Automata: Ang mga mahiwagang misteryo ng sinaunang mundo, ang mga mekanikal na kababalaghan ng Middle Ages, ang mga modernong kababalaghan ng mga master craftsmen. Well, sapat na alliteration.
Automata, automata, robot, awtomatikong makina: Ang lahat ng salitang ito ay naglalarawan ng isang klase ng mga makina na itinuturing na medyo self-operating at maaaring magsagawa ng mga pre-programmed na function o operasyon dahil sa isang serye ng mga paunang natukoy na mekanikal na tagubilin.
Side note para sa mga grammar nerds: Ang Automata at automata ay parehong legal na plural na bersyon ng automata; gayunpaman, ang "vending machine" ay isang uri ng cafeteria na mukhang vending machine na may pagkain sa isang cubicle , Ito ay magbubukas kapag may naipasok na barya.
Ang Automata ay maaaring magkaroon ng iba't ibang mga hugis at sukat, at maaaring gawin ang halos anumang bagay na maiisip at idisenyo ng mga tao sa isang mekanikal na sistema.
Ang automata na gusto kong pagtuunan ng pansin ay ang ilang kumplikadong bersyon na maaaring pamilyar ka, gaya ng mga orasan ng cuckoo (mga ibon na lumalabas sa pintuan upang sabihin ang oras) o simpleng mga laruan ng desktop na naka-crank sa kamay ng hayop (tulad ng mga kabayo, ibon o isda. ) at kawili-wiling mga Eksena.
Kasama sa makasaysayang automata ang mga music box na may mga figurine, huni ng mga ibon, at napakakumplikado at kahanga-hangang mga pigura ng tao ni Pierre Jaquet-Droz sa pagguhit ng mga larawan, pagsusulat ng mga parirala, o pagtugtog ng mga instrumentong pangmusika.
Ipapakilala ko ang higit pang mga halimbawa sa ibang pagkakataon, ngunit unahin natin ang kasaysayan ng automata mula sa simula.
Ang mga matalinong inhinyero at craftsmen ay nagtatayo ng automata sa loob ng mahabang panahon, at ang ilang mga rekord ay lumitaw nang maaga noong mga 1000 BC, na higit sa 3000 taon na ang nakalilipas.
Nakalulungkot, ang mga halimbawa mula sa mga sinaunang kultura tulad ng China, Greece, at Rome ay maaaring nakalimutan ng kasaysayan o maaari lamang mabuhay sa pamamagitan ng teksto, mga guhit, at mga pintura. Maaaring isama ng mga tao ang sinaunang mekanismo ng Antikythera sa paligid ng 100 BC sa talakayan, ngunit dahil ito ay maaaring hindi isang awtomatikong makina, ngunit isang kumplikadong pagbibilang at calculator, hindi ko ito isasama dito.
Ang pinakamaagang bagay ay karaniwang nilikha bilang mga relihiyosong makina upang ipakita ang kapangyarihan ng mga pinuno o upang pukawin ang mga espirituwal na karanasan kapag bumibisita sa mga sagradong lugar tulad ng mga templo. Gayunpaman, kahit noong unang siglo AD, ang bayani ni Alexander, na kilala sa kanyang mga kontribusyon sa agham, matematika, at inhinyero, ay lumikha ng isang mekanikal na dulang entablado gamit ang mga lubid, buhol, gear, at iba pang simpleng makina upang makumpleto ito na umano'y tumagal ng 10 minuto. .
Gamit ang kanyang kadalubhasaan sa hydraulics, pneumatics, at mechanics, nag-imbento si Hero ng mga machine na maaaring magsagawa ng mga gawain bilang karagdagan sa entertainment, tulad ng mga programmable na self-driving cart, vending machine, wind organ, at iba't ibang war machine.
Ito ay karaniwang ang parallel na kasaysayan ng automata: ang kawili-wiling bahagi ay pinagsama sa imbensyon at engineering upang magbigay ng inspirasyon at ipakita ang mekanikal na pag-unlad sa mga kawili-wili at kung minsan ay mahiwagang paraan.
