Automata: Những bí ẩn kỳ diệu của thế giới cổ đại, những kỳ quan cơ khí của thời Trung cổ, những kỳ quan hiện đại của những nghệ nhân bậc thầy. Vâng, ám chỉ đủ rồi.
Automata, automata, robot, máy tự động: Tất cả những từ này mô tả một loại máy được coi là tương đối tự vận hành và có thể thực hiện các chức năng hoặc hoạt động được lập trình sẵn nhờ một loạt các hướng dẫn cơ học được xác định trước.
Lưu ý phụ dành cho những người mê ngữ pháp: Automata và automata đều là phiên bản số nhiều hợp pháp của automata; tuy nhiên, “máy bán hàng tự động” là một loại quán ăn tự động trông giống như một máy bán hàng tự động với thức ăn trong tủ, Nó sẽ mở ra khi nhét một đồng xu vào.
Automata có thể có nhiều hình dạng và kích cỡ khác nhau, đồng thời có thể làm hầu hết mọi thứ mà mọi người có thể tưởng tượng và thiết kế thành một hệ thống cơ khí.
Máy tự động mà tôi muốn tập trung vào là một số phiên bản phức tạp mà bạn có thể quen thuộc, chẳng hạn như đồng hồ cúc cu (những chú chim lao ra khỏi cửa để báo giờ) hoặc đồ chơi để bàn quay tay động vật đơn giản (như ngựa, chim hoặc cá). ) và những cảnh thú vị.
Máy tự động lịch sử bao gồm các hộp nhạc với các bức tượng nhỏ, tiếng chim hót líu lo và các hình người cực kỳ phức tạp và tuyệt vời do Pierre Jaquet-Droz vẽ tranh, viết cụm từ hoặc chơi sáng tạo nhạc cụ.
Tôi sẽ giới thiệu thêm nhiều ví dụ sau, nhưng trước tiên chúng ta hãy hiểu lịch sử của automata ngay từ đầu.
Các kỹ sư và thợ thủ công thông minh đã chế tạo ô tô tự động trong một thời gian dài và một số kỷ lục đã xuất hiện sớm nhất là vào khoảng năm 1000 trước Công nguyên, tức là cách đây hơn 3000 năm.
Đáng buồn thay, những ví dụ từ các nền văn hóa cổ đại như Trung Quốc, Hy Lạp và La Mã đã bị lịch sử lãng quên hoặc chỉ có thể tồn tại qua văn bản, hình vẽ và tranh vẽ. Mọi người có thể đưa cơ chế Antikythera cổ đại vào khoảng năm 100 trước Công nguyên vào cuộc thảo luận, nhưng vì đây có thể không phải là một cỗ máy tự động mà là một máy tính và đếm phức tạp nên tôi sẽ không đưa nó vào đây.
Những đồ vật đầu tiên thường được tạo ra như những cỗ máy tôn giáo nhằm thể hiện quyền lực của các nhà lãnh đạo hoặc gợi lên những trải nghiệm tâm linh khi đến thăm những địa điểm linh thiêng như đền chùa. Tuy nhiên, ngay cả trong thế kỷ thứ nhất sau Công nguyên, người anh hùng Alexander, được biết đến với những đóng góp cho khoa học, toán học và kỹ thuật, đã tạo ra một vở kịch sân khấu cơ học sử dụng dây thừng, nút thắt, bánh răng và các máy móc đơn giản khác để hoàn thành vở kịch được cho là kéo dài 10 phút. .
Sử dụng chuyên môn của mình về thủy lực, khí nén và cơ khí, Hero đã phát minh ra những cỗ máy có thể thực hiện các nhiệm vụ ngoài mục đích giải trí, chẳng hạn như xe tự lái có thể lập trình, máy bán hàng tự động, cơ quan gió và các loại máy chiến tranh khác nhau.
Đây thường là lịch sử song song của automata: khía cạnh thú vị được kết hợp với phát minh và kỹ thuật để truyền cảm hứng và thể hiện sự tiến bộ cơ học theo những cách thú vị và đôi khi kỳ diệu.
