Automaty: Magické tajomstvá starovekého sveta, mechanické zázraky stredoveku, moderné zázraky majstrov remeselníkov. No dosť aliterácie.
Automaty, automaty, robot, automat: Všetky tieto slová popisujú triedu strojov, ktoré sa považujú za relatívne samostatne fungujúce a môžu vykonávať vopred naprogramované funkcie alebo operácie vďaka sérii vopred určených mechanických pokynov.
Vedľajšia poznámka pre znalcov gramatiky: Automaty a automaty sú legálne verzie automatov v množnom čísle; „automat“ je však druh bufetu, ktorý vyzerá ako automat s jedlom v kabínke, otvorí sa po vhodení mince.
Automaty môžu mať rôzne tvary a veľkosti a môžu robiť takmer čokoľvek, čo si ľudia dokážu predstaviť a navrhnúť do mechanického systému.
Automaty, na ktoré sa chcem zamerať, sú niektoré zložité verzie, ktoré možno poznáte, ako sú kukučkové hodiny (vtáky vyskakujúce z dverí, aby určovali čas) alebo jednoduché ručne robené stolové hračky so zvieratami (ako sú kone, vtáky alebo ryby). ) a zaujímavé scény.
Historické automaty zahŕňajú hracie skrinky s figúrkami, štebotajúcimi vtákmi a veľmi zložité a úžasné ľudské postavy od Pierra Jaquet-Droza, ktorý kreslí obrázky, píše frázy alebo hrá na hudobné nástroje.
Viac príkladov uvediem neskôr, ale najprv pochopme históriu automatov od začiatku.
Inteligentní inžinieri a remeselníci stavali automaty už dlho a niektoré záznamy sa objavili už okolo roku 1000 pred Kristom, čo je viac ako 3000 rokov.
Je smutné, že príklady zo starovekých kultúr ako Čína, Grécko a Rím história buď zabudla, alebo môžu prežiť iba prostredníctvom textu, kresieb a malieb. Ľudia môžu do diskusie zaradiť staroveký mechanizmus z Antikythéry okolo roku 100 pred Kristom, ale keďže to nemusí byť automat, ale zložité počítanie a kalkulačka, nebudem ho sem zaraďovať.
Najstaršie predmety sú zvyčajne vytvorené ako náboženské stroje, aby ukázali silu vodcov alebo vyvolali duchovné zážitky pri návšteve posvätných miest, ako sú chrámy. Už v prvom storočí nášho letopočtu však hrdina Alexandra, známy svojimi príspevkami k vede, matematike a inžinierstvu, vytvoril mechanickú divadelnú hru s použitím lán, uzlov, ozubených kolies a iných jednoduchých strojov na jej dokončenie, ktorá údajne trvala 10 minút. .
Hero s využitím svojich odborných znalostí v oblasti hydrauliky, pneumatiky a mechaniky vynašiel stroje, ktoré okrem zábavy dokážu vykonávať aj úlohy, ako napríklad programovateľné samojazdiace vozíky, predajné automaty, veterné orgány a rôzne bojové stroje.
Toto je zvyčajne paralelná história automatov: zaujímavá stránka je kombinovaná s vynálezom a inžinierstvom, aby inšpirovala a predvádzala mechanický pokrok zaujímavými a niekedy magickými spôsobmi.
V závislosti od času a miesta v histórii môžu poverčiví civilisti pozerať na automaty s podozrením, pretože mnohí ľudia nemajú s takýmito zariadeniami priamu skúsenosť. To znamená, že príbeh o zázračnej soške či zázraku sa rozšíri davom, no v skutočnosti ide o dômyselné zariadenie určené na napodobňovanie tajomného zážitku.
V stredoveku väčšina „západného“ sveta stratila zručnosti a know-how na výrobu takýchto strojov. Byzancia a širší arabský svet pokračovali v tradíciách Grékov (a možno aj Číňanov vďaka obchodu s Ďalekým východom) ), vytvorili podobné stroje a písali články, ako napríklad „Kniha o dômyselných zariadeniach“ v dnešnom Iraku okolo r. 850 nášho letopočtu.
