Сложно удивить кого-то роботом. Они уже среди нас — работают на заводах, спасают людей в чрезвычайных ситуациях, разоружают бомбы, водят автомобили. Иногда удовлетворяют иные человеческие потребности.
Но как это выглядело пару сотен лет назад? Или четыре сотни лет? Да, тогда тоже были некоторые подобия роботов, механические устройства, напоминающие человека или животное. Они играли на музыкальных инструментах, писали пером, танцевали, рычали и совершали иные действия, способные повергнуть в шок простого обывателя. Сегодня говорим о механических монахах, откладывающих яйца утках и программируемых пишущих мальчиках.
Автоматоны — это механизмы. Различные истории о человекоподобных роботах ходили ещё в Древней Греции — например, движущиеся статуи. Но гораздо более реальным выглядит не очень сложный механизм, который описал Филон Византийский, умерший в 220 году до нашей эры. В книге «Пневматика» он описал устройство в виде женщины, которая в одной руке держит кувшин с вином, а по команде — при установке бокала в другую руку — она наливала вино и добавляла в него воду. Но кому нужны роботы, если есть рабы?
ВТХ автоматов типа К и Z. Подробный разбор
Леонардо Да Винчи, величайший художник, учёный, музыкант и изобретатель, в XV веке разработал технологию человекоподобного механизма. Это был первый в истории андроид. До того, как создать его, Да Винчи много времени провёл в анатомической школе, разрезая трупы и постигая тайны человеческого тела.
Механизм находился внутри рыцарской брони. Рыцарь, возможно, мог ходить, вставать и садиться, двигать руками и шеей. К сожалению, видео тогда не снимали.
Набросок — фантазия нашего современного художника
Король Испании Филипп II в 1560 году велел инженеру Хуанело Турриано создать механического монаха. Монах мог креститься, поднимать распятие, двигать губами — он будто молился за короля. Фигура передвигалась на колёсах, но у неё для реалистичности были и ноги, которые видны из-под рясы.
В 1737 году французский изобретатель Жак де Вокансон построил флейтиста, в репертуар которого вошли двенадцать музыкальных композиций, а также музыканта с тамбурином.
Лёгкие человека похожи на кузнечные меха. Вокансон, также увлекавшийся работой с трупами, имитировал их работу. Ему пришлось изучить игру живого человека. Движение воздуха контролировал язык, губы открывались, закрывались и двигались, воздух поступал с механических лёгких — мехов.
Отверстия на флейте зажимали в нужной последовательности механические пальцы. Поскольку деревянные пальцы не могли плотно прилегать к флейте, мастер использовал настоящую человеческую кожу.
Автомат АК-12 самый современный Калашников на вооружении Российской армии. Как выглядит магазин.
Позже Вокансон спроектировал и собрал из четырёхсот деталей утку, которая махала крыльями, ела, переваривала зерно и после этого испражнялась. По замыслу автора, утка должна была на самом деле переваривать пищу с помощью химической реакции в отдельном резервуаре, но до этого, к сожалению, не дошло. Вместо этого зерно попадало в один отсек, а заранее подготовленные испражнения выходили из другого. Утка стала самым известным его творением. Все три автоматона вошли в одну коллекцию и делали представления для публики.
Важнейшей деталью для строительства автоматонов стал эксцентрик — диск или сектор диска, насаженный на вращающийся вал так, что его ось не совпадает с осью вращения вала. Таким образом вращательное движение становится поступательным.
Конечно, куда мы без японцев, когда речь заходит о тонкой работе. Кукла на видео ниже приводится в движение благодаря струнам, которыми она связана с механизмом, подобным часовому. Эксцентрики натягивают струны и отпускают их, заставляя куклу совершать различные действия.
Эта кукла не просто двигает руками. Она берёт стрелу, натягивает тетиву лука и выпускает её. Затем берёт новую стрелу с платформы, во время выстрела изменившей позицию. При этом лучник успевает артистично двигать головой.
В 1740-х годах архиепископ Яков фон Дитриштейн (Jakob von Dietrichstein) построил автоматон, представляющий собой театр из двух сотен фигур на одной сцене, работающих одновременно. Так он изобразил жизнь идеального города. Мы видим, как бондари закрывают бочку, как молотом забивают быка, строители поднимают доски на здание, а сверху за тяжким трудом простого народа наблюдает аристократия.
Вода в механизме поворачивает колесо, которое посредством нескольких передач передаёт вращение на барабан. На барабане содержатся инструкции для каждого персонажа в этом театре.