Depende sa oras at lugar sa kasaysayan, maaaring tingnan ng mga mapamahiing sibilyan ang automata nang may hinala, dahil maraming tao ang walang karanasan sa mga naturang device. Nangangahulugan ito na ang kuwento ng isang mapaghimalang estatwa o himala ay kakalat sa buong karamihan, ngunit sa katunayan ito ay isang mapanlikha na aparato na dinisenyo upang gayahin ang isang misteryosong karanasan.
Sa Middle Ages, karamihan sa "Western" na mundo ay nawalan ng mga kasanayan at kaalaman sa paggawa ng mga naturang makina. Ang Byzantium at ang mas malawak na mundo ng Arabe ay nagpatuloy sa mga tradisyon ng mga Griyego (at posibleng mga Intsik, salamat sa pakikipagkalakalan sa Malayong Silangan) ), lumikha ng mga katulad na makina at sumulat ng mga papel, tulad ng "A Book on Ingenious Devices" sa kasalukuyang Iraq sa paligid. 850 AD.
Ang automata na nilikha ng mga inhinyero at imbentor ng Muslim ay talagang hindi kapani-paniwala, mga siglo na mas maaga kaysa sa maraming sikat na halimbawa sa Kanluran. Ang Islamic Golden Age sa pagitan ng 780 at 1260 AD ay nasaksihan ang isang pagsabog ng siyentipikong pag-unlad na maihahambing sa anumang panahon sa kasaysayan: sila ang pundasyon ng karamihan sa Kanluraning mga siyentipikong tradisyon.
Kasama sa mga automata mula sa panahon at heyograpikong mga rehiyon ang mga nilikhang gawa ng tao tulad ng mga estatwa ng hangin, ahas, alakdan at mga ibong kumakanta, mga programmable flute player, mga bangka na may "four-person" na mga robotic band, at mas praktikal na mga kamay-na may modernong Awtomatikong washing machine na may mekanismo ng paghuhugas .
Sa panahong iyon, ang Tsina ay maaaring magkaroon ng dalawang-libong taon na tradisyon ng automata, at ito ay gumagawa ng automata na binubuo ng mga umaatungal na tigre, umaawit na mga ibon, lumilipad na mga ibon, at maging kumplikadong mga orasan ng tubig na may mga numero ng timekeeping.
Mayroong mga paglalarawan ng mga awtomatikong mekanikal na papet na palabas, mga awtomatikong orkestra, at mga mekanikal na dragon, upang pangalanan ang ilan. Nakalulungkot, karamihan sa mga bagay na nilikha o naitala ay nawasak sa kalaunan ng nasakop na Dinastiyang Ming noong kalagitnaan ng ika-14 na siglo, na naging sanhi ng maraming bagay na nakalimutan ng kasaysayan.
Bagama't mayroon pa ring tradisyon ng automata sa ilang bahagi ng Europe, noong ika-13 siglo, nagkaroon ng panibagong interes sa mga likha at device na idinisenyo upang mabigla ang mga turista, at ang mga produkto at device na ito ay muling lumitaw sa mga korte sa buong Europa.
Ang panahong ito ay pinaniniwalaang higit na naiimpluwensyahan ng mga tekstong Griyego na isinalin sa Latin at Italyano, na nagpasigla ng interes sa paglikha ng mga sinaunang matematiko at imbentor. Ang sikat na automata renaissance ay naganap noong panahon ng Renaissance at Enlightenment.
Noong nakaraan, ang teknolohiya ng automata ay pinalakas ng haydrolika (tubig), pneumatics (hangin at singaw), o gravity (sa timbang), na lubhang naglilimita sa pagiging kumplikado at laki ng kagamitan. Ang napakaliit at kumplikadong automata ay nangangailangan ng paglitaw ng mga bagong teknolohiya.
Sa malawakang paggamit ng mas advanced na engineering, mathematical, at teknolohikal na sistema (tulad ng paggawa ng relo) at metalurhikong agham (ginagamit upang gumawa ng mga bukal), ang kakayahang lumikha ng tunay na kumplikado (at maganda) na mga makina ay umunlad.