Tùy thuộc vào thời gian và địa điểm trong lịch sử, những thường dân mê tín có thể nhìn vào ô tô với sự nghi ngờ, bởi vì nhiều người chưa có trải nghiệm trực tiếp với các thiết bị như vậy. Điều này có nghĩa là câu chuyện về một bức tượng kỳ diệu hay phép lạ sẽ lan truyền khắp đám đông, nhưng thực chất nó là một thiết bị khéo léo được thiết kế để mô phỏng một trải nghiệm bí ẩn.
Vào thời Trung cổ, hầu hết thế giới “phương Tây” đã mất đi các kỹ năng và bí quyết chế tạo những cỗ máy như vậy. Byzantium và thế giới Ả Rập rộng lớn hơn tiếp tục truyền thống của người Hy Lạp (và có thể cả người Trung Quốc, nhờ buôn bán với Viễn Đông)), tạo ra những cỗ máy tương tự và viết giấy, chẳng hạn như “Sách về các thiết bị khéo léo” ở Iraq ngày nay xung quanh 850 sau Công nguyên.
Máy tự động được tạo ra bởi các kỹ sư và nhà phát minh Hồi giáo thực sự đáng kinh ngạc, sớm hơn nhiều thế kỷ so với nhiều ví dụ nổi tiếng của phương Tây. Thời kỳ hoàng kim của Hồi giáo từ năm 780 đến năm 1260 sau Công Nguyên đã chứng kiến sự bùng nổ của tiến bộ khoa học có thể so sánh với bất kỳ thời kỳ nào trong lịch sử: chúng là nền tảng của hầu hết các truyền thống khoa học phương Tây.
Automata theo thời gian và các vùng địa lý bao gồm các sinh vật do con người tạo ra như tượng gió, rắn, bọ cạp và chim hót, người thổi sáo được lập trình, thuyền với ban nhạc robot “bốn người” và nhiều bàn tay thiết thực hơn - với máy giặt tự động hiện đại có cơ chế giặt .
Đến lúc đó, Trung Quốc có thể đã có truyền thống hai nghìn năm về máy tự động và họ đang sản xuất máy tự động bao gồm hổ gầm, chim hót, chim bay và thậm chí cả đồng hồ nước phức tạp với các con số hiện hành.
Có những mô tả về các chương trình múa rối cơ học tự động, dàn nhạc tự động và rồng cơ khí, cùng một số mô tả khác. Đáng buồn thay, hầu hết những thứ được tạo ra hoặc ghi lại sau đó đều bị nhà Minh chinh phục phá hủy vào giữa thế kỷ 14, khiến nhiều thứ bị lịch sử lãng quên.
Mặc dù vẫn còn truyền thống về máy tự động ở một số vùng ở Châu Âu, nhưng vào thế kỷ 13, mối quan tâm mới đến các sáng tạo và thiết bị được thiết kế để gây sốc cho khách du lịch đã xuất hiện trở lại, và những sản phẩm và thiết bị này một lần nữa xuất hiện tại các tòa án trên khắp Châu Âu.
Lần này được cho là bị ảnh hưởng phần lớn bởi các văn bản tiếng Hy Lạp được dịch sang tiếng Latin và tiếng Ý, điều này đã kích thích sự quan tâm đến sự sáng tạo của các nhà toán học và nhà phát minh cổ đại. Thời kỳ phục hưng automata nổi tiếng xảy ra trong thời kỳ Phục hưng và Khai sáng.
Trước đây, công nghệ automata được cung cấp năng lượng bằng thủy lực (nước), khí nén (gió và hơi nước) hoặc trọng lực (theo trọng lượng), điều này hạn chế đáng kể độ phức tạp và kích thước của thiết bị. Các máy tự động rất nhỏ và phức tạp đòi hỏi sự xuất hiện của các công nghệ mới.
Với việc áp dụng rộng rãi các hệ thống kỹ thuật, toán học và công nghệ tiên tiến hơn (chẳng hạn như chế tạo đồng hồ) và khoa học luyện kim (được sử dụng để chế tạo lò xo), khả năng tạo ra những cỗ máy thực sự phức tạp (và đẹp mắt) đã phát triển mạnh mẽ.