Автоматоны тесно связаны с искусством создания часов. Как можно заметить, почти всегда мастера именно этой области разрабатывали движущихся кукол. В мире построено множество башенных часов с фигурами, совершающими действия. Например, это Пражские куранты. Их установили в 1410 году, это старейшие из ныне работающих астрономических часов.
В XVII веке к ним добавили движущиеся фигуры смерти-скелета с колокольчиком и кричащего золотого петуха.
Возможно, самый знаменитый автоматон в России — это часы с павлином, выставленные в Эрмитаже в Санкт-Петербурге. Часы были изготовлены в Великобритании в 1770-е годы. Каждую среду заведующий Лабораторией часов и музыкальных механизмов Государственного Эрмитажа Михаил Гурьев заводит их, после чего часы работают в течение восьми часов.
Екатерина II потратила на часы 11 000 рублей в 1781 году. При перевозке из Лондона механизм повредили, но на помощь пришёл Иван Кулибин — ему пришлось собирать часы, доставая детали из груды в корзинах.
В композиции задействованы сразу несколько птиц. Сова в клетке вращает глазами, двигает головой и в такт звону колокольчиков пританцовывает лапкой. Павлин кланяется и распускает хвост. Затем петух поднимает голову, и раздаётся звонкое «кукареку».
Павлина создал лондонский ювелир и изобретатель Джеймс Кокс. Ещё одной интересной его работой был серебряный лебедь с длинной гибкой шеей, ищущий еду в серебряном пруду с рыбками. Он работает 40 секунд на одном заводе, но выглядит при этом, почти как живой. Во время работы он вылавливает рыбку и ест её. Даже вода кажется настоящей — она выполнена из вращающихся стеклянных цилиндров с насечками различной формы.
В XVIII-XIX веке автоматоны были средством развлечения самых состоятельных слоёв общества. Но делали эти произведения искусства гораздо более бедные люди: ремесленники, производившие компоненты, и часовые мастера, собирающие их воедино. Чтобы заработать больше денег, нужно было продать больше механизмов, и, возможно, снизить цену. Уже триста лет назад начался тренд на миниатюризацию устройств. И часы становились меньше, и автоматоны уменьшались в размерах.
Часовые механизмы, которые 500 лет назад занимали место в башнях, уменьшились до размеров, позволяющих поместить их сильно усложнённую версию в корпус куклы. А затем — в устройство размером со шкатулку.
Пример миниатюрного автоматона — эта птичка в клетке, сделанная в 1860-х.
Ещё один замечательный пример — ювелирное пасхальное яйцо «Лавровое дерево», сделанное фирмой Карла Фаберже в 1911 году по заказу Николая II. Его он подарил своей матери Марии Фёдоровне. После завода механизма крышка яйца-дерева открывается, и появляется птица. Она поворачивается и поёт.
Кстати, у фирмы Jaquet Droz сейчас в ассортименте есть наручные часы с автоматоном. Эти часы с певчей птичкой стоят 380 000 швейцарских франков, это 25 миллионов рублей.
В 1784 году был собран автоматон, выполненный по образу королевы Франции Марии-Антуанетты. Кукла вращает глазами, смотрит по сторонам, двигает головой, дышит и играет на музыкальном инструменте.
А вот Мария-Антуанетта в неглиже. Мы видим барабан с насечками, который натягивает струны для каждого действия в определённой последовательности.
Автоматоны не только играли на инструментах, но и были способны писать пером на бумаге. Конечно, строго определённые вещи, перепрограммировать такую куклу было делом непростым (хотя есть исключение). На видео ниже — работа 1773 года.
«Художник» мастера Жаке Дро состоит из 2 000 элементов. Он способен нарисовать три картинки: портрет Людовика XV и его собаки с подписью, Марию-Антуанетту с Людовиком XVI и Купидона, управляющего колесницей с бабочками. Большую правдоподобность механизму придают его посторонние действия — он ёрзает на стуле, качает головой и сдувает пыль. Сложно представить себе удивление, с которым в то время могли встретить этого робота.
Гораздо более сложный механизм Жаке Дро получил название «Каллиграф». Устройство собрано из 6https://habr.com/ru/post/399133/» target=»_blank»]habr.com[/mask_link]
Как работают различные системы механизмов автоматической винтовки
Пороховые газы при выстреле действуют во все стороны (рис. 139). Действуя вперед на пулю, они выбрасывают ее из канала ствола; боковое их давление на стенки гильзы прижимает ее к стенкам патронника и тем устраняет возможность прорыва пороховых газов; действие их назад через дно гильзы на затвор стремится отбросить его, а также и гильзу назад (рис. 139, фиг.