Sa loob ng daan-daang taon, pinasok natin ang itinuturing kong ginintuang edad ng automata, kung kailan umiiral pa rin ang ilan sa mga pinakatanyag na halimbawa. Maraming magagandang halimbawa, at maaaring isipin ng maraming tao na ang konsepto ng automata ay higit na nagmula sa panahong iyon.
Mula sa unang bahagi ng ika-15 siglo hanggang sa unang bahagi ng ika-20 siglo, ang automata ay nabuo kasabay ng mga orasan, relo, at makinarya na pang-industriya, na impormal na sinusubaybayan ang pag-unlad ng pagbabago at mekanikal na imbensyon.
Malakas pa rin ang Japan at China sa bagay na ito, at kahit na matapos ang kaguluhan ng dinastiya, natutuklasan pa rin ang mga magagandang halimbawa ng panahong ito. Sa Japan, ang pagsasagawa ng mekanikal na "karakuri" na mga puppet ay may mahabang tradisyon mula sa kalagitnaan ng 1660s hanggang sa simula ng ika-20 siglo.
Ang mga tagagawa ng tool, tagagawa ng relo, locksmith, imbentor, at maging ang mga salamangkero ay lumikha ng ilang tunay na kamangha-manghang automata, bagama't sila ay katulad pa rin ng mga daan-daan hanggang libu-libong taon na ang nakalipas, ngunit ngayon ay mas siksik at kumplikado.
Detalye ng Astronomical Clock ng Strasbourg Cathedral, France (Larawan sa kagandahang-loob ng Tangopaso/Wikipedia Commons)
Ang pag-imbento ng modernong cuckoo clock ay naganap sa panahong ito, na maaaring nag-evolve mula sa mga unang halimbawa ng malalaking orasan sa lungsod, kung saan ang mga animated na character ay nakapaloob sa mga sikat na makina tulad ng astronomical na orasan sa Strasbourg at Prague. Ang ginintuan na tandang sa unang bersyon ng pinakasikat na elemento ng katedral ng Strasbourg, na ngayon ay matatagpuan sa museo ng pandekorasyon na sining ng lungsod, ay itinuturing na pinakalumang automata sa mundo.
Dahil sa pilosopikal na pag-iisip ni René Descartes at ng iba pa, lumitaw ang kasing laki ng buhay at higit pang maliliit na makina. Naniniwala siya na ang mga hayop ay mga kumplikadong biomechanical machine lamang na maaaring itayo.
Digestive duck na iginuhit ni Jacques de Vaucanson (larawan na ibinahagi ng Scientific American/Wikipedia)
Ito ay hindi isang ganap na bagong ideya, ngunit ito ay humahantong sa isang diin sa animal automata, ang ilan sa mga ito ay lampas sa saklaw ng mga naunang pagsasaalang-alang. Ang isang kawili-wiling halimbawa ay ang digestive duck, na kahawig ng isang pato sa maraming paraan, ngunit ang pinaka-natatangi ay kumakain ito ng butil-butil na pagkain at pagkatapos ay tila may dumi.
Para sa mga modernong madla, hindi nakakagulat na ang automata ay hindi aktwal na natutunaw ang pagkain, ngunit ang Pranses na inhinyero na si Jacques de Vaucanson ay malinaw na ginamit iyon upang ituloy ang primitive na realismo ng kalikasan.
Hindi tayo dapat tumawa nang husto: si de Vaucanson ay isang pioneer sa maraming larangan (kabilang ang pag-imbento ng automatic loom at ang pagtatayo ng unang all-metal lathe), itinayo niya ang pinaniniwalaang unang biomechanical automat, isang flute player, Maaari itong tumugtog ng labindalawang magkakaibang kanta. Nagtayo rin siya ng tamburin player. Ang inspirasyon para sa dalawang automata na ito ay nagmula sa anatomy course ng isang French surgeon.
Ito rin ang panahon ng mga sikat na gumagawa ng relo na sina Pierre Jaquet-Droz at Henri Maillardet, na lumikha ng ilan sa mga pinakakahanga-hangang humanoid automata na maaaring Gumuhit ng mga larawan, pumirma at magsulat ng mga simpleng mensahe.