Trong hàng trăm năm, chúng ta đã bước vào thời kỳ mà tôi coi là thời kỳ hoàng kim của máy tự động, khi một số ví dụ nổi tiếng nhất vẫn còn tồn tại. Có rất nhiều ví dụ điển hình và nhiều người có thể nghĩ rằng khái niệm automata phần lớn bắt nguồn từ thời đại đó.
Từ đầu thế kỷ 15 đến đầu thế kỷ 20, automata phát triển song song với đồng hồ đeo tay, đồng hồ đeo tay và máy móc công nghiệp, theo dõi một cách không chính thức tiến trình đổi mới và phát minh cơ khí.
Nhật Bản và Trung Quốc vẫn mạnh về mặt này, và ngay cả sau sự hỗn loạn của triều đại, những ví dụ tuyệt vời về thời kỳ này vẫn đang được phát hiện. Ở Nhật Bản, việc làm múa rối cơ học “karakuri” đã có truyền thống lâu đời từ giữa những năm 1660 đến đầu thế kỷ 20.
Các nhà sản xuất công cụ, thợ đồng hồ, thợ khóa, nhà phát minh và thậm chí cả các nhà ảo thuật đã tạo ra một số máy tự động thực sự đáng kinh ngạc, mặc dù chúng vẫn giống với những chiếc máy cách đây hàng trăm đến hàng nghìn năm nhưng giờ đây nhỏ gọn và phức tạp hơn.
Chi tiết Đồng hồ Thiên văn của Nhà thờ Strasbourg, Pháp (Ảnh do Tangopaso/Wikipedia Commons cung cấp)
Việc phát minh ra đồng hồ cúc cu hiện đại xảy ra trong thời kỳ này, có thể đã phát triển từ những ví dụ ban đầu về đồng hồ ở các thành phố lớn, nơi các nhân vật hoạt hình được chứa trong những cỗ máy nổi tiếng như đồng hồ thiên văn ở Strasbourg và Praha. Con gà trống mạ vàng trong phiên bản đầu tiên của yếu tố nhà thờ nổi tiếng nhất Strasbourg, hiện nằm trong bảo tàng nghệ thuật trang trí của thành phố, được coi là cỗ máy tự động lâu đời nhất thế giới.
Được thúc đẩy bởi tư duy triết học của René Descartes và những người khác, những cỗ máy có kích thước thật và những cỗ máy thu nhỏ hơn đã xuất hiện. Ông tin rằng động vật chỉ là những cỗ máy cơ sinh học phức tạp có thể chế tạo được.
Chú vịt tiêu hóa do Jacques de Vaucanson vẽ (ảnh chia sẻ của Scientific American/Wikipedia)
Đây không phải là một ý tưởng hoàn toàn mới, nhưng nó dẫn đến sự nhấn mạnh vào các máy tự động của động vật, một số trong đó nằm ngoài phạm vi xem xét trước đó. Một ví dụ thú vị là loài vịt có khả năng tiêu hóa, nó giống vịt về nhiều mặt, nhưng độc đáo nhất là nó ăn thức ăn dạng hạt và sau đó dường như đi đại tiện.
Đối với khán giả hiện đại, không có gì đáng ngạc nhiên khi automata không thực sự tiêu hóa thức ăn, nhưng kỹ sư người Pháp Jacques de Vaucanson rõ ràng đã sử dụng điều đó để theo đuổi chủ nghĩa hiện thực nguyên thủy của tự nhiên.
Chúng ta không nên cười quá: de Vaucanson là người tiên phong trong nhiều lĩnh vực (bao gồm cả việc phát minh ra máy dệt tự động và chế tạo máy tiện hoàn toàn bằng kim loại đầu tiên), ông đã chế tạo ra thứ được cho là máy tự động cơ sinh học đầu tiên, một cây sáo. máy nghe nhạc, Nó có thể chơi mười hai bài hát khác nhau. Ông cũng chế tạo một máy chơi tambourine. Nguồn cảm hứng cho hai cỗ máy tự động này đến từ quá trình giải phẫu của một bác sĩ phẫu thuật người Pháp.
Đây cũng là thời đại của các thợ đồng hồ nổi tiếng Pierre Jaquet-Droz và Henri Maillardet, những người đã tạo ra một số máy tự động hình người ấn tượng nhất có thể Vẽ tranh, ký tên và viết những tin nhắn đơn giản.