1), Если сзади затвора поместить пружину (рис. 139, фиг. 2), то при отбрасывании затвора она будет сжата;, стремясь же разжаться, она вернет затвор в первоначальное положение.
Этим именно давлением на затвор и пользуется некоторая часть изобретателей и конструкторов автоматического оружия.
Рис. 139. Схема работы автоматической винтовки.
Примером винтовок, сконструированных на этом принципе, может служить простейшая автоматическая винтовка системы Манлихера обр. 1894 г.
Затвор у нее цилиндрический, сцепляющийся со ствольной коробкой с помощью двух боевых выступов АА (рис. 140), которые входят в пазы Б коробки. Это сцепление сходно со сцеплением боевой личинки со ствольной коробкой в нашей 7,62-мм винтовке, с тем лишь различием, что пазы сделаны более наклонными.
При выстреле давление пороховых газов через дно гильзы стремится отбросить затвор назад; последний начинает подаваться к задней части коробки, скользя своими боевыми выступами по наклонным пазам; затвор поворачивается, его боевые выступы переходят из наклонных пазов в продольные; происходит расцепление затвора от ствольной коробки и дальнейшее его отбрасывание назад; в конце этого движения затвор занимает крайнее заднее положение, показанное на рис. 140, фиг. 2; гильза при этом будет выброшена, а находящаяся сзади затвора спиральная возвратная пружина сжата.
Рис. 140. Схема автоматической винтовки системы Манлихера 1894 г.
Сила этой пружины, стремящейся разжаться, заставляет затвор вернуться обратно; при этом движении он захватывает очередной поднявшийся из магазина патрон; в конце движения затвор начинает скользить боевыми выступами по наклонным пазам, поворачивается и вновь сцепляется со ствольной коробкой.
Невыгода таких систем заключается в том, что в них вместе с началом движения пули по каналу ствола начинается и поворот затвора со скольжением боевых выступов по наклонным пазам ствольной коробки; отход затвора, хотя и крайне незначительный, происходит еще тогда, когда пуля находится в канале ствола, а стенки гильзы поджаты к стенкам патронника пороховыми газами. Следствием этого получается затрудненная экстракция гильз, требующая для правильного действия механизма их предварительной осалки.
Появилась мысль задержать открывание затвора, сконструировав такую систему, в которой ствол и затвор первое время после выстрела двигались бы вместе; в таких системах открывание затвора происходит лишь после того, как пуля покинет канал ствола, все пороховые газы выйдут через дуло ствола и стенки гильзы уже не будут поджаты их давлением.
Громадная часть автоматических систем, разрабатывавшихся в прежнее время, и принадлежала к этим системам.
Примером их может служить автомат В. Федорова, бывший у нас первым образцом, широко испытывавшимся в некоторых частях Красной Армии.
Сущность устройства автомата заключается в следующем (рис. 141): ствол подвижной; сцепление затвора со стволом достигается с помощью двух личинок АБ, симметрично расположенных в вертикальной плоскости; эти личинки в передней своей части имеют круглые выступы А, входящие в соответствующие круглые выемки на боковых поверхностях ствола; на этих выступах личинки могут вращаться, как это видно из рисунков.
Рис. 141. Схема автоматической винтовки системы В. Федорова.
На задних своих оконечностях личинки имеют загнутые вверх выступы Б, удерживающие при выстреле выступающие цапфы затвора В. При выстреле давление пороховых газов на затвор стремится отбросить его назад, а так как он сцеплен со стволом с помощью круглых выступов личинок, то все подвижные части — ствол, личинки, затвор — приходят в движение назад; это совместное движение происходит до тех пор, пока особые выступы Г личинок, находящиеся на нижних их плоскостях, не найдут на уступы неподвижной коробки Д; личинки соскользнут с неподвижных плоскостей коробки, произойдет вращение личинок и расцепление затвора от ствола, как это видно из нижнего рисунка; под влиянием приобретенной живой силы затвор продолжает свое движение, сжимая возвратную пружину, помещенную сзади затвора.
Оригинальностью системы Федорова является: 1) отсутствие подвижной ствольной коробки, в которую ввинчен ствол; она заменена соответствующей разделкой заднего конца ствола, в которой находятся круглые выемки для личинок; это вызвано стремлением уменьшить вес оружия; 2) наличие ускорителя для придания большей силы отбрасываемому затвору.