Ang kalagitnaan ng ikalabinsiyam na siglo (mga 1860) hanggang mga 1910 ay itinuturing na "ginintuang panahon ng automata" (mayroong kahit na isang libro na may parehong pangalan), dahil ang rebolusyong pang-industriya ay nagdulot ng malaking bilang ng mga standardized na bahagi ng makina na lumitaw, at ang bilang ng mga kumpanyang gumagawa ng automata ay dumami. Madaling gawa. Libu-libong automata at mechanical songbird ang na-export sa buong mundo, at sikat pa rin sila sa mga kolektor hanggang sa bisperas ng Unang Digmaang Pandaigdig.
Hindi nakakagulat, ang pandaigdigang problema sa ekonomiya at konserbatibong mga saloobin na dulot ng mga mapanirang trahedya ng mga pandaigdigang digmaan ay nagbago sa mga priyoridad ng buong Europa (isa sa mga sentro ng produksyon ng automata), at ang paglikha ng automata ay hindi na nalalapat sa mas malawak na kasanayan. Bagama't hindi ito ganap na nawala sa Europa, Asya o Estados Unidos ng Amerika, ang mekanikal na imbensyon ay nagbigay-daan sa masining na bahagi ng mga bagay, dahil ang mga pagsulong sa teknolohiya ng kuryente at pagmamanupaktura ay naging madali sa paggawa ng automata.
Sa ilang sandali, ang mga kumpanya ay nakatutok sa paglikha ng eleganteng sining gamit ang automata, o sa paggawa ng murang mga laruan na device. Ngayon sa panahon ng Internet, nakita natin ang muling pagsilang ng mga proyektong ito dahil ang mga tao ay muling nalantad sa kahanga-hanga ngunit kawili-wiling mga aspeto ng automata-makakakita ka ng maraming kawili-wili at murang mga halimbawa sa Internet.
Bagama't maaaring medyo nakakadismaya para sa mga mahilig sa artistikong craftsmanship at hindi kapani-paniwalang engineering ng automata, ang abot-kayang presyo ay nagbibigay-daan sa mga tao na madaling makapasok sa mundo ng mga prinsipyo ng engineering sa pamamagitan ng kawili-wiling automata.
Nagbigay ito sa akin ng isang detalyadong pag-unawa kung paano pinagsama ang mga simpleng mekanikal na prinsipyo upang lumikha ng ilan sa mga pinakakahanga-hangang imbensyon sa kasaysayan.
Para sa sinumang nagbibigay-pansin sa high-end na automata ngayon, malinaw na ang pambihirang engineering ay maaaring pagsamahin sa kahanga-hangang artistikong craftsmanship upang makamit ang magagandang layunin. Ngunit kahit na sa pinakamataas na kalidad na mga halimbawa, ang mga prinsipyo ng pagmamaneho ng automata ay karaniwang pareho sa mga ginamit sa loob ng maraming siglo, dahil karamihan sa mga ito ay batay sa napakasimpleng mekanikal na mga prinsipyo upang makabuo ng paggalaw.
Gusto kong sabihin na 95% ng automata ay gumagamit ng limang pangunahing mekanikal na prinsipyo upang lumikha ng paggalaw, at sa mga bihirang kaso lang ay ginagamit ang mga bagay na hindi akma sa mga kategoryang ito. Ang mga kategorya ay ang mga sumusunod: wheels, pulleys, gears, cams at connecting rods. Kung ako ay isang stickler, maaari kong pagsamahin ang mga gulong, pulley at gear sa isang mas malaking grupo. Ngunit ang mga aksyon na nilikha nila ay medyo naiiba at maaaring magamit para sa mga natatanging aksyon, kaya manatili tayo sa limang pangkalahatang kategorya.
Ang una ay ang gulong. Sa maraming mga kaso, ito ay nagmamaneho lamang sa isang axis upang payagan ang bagay na umikot, o lumikha ng isang linear na paggalaw para sa buong makina batay sa isang automat, nagmaneho ito tulad ng isang pampasaherong kotse o isang tren, o gumagamit ng mga nakatagong gulong upang lumikha ng mga hayop Ang ilusyon ng paggalaw.