Giữa thế kỷ 19 (khoảng 1860) đến khoảng 1910 được coi là “thời hoàng kim của automata” (thậm chí còn có cả cuốn sách cùng tên), bởi cuộc cách mạng công nghiệp đã xuất hiện một số lượng lớn các bộ phận cơ khí tiêu chuẩn hóa, và số lượng các công ty sản xuất automata tăng lên. Dễ dàng sản xuất. Hàng nghìn máy tự động và chim biết hót cơ khí đã được xuất khẩu trên khắp thế giới và chúng vẫn được các nhà sưu tập ưa chuộng cho đến trước Thế chiến thứ nhất.
Không có gì đáng ngạc nhiên, tình thế tiến thoái lưỡng nan về kinh tế toàn cầu và thái độ bảo thủ do thảm kịch tàn khốc của chiến tranh toàn cầu gây ra đã thay đổi các ưu tiên của toàn bộ Châu Âu (một trong những trung tâm sản xuất máy tự động) và việc tạo ra máy tự động không còn áp dụng cho thực tiễn rộng rãi hơn nữa. Mặc dù nó chưa bao giờ biến mất hoàn toàn ở Châu Âu, Châu Á hay Hoa Kỳ, nhưng phát minh cơ khí đã nhường chỗ cho khía cạnh nghệ thuật của mọi thứ, bởi vì những tiến bộ về điện và công nghệ sản xuất đã khiến cho việc sản xuất ô tô trở nên tương đối dễ dàng.
Trong một thời gian, các công ty tập trung vào việc tạo ra tác phẩm nghệ thuật tao nhã bằng máy tự động hoặc chế tạo các thiết bị giống đồ chơi rẻ tiền. Giờ đây, trong thời đại Internet, chúng ta đã chứng kiến sự phục hưng của những dự án này vì mọi người được tiếp xúc lại với những khía cạnh ấn tượng nhưng thú vị của automata - bạn có thể tìm thấy nhiều ví dụ thú vị và rẻ tiền trên Internet.
Mặc dù có thể hơi khó chịu đối với những người thích sự khéo léo mang tính nghệ thuật và kỹ thuật đáng kinh ngạc của máy tự động, nhưng mức giá phải chăng cho phép mọi người dễ dàng bước vào thế giới của các nguyên lý kỹ thuật thông qua các máy tự động thú vị.
Điều này giúp tôi hiểu chi tiết về cách kết hợp các nguyên lý cơ học đơn giản để tạo ra một số phát minh ngoạn mục nhất trong lịch sử.
Đối với bất kỳ ai chú ý đến ô tô tự động cao cấp ngày nay, rõ ràng là kỹ thuật phi thường có thể được kết hợp với tay nghề nghệ thuật ấn tượng để đạt được những mục tiêu tuyệt vời. Nhưng ngay cả trong những ví dụ chất lượng cao nhất, nguyên tắc điều khiển ô tô tự động về cơ bản vẫn giống với những nguyên tắc được sử dụng trong nhiều thế kỷ, bởi vì hầu hết chúng đều dựa trên những nguyên lý cơ học rất đơn giản để tạo ra chuyển động.
Tôi muốn nói rằng 95% máy tự động sử dụng năm nguyên tắc cơ học cơ bản để tạo ra chuyển động và chỉ trong một số trường hợp hiếm hoi mới sử dụng những thứ không phù hợp với những loại này. Các loại như sau: bánh xe, ròng rọc, bánh răng, cam và thanh kết nối. Nếu tôi là người gắn bó, tôi có thể kết hợp các bánh xe, ròng rọc và bánh răng thành một nhóm lớn hơn. Tuy nhiên, các hành động mà chúng tạo ra có phần khác nhau và có thể được sử dụng cho các hành động độc đáo, vì vậy hãy tập trung vào năm danh mục chung.
Đầu tiên là bánh xe. Trong nhiều trường hợp, nó chỉ đơn giản truyền động trên một trục để cho vật thể quay, hoặc tạo ra chuyển động tuyến tính cho toàn bộ cỗ máy dựa trên một máy tự động, dẫn động nó giống như một chiếc ô tô khách hay một chiếc tàu hỏa, hoặc sử dụng những bánh xe ẩn để tạo ra những con vật. phong trào.