Некоторые конструкторы строят свои системы автоматических винтовок иначе — на принципе отвода пороховых газов; эти системы автовинтовок в настоящее время значительно распространены. В них не имеется подвижности ствола, усложняющей конструкцию механизма.
Сущность их устройства заключается в следующем.
В стенке ствола около дульной его части разделывают поперечный канал а очень малого диаметра (рис. 142, фиг. 1); этот канал сообщается с особой подствольной трубкой бв, расположенной под стволом; в ней скользит поршень г с тягой д.
Рис. 142. Схема автоматической винтовки с отводом пороховых газов, вариант 1-й.
При выстреле, когда пуля пройдет поперечный канал а, часть пороховых газов устремляется в этот канал, а через него в трубку бв и, действуя на поршень г, отбрасывает его назад. Сцепление затвора ж в этих системах большей частью несимметричное, с упором скошенной верхней задней грани затвора в соответствующую грань з ствольной коробки.
Для возможности автоматического отбрасывания затвора необходимо снизить заднюю скошенную грань затвора вниз, выведя ее из соприкосновения со ствольной коробкой. Производится это следующим образом. Задний конец тяги д шарнирно соединен особой тягой е с затвором ж. Отбрасывание поршня пороховыми газами назад заставляет тягу е принять наклонное положение (рис.
142, фиг. 2), снизив задний край затвора и выведя затвор из сцепления со ствольной коробкой. Продолжающееся движение поршня под действием пороховых газов отбросит затвор в крайнее заднее его положение, сжав при этом возвратную пружину к.
Стремление пружины разжаться возвратит в переднее положение поршень г, а следовательно, и сцепленный с ним через посредство тяг затвор ж. При конце движения поршня вперед тяга е, приходя из своего наклонного положения в отвесное, поднимает заднюю часть затвора вверх и сцепляет его со ствольной коробкой (рис. 142: фиг. 1).
На этом принципе построен автомат Браунинга.
На рис. 143 изображен вариант сцепления подобных же конструкций с отводом пороховых газов, принятый в чехословацкой системе.
Рис. 143. Схема автоматической винтовки с отводом пороховых газов, вариант 2-й.
Деталь аб (рис. 143, фиг. 1) представляет собой заднюю часть поршня, отбрасываемого при выстреле пороховыми газами, устремляющимися через поперечный канал в стволе. Сцепление затвора вг со ствольной коробкой также несимметричное при упоре задней верхней грани затвора в соответствующую грань д ствольной коробки. Снижение задней части затвора (рис.
143, фиг. 2) производится здесь не помощью тяги, как это выполнено в предыдущем примере, а особым скосом е задней части поршня, надвигающегося на соответствующий скос ж затвора.
Источник: arsenal-info.ru
Автоматические устройства от древнего мира до начала промышленной революции
Данный материал открывает цикл статей, посвященных истории автоматического управления техническими системами. Представлены ранние автоматы для торговли, богослужения и более совершенные механизмы (андроиды) средневековья, а также устройства с обратной связью: часы Ктезибия, регуляторы температуры (Дреббеля) и давления (Папена), ветряк Эдмунда Ли. Анализируются основные особенности этапа.
АЛЕКСАНДР МИКЕРОВ, д. т. н., проф. каф. систем автоматического управления СПбГЭТУ «ЛЭТИ»
На самой заре своего развития человек пытался использовать различные приспособления, действующие без его участия, то есть самостоятельно. Древнегреческое слово «автоматика» и обозначает «самодействие». Такие самодействующие машины в виде ловушек и капканов широко использовались, к примеру, на охоте. Описание многих интересных автоматов оставил нам смотритель библиотеки знаменитого Александрийского маяка Герон Александрийский (Ἥρωνὁ Ἀλεξανδρεύς) в книге «Пневматика», написанной в I в. н. э. В ней показаны известные автоматы Древнего Египта, начиная со II в. до н. э., в том числе для продажи воды или вина, открывания дверей храма, зажигания священного огня и т. д. [1].
Рис. 1. Автомат для продажи святой воды
На рис. 1 показано устройство автомата для продажи святой воды. Вода из резервуара 1 отпускается при открытии клапана 2 рычагом 3, на который опускается монета 4. Более сложный механизм приводил в движение двери храма (рис. 2).
Двери 1 раздвигаются двумя воротами 2, поворот которых осуществляется грузом 3 и бадьей с водой 4.
Наполнение бадьи начинается при разжигании священного огня 5, металлическая чаша которого через стержень нагревает воду в баке 6. При этом образуется пар, вытесняющий воду из бака 6 в бадью 4. После того как огонь гаснет, вода из бадьи всасывается обратно в бак и двери закрываются.
