Avtomati: čarobne skrivnosti starodavnega sveta, mehanski čudeži srednjega veka, moderni čudeži mojstrov obrti. No, dovolj aliteracije.
Avtomat, avtomat, robot, avtomatski stroj: vse te besede opisujejo razred strojev, ki veljajo za razmeroma samodelujoče in lahko izvajajo vnaprej programirane funkcije ali operacije zaradi niza vnaprej določenih mehanskih navodil.
Dodatna opomba za slovnične piflarje: avtomati in avtomati sta pravni množinski različici avtomatov; Vendar pa je "avtomat" neke vrste kavarna, ki je videti kot avtomat s hrano v kabini. Odpre se, ko vstavite kovanec.
Avtomati so lahko različnih oblik in velikosti ter lahko naredijo skoraj vse, kar si ljudje lahko zamislijo in oblikujejo v mehanski sistem.
Avtomati, na katere se želim osredotočiti, so nekatere zapletene različice, ki jih morda poznate, kot so ure s kukavico (ptice, ki poskočijo iz vrat in povedo čas) ali preproste živalske namizne igrače z ročnim zagonom (kot so konji, ptice ali ribe) ) in zanimive scene.
Zgodovinski avtomati vključujejo glasbene skrinjice s figuricami, žvrgolečimi pticami in zelo zapletenimi in osupljivimi človeškimi figurami Pierra Jaquet-Droza, ki rišejo slike, pišejo fraze ali ustvarjajo glasbene instrumente.
Kasneje bom predstavil več primerov, vendar najprej razumemo zgodovino avtomatov od začetka.
Pametni inženirji in obrtniki že dolgo izdelujejo avtomate, nekateri zapisi pa so se pojavili že okoli 1000 pr. n. št., kar je več kot 3000 let nazaj.
Na žalost so primeri iz starodavnih kultur, kot so Kitajska, Grčija in Rim, bodisi pozabljeni v zgodovini ali pa lahko preživijo le prek besedil, risb in slik. Ljudje lahko v razpravo vključijo starodavni mehanizem iz Antikitere okoli 100 pr. n. št., a ker to morda ni samodejni stroj, ampak zapleteno štetje in kalkulator, ga ne bom vključil sem.
Najzgodnejši predmeti so običajno ustvarjeni kot verski stroji, da pokažejo moč voditeljev ali prikličejo duhovne izkušnje ob obisku svetih krajev, kot so templji. Toda tudi v prvem stoletju našega štetja je Aleksandrov junak, znan po svojih prispevkih k znanosti, matematiki in tehniki, ustvaril mehansko odrsko igro z uporabo vrvi, vozlov, zobnikov in drugih preprostih strojev, da bi jo dokončal, kar naj bi trajalo 10 minut .
S svojim strokovnim znanjem in izkušnjami na področju hidravlike, pnevmatike in mehanike je Hero izumil stroje, ki lahko poleg zabave opravljajo tudi naloge, kot so programirljivi samovozeči vozički, prodajni avtomati, vetrne orgle in različni vojni stroji.
To je običajno vzporedna zgodovina avtomatov: zanimiva plat je združena z izumom in inženiringom, da navdihuje in prikazuje mehanski napredek na zanimive in včasih čarobne načine.
Odvisno od časa in kraja v zgodovini lahko vraževerni civilisti gledajo na avtomate s sumom, ker mnogi ljudje nimajo izkušenj iz prve roke s takimi napravami. To pomeni, da se bo zgodba o čudežnem kipu ali čudežu razširila po množici, v resnici pa gre za genialno napravo, namenjeno posnemanju skrivnostne izkušnje.
V srednjem veku je večina »zahodnega« sveta izgubila veščine in znanje za izdelavo takšnih strojev. Bizanc in širši arabski svet sta nadaljevala tradicijo Grkov (in morda Kitajcev, zahvaljujoč trgovini z Daljnim vzhodom), ustvarjata podobne stroje in pišeta članke, kot je »Knjiga o iznajdljivih napravah« v današnjem Iraku okrog 850 AD.