Automaty vytvorené moslimskými inžiniermi a vynálezcami sú skutočne neuveriteľné, o stáročia skôr ako mnohé známe západné príklady. Islamský zlatý vek medzi rokmi 780 a 1260 nášho letopočtu bol svedkom explózie vedeckého pokroku porovnateľného s ktorýmkoľvek obdobím v histórii: boli základom väčšiny západných vedeckých tradícií.
Automaty z časových a geografických oblastí zahŕňajú umelo vytvorené stvorenia, ako sú sochy vetra, hady, škorpióny a spievajúce vtáky, programovateľné flauty, člny so „štvorčlennými“ robotickými pásmi a praktickejšie ruky – s modernou automatickou práčkou s umývacím mechanizmom. .
Čína už môže mať dvetisícročnú tradíciu automatov a vyrába automaty zložené z revúcich tigrov, spievajúcich vtákov, lietajúcich vtákov a dokonca aj zložitých vodných hodín s časomierou.
Existujú opisy automatických mechanických bábkových predstavení, automatických orchestrov a mechanických drakov, aby sme vymenovali aspoň niektoré. Je smutné, že väčšina vytvorených alebo zaznamenaných vecí bola neskôr zničená dobytou dynastiou Ming v polovici 14. storočia, čo spôsobilo, že história na mnohé veci zabudla.
Hoci v niektorých častiach Európy ešte stále existuje tradícia automatov, v 13. storočí sa obnovil záujem o výtvory a zariadenia určené na šokovanie turistov a tieto produkty a zariadenia sa opäť objavili na súdoch po celej Európe.
Predpokladá sa, že táto doba je do značnej miery ovplyvnená gréckymi textami preloženými do latinčiny a taliančiny, ktoré podnietili záujem o tvorbu starovekých matematikov a vynálezcov. Slávna renesancia automatov nastala v období renesancie a osvietenstva.
V minulosti bola technológia automatov poháňaná hydraulikou (voda), pneumatikou (vietor a para) alebo gravitáciou (hmotnosťou), čo značne obmedzovalo zložitosť a veľkosť zariadení. Veľmi malé a zložité automaty vyžadujú vznik nových technológií.
S rozsiahlym prijatím pokročilejších inžinierskych, matematických a technologických systémov (napríklad hodinárstva) a metalurgickej vedy (používanej na výrobu pružín) prekvitala schopnosť vytvárať skutočne zložité (a krásne) stroje.
Stovky rokov sme vstúpili do toho, čo považujem za zlatý vek automatov, keď stále existujú niektoré z najznámejších príkladov. Existuje veľa dobrých príkladov a mnohí ľudia si môžu myslieť, že koncept automatov je do značnej miery odvodený od tej doby.
Od začiatku 15. storočia do začiatku 20. storočia sa automaty vyvíjali súbežne s hodinami, hodinkami a priemyselnými strojmi, ktoré neformálne sledovali pokrok inovácií a mechanických vynálezov.
Japonsko a Čína sú v tomto smere stále silné a aj po turbulenciách dynastie sa stále objavujú nádherné príklady tohto obdobia. V Japonsku má prax mechanických bábok „karakuri“ dlhú tradíciu od polovice 60. rokov 17. storočia do začiatku 20. storočia.
Výrobcovia nástrojov, hodinári, zámočníci, vynálezcovia a dokonca aj kúzelníci vytvorili skutočne úžasné automaty, aj keď sú stále podobné tým spred stoviek až tisícok rokov, no teraz sú kompaktnejšie a zložitejšie.
Detail orloja katedrály v Štrasburgu, Francúzsko (Foto s láskavým dovolením Tangopaso/Wikipedia Commons)
V tomto období došlo k vynálezu moderných kukučkových hodín, ktoré sa mohli vyvinúť z prvých príkladov veľkých mestských hodín, kde sú animované postavičky obsiahnuté v známych strojoch, ako sú orloje v Štrasburgu a Prahe. Pozlátený kohút v prvej verzii najslávnejšieho štrasburského katedrálneho prvku, ktorý sa dnes nachádza v mestskom múzeu dekoratívneho umenia, je považovaný za najstarší automat na svete.
Poháňané filozofickým myslením Reného Descarta a ďalších sa objavili stroje v životnej veľkosti a miniatúrnejšie. Veril, že zvieratá sú len zložité biomechanické stroje, ktoré sa dajú postaviť.