С изобретением Христианом Гюйгенсом (Christiaan Huygens) в 1673 г. часового механизма с маятником большой популярностью стали пользоваться диковинные механические игрушки, имитирующие внешний облик и поведение животных и человека («автоматоны» или «андроиды»). Примером может послужить утка, принимающая пищу (рис. 3), созданная механиком Жаком де Вокансоном (Jacques de Vaucanson) в 1739 г. [2]. Сохранился также железный рыцарь Леонардо да Винчи (Leonardo di ser Piero da Vinci), двигающий головой и руками.
Особенность всех этих механических автоматов в том, что они работают по жесткому алгоритму или программе. Первым примером применения обратной связи в автоматических устройствах является поплавковый регулятор уровня, известный уже во II в. до н. э., который до сих пор исправно действует, например в нашем бытовом оборудовании [3].
Рис. 2. Автомат для открывания дверей храма
Поплавковый регулятор был применен в водяных часах александрийского ученого Ктезибия (Κτησίβιος), построенных в II веке до н. э. [4, 5]. Рис. 4а иллюстрирует их принцип действия, а рис. 4б — внешний вид. Вода из верхнего резервуара через сопло 1, прикрываемое поплавком 2, поступает в резервуар 3, откуда и вытекает через мерное отверстие 4 в накопитель (нижний бак) 5. По мере наполнения накопителя поплавок 6 поднимает указатель, отмечающий время, по циферблату 7.
В данном случае использовано два автоматических устройства:
- поплавковый регулятор уровня воды в баке;
- водяной интегратор, отмеряющий уровень воды в накопителе, пропорциональный времени.
Поплавковый регулятор уровня обеспечивает постоянный напор воды в баке 3, а следовательно, и стабильную скорость подъема воды в накопителе, реализуя важнейший принцип регулирования — обратную связь. В данном случае поплавок соединяет функции чувствительного (измерительного) элемента и исполнительного механизма.
Рис. 3. Автомат Вокансона
Фактически часы Ктезибия имели более сложное устройство. Дело в том, что в Древнем Риме сутки имели 12 дневных и 12 ночных часов, продолжительность которых была разная, так как определялась длиной светового дня, зависящей от времени года. Поэтому в этих часах циферблат был нанесен на вращающийся барабан 8 (рис. 4б), поворачивающийся на один оборот в год с помощью не показанного на рисунке дополнительного водяного механизма в основании. Часы Ктезибия были единственной альтернативой солнечным или песочным часам вплоть до XIV в., когда им на смену пришли механические часы без маятника, а затем, с XVII в., и с маятником.
После падения Западной Римской империи развитие науки и техники в Европе приостановилось, и только на Арабском Востоке известно применение поплавковых регуляторов и водяных часов в VIII—XII вв. [3, 6].
Начиная с XVII в., в связи с развитием техники, в Европе появляются новые регуляторы с обратной связью:
- регулятор температуры Дреббеля;
- регулятор давления Папена;
- регуляторы ветряных и водяных мельниц.
Рис. 4. Водяные часы Ктезибия: а) принцип действия; б) внешний вид
Знаменитый голландский ученый Корнелиус Дреббель (Cornelius Jacobszoon Drebbel) изобрел в начале XVII в. инкубатор для цыплят, который оснастил ртутным термостатом. Его чертежи не сохранились, однако по описаниям можно составить следующее представление об устройстве (рис. 5) [3, 4, 6].
Внутри камеры инкубатора 1, нагреваемой, например, спиртовкой 2, размещен чувствительный элемент — сосуд со спиртом 3, соединенный с U-образной трубкой 4, заполненной ртутью и закрытой поршнем 5, воздействующим на рычаг клапана 6 вентиляционного отверстия. Таким образом, перегрев камеры приводит к расширению спирта и открытию вентиляции. Регулятор был снабжен винтовым устройством выставки температуры. В данном случае чувствительный элемент и исполнительный механизм с U-образной трубкой и поршнем разделены, однако усилие на поршне создается, в конечном счете, чувствительным элементом.
Дреббель известен также как создатель одной из первых подводных лодок и изобретатель мощного микроскопа. Совершенствование термостатов инкубаторов продолжил французский ученый Рене-Антуан Реомюр (Ren? Antoine de R?aumur), предложивший также температурную «шкалу Реомюра» [7].
Рис. 5. Термостат Дреббеля
В 1707 г. французский физик и математик Дени Папен (Denis Papin), ассистент Гюйгенса, построил одну из первых паровых машин, паровой котел 1 которой, показанный на рис. 6, был оснащен предохранительным клапаном 2 с грузом 3 [3].
