce automate compuse din tigri care răcnesc, păsări cântătoare, păsări zburătoare și chiar ceasuri de apă complexe cu numere de cronometrare.
Există descrieri ale spectacolelor de păpuși mecanice automate, orchestre automate și dragoni mecanici, pentru a numi câteva. Din păcate, majoritatea lucrurilor create sau înregistrate au fost ulterior distruse de dinastia Ming cucerită la mijlocul secolului al XIV-lea, ceea ce a făcut ca multe lucruri să fie uitate de istorie.
Deși există încă o tradiție a automatelor în unele părți ale Europei, în secolul al XIII-lea, a existat un interes reînnoit pentru creațiile și dispozitivele menite să șocheze turiștii, iar aceste produse și dispozitive au apărut din nou în instanțele din toată Europa.
Se crede că această perioadă a fost influențată în mare măsură de textele grecești traduse în latină și italiană, care au stimulat interesul pentru crearea matematicienilor și inventatorilor antici. Faimoasa renaștere a automatelor a avut loc în perioada Renașterii și Iluminismului.
În trecut, tehnologia automatelor era alimentată de hidraulice (apă), pneumatică (vânt și abur) sau gravitație (în funcție de greutate), ceea ce limita foarte mult complexitatea și dimensiunea echipamentului. Automatele foarte mici și complexe necesită apariția de noi tehnologii.
Odată cu adoptarea pe scară largă a sistemelor de inginerie, matematice și tehnologice mai avansate (cum ar fi ceasornicaria) și a științei metalurgice (folosite pentru a face arcuri), capacitatea de a crea mașini cu adevărat complexe (și frumoase) a înflorit.
De sute de ani, am intrat în ceea ce consider a fi epoca de aur a automatelor, când încă există unele dintre cele mai cunoscute exemple. Există multe exemple bune și mulți oameni ar putea crede că conceptul de automată este în mare parte derivat din acea epocă.
De la începutul secolului al XV-lea până la începutul secolului al XX-lea, automatele s-au dezvoltat în paralel cu ceasurile, ceasurile și mașinile industriale, urmărind informal progresul inovației și invenției mecanice.
Japonia și China sunt încă puternice în acest sens și, chiar și după turbulențele dinastiei, se mai descoperă exemple minunate din această perioadă. În Japonia, practica păpușilor mecanice „karakuri” are o tradiție îndelungată de la mijlocul anilor 1660 până la începutul secolului al XX-lea.
Producătorii de scule, ceasornicarii, lăcătușii, inventatorii și chiar magicienii au creat niște automate cu adevărat uimitoare, deși sunt încă similare cu acelea de acum sute până la mii de ani, dar acum mai compacte și complexe.
Detaliu al Ceasului Astronomic al Catedralei din Strasbourg, Franța (Fotografie prin amabilitatea Tangopaso/Wikipedia Commons)
Invenția ceasului cu cuc modern a avut loc în această perioadă, care poate să fi evoluat din exemplele timpurii de ceasuri mari de oraș, unde personaje animate sunt conținute în mașini celebre, cum ar fi ceasurile astronomice din Strasbourg și Praga. Cocoșul aurit din prima versiune a celui mai faimos element de catedrală din Strasbourg, aflat acum în muzeul de arte decorative al orașului, este considerat cel mai vechi automat din lume.
Conduse de gândirea filozofică a lui René Descartes și a altora, au apărut mașini în mărime naturală și mai mult în miniatură. El credea că animalele sunt doar mașini biomecanice complexe care pot fi construite.
Rață digestivă desenată de Jacques de Vaucanson (fotografie distribuită de Scientific American/Wikipedia)
Aceasta nu este o idee complet nouă, dar duce la un accent pe automatele animalelor, dintre care unele depășesc domeniul de aplicare al considerațiilor anterioare. Un exemplu interesant este rața digestivă, care seamănă cu o rață în multe privințe, dar cel mai unic este că mănâncă hrană granulată și apoi pare să aibă o mișcare intestinală.
Pentru publicul modern, nu este de mirare că automatele nu digeră de fapt alimentele, dar inginerul francez Jacques de Vaucanson a folosit în mod clar acest lucru pentru a urmări realismul primitiv al naturii.
Nu ar trebui să râdem prea tare: de Vaucanson a fost un pionier în multe domenii (inclusiv inventarea răzătoarei automate și construcția primului strung integral din metal), el a construit ceea ce se crede a fi primul automat biomecanic, un flaut player, poate reda douăsprezece melodii diferite. Și-a construit și un tamburinist. Inspirația pentru aceste două automate a venit din cursul de anatomie al unui chirurg francez.
Aceasta a fost și epoca celebrilor ceasornicari Pierre Jaquet-Droz și Henri Maillardet, care au creat unele dintre cele mai impresionante automate umanoide care puteau să deseneze imagini, să semneze și să scrie mesaje simple.
Mijlocul secolului al XIX-lea (aproximativ 1860) până în jurul anului 1910 a fost considerat a fi „epoca de aur a automatelor” (a existat chiar și o carte cu același nume), deoarece revoluția industrială a făcut să apară un număr mare de piese mecanice standardizate, iar numărul companiilor producătoare de automate a proliferat. Usor de fabricat. Mii de automate și păsări cântătoare mecanice au fost exportate în întreaga lume și au fost încă populare printre colecționari până în ajunul primului război mondial.