Tráviaca kačica nakreslená Jacquesom de Vaucansonom (foto zdieľané Scientific American/Wikipedia)
Nie je to úplne nová myšlienka, ale vedie to k dôrazu na zvieracie automaty, z ktorých niektoré sú nad rámec predchádzajúcich úvah. Zaujímavým príkladom je tráviaca kačica, ktorá sa v mnohom podobá na kačicu, no najunikátnejšia je v tom, že žerie granulovanú potravu a potom akoby mala vyprázdňovanie.
Pre moderné publikum nie je prekvapujúce, že automaty v skutočnosti nestrávia potravu, ale francúzsky inžinier Jacques de Vaucanson to jasne použil na sledovanie primitívneho realizmu prírody.
Nemali by sme sa príliš smiať: de Vaucanson bol priekopníkom v mnohých oblastiach (vrátane vynálezu automatického tkáčskeho stavu a konštrukcie prvého celokovového sústruhu), postavil niečo, čo sa považuje za prvý biomechanický automat, flautu prehrávač, dokáže prehrať dvanásť rôznych skladieb. Zostrojil aj tamburínu. Inšpiráciou pre tieto dva automaty bol kurz anatómie francúzskeho chirurga.
To bola aj éra slávnych hodinárov Pierra Jaquet-Droza a Henriho Maillardeta, ktorí vytvorili jedny z najpôsobivejších humanoidných automatov, ktoré dokázali kresliť obrázky, podpisovať a písať jednoduché správy.
Polovica devätnásteho storočia (asi 1860) až asi 1910 sa považovala za „zlatý vek automatov“ (dokonca existovala aj kniha s rovnakým názvom), pretože priemyselná revolúcia spôsobila vznik veľkého množstva štandardizovaných mechanických častí, a počet spoločností vyrábajúcich automaty sa množil. Jednoduchá na výrobu. Do celého sveta sa vyviezli tisíce automatov a mechanických spevavých vtákov, ktoré si zberatelia obľúbili až do predvečera prvej svetovej vojny.
Celosvetová ekonomická dilema a konzervatívne postoje, ktoré priniesli ničivé tragédie globálnych vojen, neprekvapivo zmenili priority celej Európy (jedno z centier výroby automatov) a vytváranie automatov už v širšej praxi neplatí. Hoci v Európe, Ázii či Spojených štátoch amerických nikdy úplne nezmizla, mechanická invencia ustúpila umeleckej stránke veci, pretože vďaka pokroku v elektrine a výrobnej technológii sa automaty vyrábali pomerne jednoducho.
Spoločnosti sa istý čas zameriavali buď na vytváranie elegantného umenia pomocou automatov, alebo na výrobu lacných zariadení podobných hračkám. Teraz vo veku internetu sme boli svedkami renesancie týchto projektov, pretože ľudia sú znovu vystavení pôsobivým, ale zaujímavým aspektom automatov – na internete môžete nájsť veľa zaujímavých a lacných príkladov.
Hoci to môže byť trochu frustrujúce pre tých, ktorí majú radi umelecké remeselné spracovanie a neuveriteľné inžinierstvo automatov, dostupná cena umožňuje ľuďom ľahko vstúpiť do sveta inžinierskych princípov prostredníctvom zaujímavých automatov.
To mi umožnilo podrobne pochopiť, ako sa jednoduché mechanické princípy spojili, aby vytvorili niektoré z najpozoruhodnejších vynálezov v histórii.
Pre každého, kto dnes venuje pozornosť špičkovým automatom, je zrejmé, že výnimočné inžinierstvo môže byť spojené s pôsobivým umeleckým remeslom, aby sa dosiahli úžasné ciele. Ale aj v tých najkvalitnejších príkladoch sú princípy jazdných automatov v podstate rovnaké ako tie, ktoré sa používali po stáročia, pretože väčšina z nich je založená na veľmi jednoduchých mechanických princípoch na generovanie pohybu.
Chcem povedať, že 95 % automatov používa na vytváranie pohybu päť základných mechanických princípov a len v ojedinelých prípadoch sa používajú veci, ktoré nezodpovedajú týmto kategóriám. Kategórie sú nasledovné: kolesá, kladky, ozubené kolesá, vačky a ojnice. Keby som bol paličák, mohol by som spojiť kolesá, kladky a prevody do väčšej skupiny. Akcie, ktoré vytvárajú, sú však trochu odlišné a dajú sa použiť na jedinečné akcie, takže sa držme piatich všeobecných kategórií.