Регулируя положения груза, можно было задавать предельное давление сброса пара из котла. До сих пор все паровые котлы оснащаются подобными клапанами. Более совершенным автоматическим устройством был механизм разворота ветряной мельницы. В Средние века такие мельницы широко распространились по всей Европе.
Башня ветряной мельницы сначала была неподвижной, затем ее стали разворачивать по ветру и, наконец, были созданы башни с ветровым колесом на поворотной крыше. Сейчас ветровые колеса ветрогенераторов поворачиваются вертикальными рулями на хвосте, но в Средние века несовершенство опор требовало настолько больших усилий, что плоскости на хвосте не могли с этим справиться, поэтому разворот крыши выполнялся обычно вручную.
Рис. 6. Паровой котел с клапаном Папена
В ветряке английского кузнеца Эдмунда Ли (Edmund Li), первый патент на который был получен в 1745 г., для разворота крыши использовано дополнительное ветровое колесо [3, 6, 8]. Принцип действия механизма показан на рис. 7а, где: 1— основное рабочее ветряное колесо мельницы; 2 — дополнительное ветряное колесо, ось вращения которого перпендикулярна оси рабочего колеса; 3 — неподвижная азимутальная шестерня, установленная на башне; 4 — червячный редуктор привода. Оба ветряных колеса установлены на вращающейся крыше. Когда направление ветра не совпадает с осью вращения рабочего колеса 1, дополнительное ветряное колесо 2 через редуктор 4 поворачивает всю крышу до такого положения, когда плоскость дополнительного колеса будет совпадать с направлением ветра, и поворот крыши прекратится.
На рис. 7б показан современный вид голландской мельницы с таким механизмом разворота [8]. Нетрудно заметить, что дополнительное ветряное колесо является одним из первых примеров сервомотора, скорость вращения которого увеличивается с увеличением угла рассогласования между направлением ветра и осью рабочего ветряного колеса. Дополнительное ветряное колесо играет также роль чувствительного элемента и источника энергии регулятора.
Рис. 7. Ветряк Эдмунда Ли
* * *
Таким образом, ранний этап развития автоматизации вплоть до широкого внедрения паровых машин отличается следующими особенностями:
- Первые самодействующие устройства (автоматы), появившиеся задолго до новой эры, как правило, работали по жесткому алгоритму и использовались не для утилитарных или производственных целей, а для богослужения или развлечений.
- Изобретение в конце XVII в. часового механизма привело к созданию весьма совершенных программируемых механических автоматов-игрушек (андроидов), имитирующих внешние черты и поведение животных или человека.
- Первым автоматическим устройством с обратной связью был поплавковый регулятор уровня, примененный в водяных часах Ктезибия (II в. до н. э.), в котором чувствительный элемент был совмещен с исполнительным механизмом в форме поплавка.
- Развитие промышленности привело к созданию более совершенных регуляторов с обратной связью: температуры (Дреббеля), давления (Папена), ветряной мельницы (Эдмунда Ли). Во всех случаях энергия, необходимая для работы регулятора, вырабатывалась самим чувствительным элементом, который в регуляторе Дреббеля был отделен от исполнительного механизма.
- Во всех регуляторах этого периода проблема устойчивости замкнутой системы, по существу, не возникала вследствие их низкой точности и малого быстродействия. Как следствие, не было ни специальной науки, ни отдельной отрасли производства автоматических устройств. Тем не менее для изготовления и подбора параметров таких регуляторов требовались весьма умелые механики.
Первые регуляторы не нашли широкого распространения, поскольку с задачами, которые они решали, легко справлялся и человек, труд которого был дешев, что делало применение сложных автоматических механизмов нерентабельным. Дальнейшее развитие регуляторы получили в XVIII в. в связи с началом широкого применения паровых машин, стабильная работа которых без регуляторов практически невозможна.
Источник: controlengrussia.com
«Железный мужик» Ивана Грозного, автоматоны из Европы и механические оркестры с Востока: Какими были роботы прошлого
Какими были роботы прошлого/
Еще в Античности человек, наблюдая за природой, мечтал вступить с ней в соперничество и научиться производить на свет существ, неотличимых от тех, что созданы из плоти и крови. Изыскания философов, механиков и даже ювелиров и иллюзионистов прошлого предвосхитили появление и развитие современной робототехники.