Deloc surprinzător, dilema economică globală și atitudinile conservatoare generate de tragediile distructive ale războaielor globale au schimbat prioritățile întregii Europe (unul dintre centrele de producție a automatelor), iar crearea de automate nu se mai aplică unei practici mai largi. Deși nu a dispărut niciodată complet în Europa, Asia sau Statele Unite ale Americii, invenția mecanică a făcut loc laturii artistice a lucrurilor, deoarece progresele în electricitate și tehnologia de fabricație au făcut automatele relativ ușor de produs.
Pentru o vreme, companiile s-au concentrat fie pe crearea de artă elegantă cu automate, fie pe fabricarea de dispozitive ieftine asemănătoare jucăriilor. Acum, în era Internetului, am văzut o renaștere a acestor proiecte, deoarece oamenii sunt re-expuși la aspectele impresionante, dar interesante ale automatelor - puteți găsi multe exemple interesante și ieftine pe Internet.
Deși poate fi puțin frustrant pentru cei cărora le place măiestria artistică și ingineria incredibilă a automatelor, prețul accesibil permite oamenilor să intre cu ușurință în lumea principiilor ingineriei prin automate interesante.
Acest lucru mi-a oferit o înțelegere detaliată a modului în care principiile mecanice simple s-au combinat pentru a crea unele dintre cele mai spectaculoase invenții din istorie.
Pentru oricine care acordă atenție automatelor de ultimă generație astăzi, este evident că ingineria extraordinară poate fi combinată cu măiestria artistică impresionantă pentru a atinge obiective minunate. Dar chiar și în exemplele de cea mai înaltă calitate, principiile de conducere a automatelor sunt practic aceleași cu cele folosite de secole, deoarece majoritatea se bazează pe principii mecanice foarte simple pentru a genera mișcare.
Vreau să spun că 95% dintre automate folosesc cinci principii mecanice de bază pentru a crea mișcare și doar în cazuri rare sunt folosite lucruri care nu se potrivesc acestor categorii. Categoriile sunt următoarele: roți, scripete, roți dințate, came și biele. Dacă aș fi un stickler, aș putea combina roțile, scripetele și roțile dințate într-un grup mai mare. Dar acțiunile pe care le creează sunt oarecum diferite și pot fi folosite pentru acțiuni unice, așa că să rămânem la cele cinci categorii generale.
Prima este roata. În multe cazuri, pur și simplu conduce pe o axă pentru a permite obiectului să se rotească sau creează o mișcare liniară pentru întreaga mașină pe baza unui automat, o conduce ca o mașină de pasageri sau un tren sau folosește roți ascunse pentru a crea animale. de mişcare.
Roata poate fi transmisia internă a unui alt mecanism sau poate fi doar componenta finală a unui lanț mecanic. Un bun exemplu al componentului final fiind o roată este un ceas cu cuc, care se caracterizează printr-un inel de caractere care iese din interiorul corpului ceasului, de obicei atașat de partea laterală a unei simple roți.
Scripeții reprezintă evoluția roților pentru că pot fi netede sau dințate și se potrivesc cu lanțuri sau curele pentru a transmite rotația obiectelor îndepărtate. În funcție de setare, scripetele poate transmite mișcarea de rotație la un anumit unghi printr-o curea flexibilă (se găsește de obicei pe diverse mașini industriale mai vechi) și poate oferi o oarecare protecție la impact pentru mecanism.
Modificarea diametrului dintre cele două scripete poate crește sau micșora viteza, dar, mai important, poate schimba efectiv cantitatea de forță aplicată. Acest lucru rezolvă problema că intrarea este prea slabă pentru a muta direct componentele mari sau este prea puternică și trebuie redusă pentru a proteja mecanismul.
Într-o dezvoltare ulterioară, angrenajele sunt practic scripete dintate, sunt realizate foarte precis și pot fi angrenate direct cu un alt scripete dințat.
Primele trepte de viteză au fost absolut inexacte. Una dintre angrenaje avea două roți paralele cu tije uniform distanțate care le conectează. Aceste roți s-au îmbinat cu o singură roată care ieșea din jantă la tije distanțate uniform. Acestea pot fi găsite în cele mai vechi automate din China sau Grecia antică și sunt principalele componente ale unora dintre cele mai faimoase ceasuri mari din lume.
Dar, odată cu progresul tehnologiei și o înțelegere ulterioară a geometriei angrenajului, au apărut angrenajele foarte precise pe care le veți recunoaște astăzi, care pot transmite forțe foarte mari cu foarte multă precizie și, la fel ca scripetele, pot fi folosite pentru a schimba viteza, forța sau furnizarea. un raport precis al mecanismului de sincronizare (evident). Invenția angrenajelor de precizie a permis mașinilor foarte complexe care folosesc pârghii de bază pentru a-și atinge potențialul maxim.
Cama este un alt mecanism cel mai vechi pentru că, în termeni cei mai simpli, este o roată cu arbore excentric. Acest lucru produce o mișcare repetitivă neconvențională, care poate fi folosită pentru a conduce mișcarea liniară. Principiul de bază utilizează roți cu formă specială, de obicei în formă de frunză circulară sau de melc spiralat, cu un suport de came (un simplu deget sau dinte sprijinit pe periferie) pentru a transforma mișcarea într-o altă roată sau bielă, formând astfel A înapoi și a patra mișcare. Aceasta poate fi o mișcare extrem de simplă sau extrem de complexă, dar principiul este același.
Ultimul bloc de construcție este biela, care include suportul de came, pârghia și brațul pivot de bază. Aceste structuri sunt foarte simple, dar sunt de fapt principalele caracteristici care creează mișcare în automate. Biela este compusă dintr-o tijă care se rotește în jurul unei singure axe, conectează două axe la ambele capete sau conectează trei sau mai multe axe pentru a crea o cale de mișcare complexă.
Ora postării: 08-12-2021