Avtomati, ki so jih ustvarili muslimanski inženirji in izumitelji, so res neverjetni, stoletja prej kot številni slavni zahodni primeri. Islamska zlata doba med letoma 780 in 1260 je bila priča eksploziji znanstvenega napredka, primerljivem s katerim koli obdobjem v zgodovini: bili so temelj večine zahodnih znanstvenih tradicij.
Avtomati iz časovnih in geografskih območij vključujejo bitja, ki jih je ustvaril človek, kot so kipi vetra, kače, škorpijoni in ptice pevke, programabilni igralci flavt, čolni s »štiričlanskimi« robotskimi bendi in bolj praktični rokometniki s sodobnim avtomatskim pralnim strojem s pralnim mehanizmom .
Do takrat bo Kitajska morda že imela dvatisočletno tradicijo avtomatov in proizvaja avtomate, sestavljene iz rjovečih tigrov, pojočih ptic, letečih ptic in celo kompleksnih vodnih ur s številkami za merjenje časa.
Obstajajo opisi avtomatskih mehanskih lutkovnih predstav, avtomatskih orkestrov in mehanskih zmajev, če naštejemo le nekatere. Na žalost je večino stvari, ki so bile ustvarjene ali zapisane, pozneje uničila premagana dinastija Ming sredi 14. stoletja, zaradi česar je zgodovina marsikaj pozabila.
Čeprav ponekod v Evropi še vedno obstaja tradicija avtomatov, se je v 13. stoletju znova pojavilo zanimanje za stvaritve in naprave, namenjene šokiranju turistov, in ti izdelki in naprave so se znova pojavili na sodiščih po Evropi.
Na ta čas naj bi v veliki meri vplivala grška besedila, prevedena v latinščino in italijanščino, ki so spodbudila zanimanje za ustvarjanje starih matematikov in izumiteljev. Znamenita renesansa avtomatov se je zgodila v dobi renesanse in razsvetljenstva.
V preteklosti je avtomatsko tehnologijo poganjala hidravlika (voda), pnevmatika (veter in para) ali gravitacija (teža), kar je močno omejevalo kompleksnost in velikost opreme. Zelo majhni in kompleksni avtomati zahtevajo pojav novih tehnologij.
Z razširjeno uporabo naprednejših inženirskih, matematičnih in tehnoloških sistemov (kot je urarstvo) ter metalurške znanosti (ki se uporablja za izdelavo vzmeti) je zmožnost ustvarjanja resnično zapletenih (in lepih) strojev zacvetela.
Za več sto let smo vstopili v, po mojem mnenju, zlato dobo avtomatov, ko nekateri najbolj znani primeri še vedno obstajajo. Obstaja veliko dobrih primerov in marsikdo bi morda mislil, da koncept avtomatov v veliki meri izhaja iz tiste dobe.
Od zgodnjega 15. stoletja do začetka 20. stoletja so se avtomati razvijali vzporedno z urami in industrijskimi stroji ter neformalno spremljali napredek inovacij in mehanskih izumov.
Japonska in Kitajska sta v tem pogledu še vedno močni in tudi po pretresih dinastije se še vedno odkrivajo čudoviti primeri tega obdobja. Na Japonskem ima praksa mehanskih "karakuri" lutk dolgo tradicijo od sredine 1660-ih do začetka 20. stoletja.
Proizvajalci orodij, urarji, ključavničarji, izumitelji in celo čarovniki so ustvarili nekaj resnično neverjetnih avtomatov, čeprav so še vedno podobni tistim izpred več sto do tisoč let, a zdaj bolj kompaktni in zapleteni.
Podrobnost astronomske ure strasbourške katedrale v Franciji (fotografija z dovoljenjem Tangopaso/Wikipedia Commons)
V tem obdobju je prišlo do izuma sodobne ure s kukavico, ki se je morda razvila iz zgodnjih primerov velikih mestnih ur, kjer so animirani liki v znanih strojih, kot sta astronomski uri v Strasbourgu in Pragi. Pozlačeni petelin v prvi različici najbolj znanega elementa katedrale v Strasbourgu, ki se zdaj nahaja v mestnem muzeju dekorativne umetnosti, velja za najstarejši avtomat na svetu.