Ang gulong ay maaaring maging panloob na drive ng isa pang mekanismo, o maaari itong maging panghuling bahagi lamang sa isang mekanikal na kadena. Ang isang magandang halimbawa ng end component na isang gulong ay isang cuckoo clock, na kung saan ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang character na singsing na lumalabas mula sa loob ng katawan ng orasan, kadalasang nakakabit sa gilid ng isang simpleng gulong.
Ang mga pulley ay ang ebolusyon ng mga gulong dahil maaari itong maging makinis o may ngipin at may mga kadena o sinturon upang magpadala ng pag-ikot sa malalayong bagay. Depende sa setting, ang pulley ay maaaring magpadala ng rotational na paggalaw sa isang tiyak na anggulo sa pamamagitan ng isang nababaluktot na sinturon (karaniwan ay matatagpuan sa iba't ibang mas lumang pang-industriya na makina) at maaaring magbigay ng ilang epekto na proteksyon para sa mekanismo.
Ang pagbabago ng diameter sa pagitan ng dalawang pulley ay maaaring tumaas o bumaba ang bilis, ngunit higit sa lahat, maaari nitong baguhin ang dami ng puwersang inilapat. Malulutas nito ang problema na ang input ay masyadong mahina upang direktang ilipat ang malalaking bahagi o masyadong malakas at kailangang bawasan upang maprotektahan ang mekanismo.
Sa isang karagdagang pag-unlad, ang mga gear ay karaniwang may ngipin na mga pulley, ang mga ito ay ginawa nang napakatumpak at maaaring direktang i-meshed sa isa pang may ngipin na pulley.
Ang pinakaunang mga gear ay ganap na hindi tumpak. Ang isa sa mga gear ay may dalawang parallel na gulong na may pantay na pagitan ng mga rod na nagkokonekta sa kanila. Ang mga gulong na ito ay pinagsama sa isang solong gulong na nakausli mula sa gilid sa pantay na pagitan ng mga baras. Ang mga ito ay matatagpuan sa pinakalumang automata sa sinaunang Tsina o Greece, at ang mga pangunahing bahagi ng ilan sa mga pinakasikat na malalaking orasan sa mundo.
Ngunit sa pag-unlad ng teknolohiya at higit pang pag-unawa sa geometry ng gear, nabuo ang napakatumpak na mga gear na makikilala mo ngayon, na maaaring magpadala ng napakalaking pwersa nang napakatumpak, at, tulad ng mga pulley, ay magagamit upang baguhin ang bilis, puwersa o Magbigay. isang tumpak na ratio ng mekanismo ng timing (malinaw naman). Ang pag-imbento ng precision gears ay nagbigay-daan sa napakakomplikadong makinarya gamit ang mga basic levers upang maabot ang buong potensyal nito.
Ang cam ay isa pang pinakalumang mekanismo dahil, sa pinakasimpleng termino, ito ay isang gulong na may sira-sira na baras. Gumagawa ito ng hindi kinaugalian na paulit-ulit na paggalaw, na maaaring magamit upang himukin ang linear na paggalaw. Ang pangunahing prinsipyo ay gumagamit ng mga espesyal na hugis na gulong, kadalasan sa hugis ng isang pabilog na dahon o spiral snail, na may cam follower (isang simpleng daliri o ngipin na nakapatong sa periphery) upang i-convert ang paggalaw sa isa pang gulong o connecting rod, sa gayon ay bumubuo ng A paatras at pang-apat na paggalaw. Ito ay maaaring isang napaka-basic o lubhang kumplikadong paggalaw, ngunit ang prinsipyo ay pareho.
Ang huling bloke ng gusali ay ang connecting rod, na kinabibilangan ng cam follower, ang lever, at ang pangunahing pivot arm. Ang mga istrukturang ito ay napaka-simple, ngunit sila talaga ang mga pangunahing tampok na lumilikha ng paggalaw sa automata. Ang connecting rod ay binubuo ng isang rod na umiikot sa isang solong axis, nagkokonekta ng dalawang axes sa magkabilang dulo, o nagkokonekta ng tatlo o higit pang axes upang lumikha ng isang kumplikadong motion path.
Oras ng post: Dis-08-2021