София, первый в мире человекоподобный робот, созданный в 2015 году./Фото: i.ytimg.com
От деревянного голубя до искусственного человека
Древнеримский писатель Авл Геллий упоминал, что греческий полководец и философ-пифагореец Архит Тарентский, «искушенный, помимо прочего, в механике», смастерил из дерева голубя, пролетевшего около двухсот метров. Среди восхищенных зрителей были и дети, для которых еще раньше этот государственный муж, успешно оборонявшийся от завоевателей, изобрел погремушку.
Труд «Пневматика» другого античного ученого, Герона Александрийского, механики и инженеры использовали вплоть до XIX века. Благодаря разработкам Герона в 1832 году были сконструированы уникальные астрономические часы в Страсбургском соборе, показывающие движение планет.
Астрономические часы Страсбургского собора./Фото:strasbourgvoyage.files.wordpress.com
Средневековый арабский изобретатель Аль-Джазари, в XIII веке спроектировал, среди прочего, музыкальный автомат: четырех механических кукол, которые плавали в лодке по озеру, играя на цимбалах и барабанах.
Механические музыканты. Иллюстрация Аль-Джазари к его трактату 1206 года «Книга знаний об остроумных механических устройствах».
В христианской Европе дерзновенные и греховные, казалось бы, помыслы о создании искусственного человека вынашивались в монастырских кельях. Сохранились работы монахов-ученых Виллара де Оннекура и Раймунда Луллия. Альберту Магнусу, по легенде, удалось создать «железного человека», но шедевр испортил ученик Магнуса — будущий философ-теолог Фома Аквинский.
Механический рыцарь Леонардо да Винчи и «железный мужик» Ивана Грозного
Леонардо да Винчи и Галилео Галилей, как и Архит Тарентский, не брезговали изобретением механических безделиц для детей. Для короля Франциска I Леонардо сделал большую игрушку: шагающего, открывающего пасть, машущего хвостом и извергающего из чрева лилии льва.
Механический лев Леонардо да Винчи. Современная реконструкция./Фото: img-fotki.yandex.ru
Но самые заветные идеи да Винчи остались в его чертежах. Среди них был и «механический рыцарь», которому полагалось двигать конечностями, поворачивать голову и поднимать забрало.
Иностранные купцы, которым довелось пировать при дворе Ивана Грозного, рассказывали, что у русского царя была странная забава: «железный мужик», прислуживавший хозяину и на потеху гостям сражавшийся с медведем. Когда один из купцов заподозрил, что внутри металлической оболочки спрятан живой человек, царь велел мастеровым разобрать «мужика». Удивление иностранцев, увидевших пружины и шестеренки, очень понравилось царю, и он заявил, что на Руси такая «невидаль» водилась еще триста лет назад. Выяснить, лукавил Иван Грозный или нет, ученым пока что не довелось.
Механики и ювелиры, не ставившие перед собой грандиозных целей, на протяжении XV–XVII столетий совершенствовались в создании драгоценных «безделиц». Таких, например, как разъезжавший по столу музыкальный автомат и одновременно сосуд для вина «Триумф Бахуса».
«Триумф Бахуса». Германия, начало XVII века. Вена, дворец Хофбург, Сокровищница Габсбургов./Фото: i.pinimg.com
Автоматоны XVIII века: музыканты, августейшие особы и свирепые хищники
Считается, что революцию в искусстве создания искусственных существ, порой пугающе схожих с живыми, совершил французский изобретатель Жак де Вокансон. Он же ввел в моду публичные демонстрации автоматонов. В 1730-е годы Вокансон выступал перед парижанами и лондонцами, не просто развлекая, но и просвещая их, поскольку показы механических диковин сопровождались лекциями об устройстве и действии механизмов.
Более прочих известны три работы Вокансона: «Флейтист», которого автор удостоил отдельной брошюры, «Тамбуринщик» и «Утка», «обученная» пить воду, клевать зерна и испражняться.
«Утка» Вокансона. Схема устройства./Фото: oursociety.ru
Швейцарец Пьер Жаке-Дро вошел в историю как искусный часовой мастер, новатор в своем ремесле. Основанная им марка существует по сей день. Но поначалу он прославился как творец автоматонов. Трех самых известных его механических людей — «Музыкантшу», «Рисовальщика» и «Писаря» — иногда называют первыми роботами. С ними Жаке-Дро объездил Европу и был благосклонно принят при королевских дворах.
«Писарь», «Рисовальщик» и «Музыкантша» Пьера Жаке-Дро. Швейцария, 1774 год./Фото: ljplus.ru
«Музыкантша», поочередно играя на флейтовом органе пять своих мелодий, обращала взор направо и налево. Искусственная девушка наклонялась к инструменту, и плечи ее вздымались от «дыхания». Отдельный механизм приводил в движение гибкие пальцы рук.