Na podlagi filozofskega razmišljanja Renéja Descartesa in drugih so se pojavili stroji v naravni velikosti in bolj miniaturni. Verjel je, da so živali samo kompleksni biomehanski stroji, ki jih je mogoče zgraditi.
Prebavna raca, ki jo je narisal Jacques de Vaucanson (fotografija deli Scientific American/Wikipedia)
To ni popolnoma nova ideja, vendar vodi k poudarjanju živalskih avtomatov, od katerih nekateri presegajo obseg prejšnjih premislekov. Zanimiv primer je prebavna raca, ki je v marsičem podobna raci, a najbolj edinstveno je to, da se prehranjuje z zrnato hrano, nato pa se zdi, da iztreblja.
Za sodobno občinstvo ni presenetljivo, da avtomati dejansko ne prebavljajo hrane, a francoski inženir Jacques de Vaucanson je to očitno uporabil za zasledovanje primitivnega realizma narave.
Ne smemo se preveč smejati: de Vaucanson je bil pionir na številnih področjih (vključno z izumom avtomatskega statve in konstrukcije prve kovinske stružnice), izdelal je domnevno prvi biomehanski avtomat, piščal predvajalnik, lahko predvaja dvanajst različnih pesmi. Izdelal je tudi tamburaša. Navdih za ta dva avtomata je prišel iz tečaja anatomije francoskega kirurga.
To je bilo tudi obdobje slavnih urarjev Pierra Jaquet-Droza in Henrija Maillardeta, ki sta ustvarila nekaj najbolj impresivnih humanoidnih avtomatov, ki so lahko risali slike, se podpisovali in pisali preprosta sporočila.
Sredina devetnajstega stoletja (približno 1860) do približno 1910 je veljala za "zlato dobo avtomatov" (obstajala je celo knjiga z istim imenom), ker je industrijska revolucija povzročila nastanek velikega števila standardiziranih mehanskih delov, in število podjetij, ki proizvajajo avtomate, se je povečalo. Enostaven za izdelavo. Na tisoče avtomatov in mehanskih ptic pevk je bilo izvoženih po vsem svetu, med zbiratelji pa so bili priljubljeni vse do predvečera prve svetovne vojne.
Ni presenetljivo, da so globalna gospodarska dilema in konservativni odnosi, ki jih prinašajo uničujoče tragedije svetovnih vojn, spremenili prioritete celotne Evrope (enega od centrov proizvodnje avtomatov) in ustvarjanje avtomatov ne velja več za širšo prakso. Čeprav v Evropi, Aziji ali Združenih državah Amerike ni nikoli povsem izginil, je mehanski izum umaknil prostor umetniški plati stvari, saj je napredek v elektriki in proizvodni tehnologiji omogočil razmeroma preprosto izdelavo avtomatov.
Nekaj časa so bila podjetja bodisi osredotočena na ustvarjanje elegantne umetnosti z avtomati bodisi na izdelavo poceni igračkam podobnih naprav. Zdaj, v dobi interneta, smo bili priča preporodu teh projektov, ker so ljudje ponovno izpostavljeni impresivnim, a zanimivim vidikom avtomatov – na internetu lahko najdete veliko zanimivih in poceni primerov.
Čeprav je morda nekoliko frustrirajoče za tiste, ki imajo radi umetniško izdelavo in neverjeten inženiring avtomatov, dostopna cena ljudem omogoča preprost vstop v svet inženirskih principov prek zanimivih avtomatov.
To mi je dalo podrobno razumevanje, kako so preprosti mehanski principi združeni, da so ustvarili nekaj najbolj spektakularnih izumov v zgodovini.
Za vsakogar, ki je danes pozoren na vrhunske avtomate, je očitno, da je mogoče izjemen inženiring združiti z impresivno umetniško izdelavo za doseganje čudovitih ciljev. Toda tudi v najkakovostnejših primerkih so principi pogonskih avtomatov v bistvu enaki tistim, ki se uporabljajo že stoletja, ker večina temelji na zelo preprostih mehanskih principih za ustvarjanje gibanja.