Prvým je koleso. V mnohých prípadoch jednoducho jazdí na osi, aby sa objekt mohol otáčať, alebo vytvára lineárny pohyb pre celý stroj založený na automate, poháňa ho ako osobné auto alebo vlak alebo používa skryté kolesá na vytváranie zvierat Ilúzia pohybu.
Koleso môže byť vnútorným pohonom iného mechanizmu, alebo to môže byť len posledný komponent v mechanickom reťazci. Dobrým príkladom koncového komponentu, ktorým je koleso, sú kukučkové hodiny, ktoré sa vyznačujú znakovým krúžkom, ktorý vychádza z vnútornej strany tela hodín, zvyčajne je pripevnený na boku jednoduchého kolesa.
Kladky sú evolúciou kolies, pretože môžu byť hladké alebo ozubené a zapadajú do reťazí alebo remeňov, aby prenášali rotáciu na vzdialené predmety. V závislosti od nastavenia môže kladka prenášať rotačný pohyb pod určitým uhlom cez pružný remeň (zvyčajne sa vyskytuje na rôznych starších priemyselných strojoch) a môže poskytnúť určitú ochranu mechanizmu proti nárazu.
Zmena priemeru medzi dvoma kladkami môže zvýšiť alebo znížiť rýchlosť, ale čo je dôležitejšie, môže skutočne zmeniť množstvo použitej sily. To rieši problém, že vstup je príliš slabý na to, aby priamo premiestňoval veľké komponenty, alebo je príliš výkonný a je potrebné ho znížiť, aby sa ochránil mechanizmus.
V ďalšom vývoji sú ozubené kolesá v podstate ozubené remenice, sú vyrobené veľmi presne a môžu byť priamo v zábere s ďalšou ozubenou remenicou.
Najstaršie prevody boli absolútne nepresné. Jedno z ozubených kolies malo dve paralelné kolesá s rovnomerne rozmiestnenými tyčami, ktoré ich spájali. Tieto kolesá zaberali s jedným kolesom, ktoré vyčnievalo z ráfika na rovnomerne rozmiestnených tyčiach. Tie možno nájsť v najstarších automatoch v starovekej Číne alebo Grécku a sú hlavnými komponentmi niektorých z najznámejších veľkých hodín na svete.
Ale s pokrokom technológie a ďalším porozumením geometrie ozubených kolies vznikli veľmi presné ozubené kolesá, ktoré dnes poznáte, ktoré dokážu veľmi presne prenášať veľmi veľké sily a podobne ako remenice sa dajú použiť na zmenu rýchlosti, sily alebo zabezpečenia. presný pomer časovacieho mechanizmu (samozrejme). Vynález presných ozubených kolies umožnil veľmi zložitým strojovým zariadeniam využívajúcim základné páky naplno využiť svoj potenciál.
Vačka je ďalším najstarším mechanizmom, pretože, zjednodušene povedané, je to koleso s excentrickým hriadeľom. To vytvára nekonvenčný opakujúci sa pohyb, ktorý možno použiť na riadenie lineárneho pohybu. Základný princíp využíva špeciálne tvarované kolesá, zvyčajne v tvare kruhového listu alebo špirálového slimáka, s vačkovou kladkou (jednoduchý prst alebo zub spočívajúci na obvode) na prevod pohybu na iné koleso alebo ojnicu, čím sa vytvorí A. spätný a štvrtý pohyb. Môže ísť o extrémne základný alebo mimoriadne zložitý pohyb, ale princíp je rovnaký.
Posledným stavebným prvkom je ojnica, ktorá obsahuje kladku vačky, páku a základné otočné rameno. Tieto štruktúry sú veľmi jednoduché, ale v skutočnosti sú to hlavné prvky, ktoré vytvárajú pohyb v automatoch. Spojovacia tyč sa skladá z tyče, ktorá sa otáča okolo jednej osi, spája dve osi na oboch koncoch alebo spája tri alebo viac osí, čím vytvára komplexnú dráhu pohybu.
Čas odoslania: 08. december 2021