Но самым сложным автоматоном из троицы был «Писарь» — мальчик, который мог, обмакнув перо в чернильницу, написать на листе бумаги любой текст, не превышающий 40 знаков. Второй мальчик, «Рисовальщик», копировал графические миниатюры. В частности, рисовал портреты французских монархов — покойного Людовика XV и здравствующего Людовика XVI c супругой. Всю троицу автоматонов королевская чета увидела в Париже в 1775 году.
Литография XVIII века. Пьер Жаке-Дро знакомит короля Людовика XVI со своими творениями./Фото: artelectronics.ru
Одно из сокровищ петербургского Эрмитажа — роскошные часы «Павлин», работающие до сих пор. Князь Г. А. Потемкин заказал их у Джеймса Кокса, механика и ювелира, владельца музея диковинных автоматов в Лондоне. К сборке и реставрации шедевра Кокса и лучшего из его помощников Фридриха Юри приложил руку русский умелец Иван Кулибин.
Часы «Павлин». Дж. Кокс и Ф. Юри. Великобритания, конец 1770-х — начало 1780-х годов. Санкт-Петербург, Государственный Эрмитаж./Фото: s3.fotokto.ru
Сам Кулибин еще в 1769 году преподнес Екатерине II миниатюрные в сравнении с «Павлином», но не уступающие ему в сложности часы «яичной фигуры». В них был встроен крошечный театр, в котором ювелирно сработанные «актеры» исполняли представления на библейские сюжеты.
В 1799 году, во время колонизации Индии, британские солдаты взяли штурмом дворец Типу Султана, правителя государства Майсур. С изумлением захватчики увидели деревянный автоматон, почти в натуральную величину изображавший тигра, который терзал английского офицера. В туловище зверя был вделан механический орган, имитирующий стоны умирающего.
«Тигр Типу» служил своего рода символом независимости майсурцев. Его создателей вдохновило реальное происшествие: неудачно окончившаяся охота лейтенанта Хью Монро.
Детские заводные игрушки промышленного производства
На рубеже XIX–XX веков, когда механические игрушки стали изготавливаться промышленным способом, они наконец попали в руки детям. Теперь такую радость могли подарить своему ребенку и относительно небогатые родители.
Немецкие и японские механические игрушки из коллекции Санкт-Петербургского музея игрушки./Фото: p3.citywalls.ru
В СССР заводные игрушки начали производить промышленным способом в 1930-е годы. Этим занимались московские артели: «Штампигрушка» при Универпроме и «КИМ». Также механические игрушки и игры делали в специальных цехах из отходов производства тяжелой промышленности, в частности на заводах «Северный пресс» в Ленинграде и «Пресс» в Серпухове.
В 30-е же, точнее, в 1932 году японские инженеры сконструировали первого робота, и в этом случае интересы ученых и детей совпали. 15-сантиметровый «Lilliput», «умевший» ходить, отличался футуристическим дизайном.
Современные игрушечные роботы — копии японского робота «Lilliput» 1932 года./Фото: 4.bp.blogspot.com
Спустя несколько столетий робот станет одной из самых распространенных игрушек. Но дети 30-х заводили ключиками в основном довольно примитивные автомобили, а советские ребята — еще и маленькие тракторы.
Довоенный заводной автомобиль, сделанный в Ленинграде./Фото: static.newauction.ru
В 50-е в больших количествах выпускались жестяные лягушки, утки, цыплята, канарейки. Птицы наклонялись, как будто клюя зерно. Они слегка походили на свой старинный прообраз, «Утку» Вокансона, хотя правдоподобно пить и есть не могли.
Более сложными по оформлению и конструкции, но и более дорогими были игрушки, посвященные теме цирка и популярные в 50-х — 60-х.
О 60-х напоминают и старые плюшевые заводные игрушки: медведи с бочонком меда, балалайкой или хохломской деревянной ложкой, обезьянки, собачки. Они были мягкими на ощупь, хотя каркас все-таки оставался жестким.
В 80-е интерес к заводным игрушкам был постепенно утрачен. Но в последние годы он возвращается, несмотря на все разнообразие на прилавках и в детских магазинах.
Впрочем, и сегодня механики не устают удивлять публику.
Вот как выглядит гигантская говорящая лампа на площади Лилла Торг (Lilla Torg) в Швеции .
Понравилась статья? Тогда поддержи нас, жми:
Источник: kulturologia.ru