Želim povedati, da 95 % avtomatov uporablja pet osnovnih mehanskih principov za ustvarjanje gibanja in le v redkih primerih se uporabljajo stvari, ki ne ustrezajo tem kategorijam. Kategorije so naslednje: kolesa, jermenice, zobniki, odmikači in ojnice. Če bi bil pridnik, bi lahko združil kolesa, jermenice in zobnike v večjo skupino. Toda dejanja, ki jih ustvarijo, so nekoliko drugačna in jih je mogoče uporabiti za edinstvena dejanja, zato se držimo petih splošnih kategorij.
Prvi je kolo. V mnogih primerih se preprosto premika po osi, da omogoči vrtenje predmeta, ali ustvari linearno gibanje celotnega stroja, ki temelji na avtomatu, ga poganja kot osebni avtomobil ali vlak ali uporablja skrita kolesa za ustvarjanje živali Iluzija gibanja.
Kolo je lahko notranji pogon drugega mehanizma ali pa le končna komponenta v mehanski verigi. Dober primer končne komponente, ki je kolo, je ura s kukavico, za katero je značilen obroček z znaki, ki izhaja iz notranjosti ohišja ure in je običajno pritrjen na stran preprostega kolesa.
Jermenice so razvoj koles, ker so lahko gladke ali nazobčane in se povezujejo z verigami ali jermeni za prenos vrtenja na oddaljene predmete. Odvisno od nastavitve lahko škripec prenaša rotacijsko gibanje pod določenim kotom skozi gibljiv jermen (običajno ga najdemo na različnih starejših industrijskih strojih) in lahko zagotovi določeno zaščito mehanizma pred udarci.
Sprememba premera med obema škripcema lahko poveča ali zmanjša hitrost, še pomembneje pa je, da lahko dejansko spremeni količino uporabljene sile. To rešuje težavo, da je vhod prešibak za neposredno premikanje velikih komponent ali pa je premočan in ga je treba zmanjšati za zaščito mehanizma.
V nadaljnjem razvoju so zobniki v bistvu zobati jermenici, izdelani so zelo natančno in se lahko neposredno zaskočijo v drugo zobato jermenico.
Najzgodnejše prestave so bile popolnoma netočne. Eden od zobnikov je imel dve vzporedni kolesi z enakomerno razporejenimi palicami, ki sta ju povezovali. Ta kolesa so se zapletla z enim kolesom, ki je štrlelo iz platišča na enakomerno razporejenih palicah. Te je mogoče najti v najstarejših avtomatih v stari Kitajski ali Grčiji in so glavni sestavni deli nekaterih najbolj znanih velikih ur na svetu.
Toda z napredkom tehnologije in nadaljnjim razumevanjem geometrije zobnikov so nastali zelo natančni zobniki, ki jih boste poznali danes, ki lahko zelo natančno prenašajo zelo velike sile in jih je, tako kot jermenice, mogoče uporabiti za spreminjanje hitrosti, sile ali zagotavljanja natančno razmerje časovnega mehanizma (očitno). Izum natančnih zobnikov je zelo zapletenim strojem, ki uporabljajo osnovne vzvode, omogočil, da dosežejo svoj polni potencial.
Odmikač je še en najstarejši mehanizem, saj je najenostavneje povedano kolo z ekscentrično gredjo. To ustvarja nekonvencionalno ponavljajoče se gibanje, ki ga je mogoče uporabiti za pogon linearnega gibanja. Osnovni princip uporablja kolesa posebne oblike, običajno v obliki krožnega lista ali spiralnega polža, z odmikačem (preprost prst ali zob, ki se naslanja na obrobje) za pretvorbo gibanja v drugo kolo ali ojnico, s čimer se oblikuje A gibanje nazaj in četrto. To je lahko zelo osnovno ali zelo kompleksno gibanje, vendar je princip enak.
Zadnji gradnik je ojnica, ki vključuje sledilnik odmikača, ročico in osnovno vrtljivo roko. Te strukture so zelo preproste, vendar so pravzaprav glavne značilnosti, ki ustvarjajo gibanje v avtomatih. Ojnica je sestavljena iz palice, ki se vrti okoli ene same osi, povezuje dve osi na obeh koncih ali povezuje tri ali več osi, da ustvari zapleteno pot gibanja.
Čas objave: 8. december 2021