Bánh xe có thể là bộ truyền động bên trong của một cơ cấu khác hoặc nó có thể chỉ là bộ phận cuối cùng trong dây chuyền cơ khí. Một ví dụ điển hình về thành phần cuối cùng là bánh xe là đồng hồ cúc cu, được đặc trưng bởi một vòng ký tự nhô ra từ bên trong thân đồng hồ, thường được gắn vào bên cạnh một bánh xe đơn giản.
Ròng rọc là sự phát triển của bánh xe vì chúng có thể trơn hoặc có răng và nối với dây xích hoặc dây đai để truyền chuyển động quay đến các vật ở xa. Tùy thuộc vào cài đặt, ròng rọc có thể truyền chuyển động quay ở một góc nhất định thông qua một dây đai linh hoạt (thường thấy trên nhiều máy công nghiệp cũ hơn) và có thể cung cấp một số khả năng bảo vệ tác động cho cơ cấu.
Sự thay đổi đường kính giữa hai ròng rọc có thể làm tăng hoặc giảm tốc độ, nhưng quan trọng hơn, nó thực sự có thể thay đổi lượng lực tác dụng. Điều này giải quyết vấn đề đầu vào quá yếu để di chuyển trực tiếp các thành phần lớn hoặc quá mạnh và cần phải giảm để bảo vệ cơ chế.
Trong bước phát triển tiếp theo, các bánh răng về cơ bản là các ròng rọc có răng, chúng được chế tạo rất chính xác và có thể được nối lưới trực tiếp với một ròng rọc có răng khác.
Những bánh răng đầu tiên hoàn toàn không chính xác. Một trong những bánh răng có hai bánh xe song song với các thanh cách đều nhau nối chúng. Những bánh xe này được nối với một bánh xe duy nhất nhô ra khỏi vành ở các thanh cách đều nhau. Chúng có thể được tìm thấy trong các máy tự động cổ nhất ở Trung Quốc hoặc Hy Lạp cổ đại, và là thành phần chính của một số đồng hồ lớn nổi tiếng nhất trên thế giới.
Nhưng với sự tiến bộ của công nghệ và sự hiểu biết sâu hơn về hình dạng bánh răng, những bánh răng rất chính xác mà bạn biết ngày nay đã ra đời, có thể truyền lực rất lớn rất chính xác và giống như ròng rọc, có thể được sử dụng để thay đổi tốc độ, lực hoặc Cung cấp một tỷ lệ cơ chế thời gian chính xác (rõ ràng). Việc phát minh ra các bánh răng chính xác cho phép các máy móc rất phức tạp sử dụng đòn bẩy cơ bản phát huy hết tiềm năng của nó.
Cam là một cơ cấu lâu đời nhất khác bởi vì, theo cách hiểu đơn giản nhất, nó là một bánh xe có trục lệch tâm. Điều này tạo ra chuyển động lặp đi lặp lại độc đáo, có thể được sử dụng để điều khiển chuyển động tuyến tính. Nguyên lý cơ bản sử dụng các bánh xe có hình dạng đặc biệt, thường có dạng hình tròn hoặc hình ốc sên, có một cam dẫn (ngón tay hoặc răng đơn giản tựa ở chu vi) để chuyển chuyển động sang bánh xe hoặc thanh nối khác, từ đó tạo thành chữ A. chuyển động lùi và chuyển động thứ tư. Đây có thể là một chuyển động cực kỳ cơ bản hoặc cực kỳ phức tạp, nhưng nguyên tắc thì giống nhau.
Khối xây dựng cuối cùng là thanh kết nối, bao gồm trụ cam, đòn bẩy và tay trục cơ bản. Những cấu trúc này rất đơn giản nhưng thực chất chúng là đặc điểm chính tạo ra chuyển động trong automata. Thanh truyền gồm có một thanh quay quanh một trục, nối hai trục ở hai đầu hoặc nối ba trục trở lên để tạo thành đường chuyển động phức tạp.
Thời gian đăng: Dec-08-2021
