Аналоговые роботы

+1
Голосов: 1

707

Аналоговые механизмы для имитации поведения людей или животных имеют долгую историю

Аналоговые роботы


Первым слово «робот» использовал Карел Чапек в научно-фантастической пьесе «Р.У.Р.« — «Россумские Универсальные Роботы». Так он назвал искусственного человека. Оно происходит от чешского слова «Robotnik»
Современные роботы — это детища цифровой революции и достижений в области исследований искусственного интеллекта. Но основные аналоговые механизмы для имитации поведения людей или животных имеют долгую историю.

Даже если вы совсем не интересуетесь робототехникой, древние устройства из нашего списка вас удивят — настолько тонкая это была работа. Эти роботы функционировали без электричества или сложного оборудования — истинное свидетельство безграничных возможностей человека.

Движущиеся статуи

В древней литературе множество рассказов об искусственных людях. Видное место среди них принадлежит человекоподобным девушкам-служанкам из «Илиады» Гомера и движущимся статуям великого мастера Дедала, отца легендарного Икара. У греков есть ещё одна легенда о том, как бог Гефест подарил критскому царю Минусу гигантского металлического человека по имени Талос, который защищал его королевство.

Аналоговые роботы


Победить Талоса было почти невозможно, единственным слабым местом у него были лодыжки, где трубки с жидкостью-псевдокровью проходили почти под самой металлической кожей. Талоса в итоге победили — прокололи лодыжку и перерезали трубку.

В Древнем Египте тоже были истории о движущихся статуях, созданных жрецом бога Амона примерно в 1100-м году до нашей эры. Статуя выбирала следующего фараона Египта: протягивала руку и указывала на любого мальчика или мужчину из королевской семьи. Очевидно, движущиеся статуи были полезны для религиозной пропаганды. В Египте они считались сосудами, через которые перевоплощаются души.

Эти машины могут быть не просто мифом. Письменные документы свидетельствуют, что египтяне достаточно знали об элементарных принципах механики, чтобы создать нецифровых роботов или автоматов. К примеру, они могли применить сложную систему тросов и шкивов. А «жизнь» статуе давало священное пламя: во время горения оно нагревало и расширяло воздух, активируя таким образом систему.

Шли века, и этот процесс постепенно развивался и становился всё более сложным. Ктезибий Александрийский построил автомат, приводимый в действие кулачками (дискообразными устройствами), позволяющими машине сидеть, стоять и даже перемещаться.

К сожалению, ни один из трудов Ктезибия не сохранился до наших дней, но следующие поколения древних инженеров ссылались на его планы для автоматов, работающих на гидравлике, паре и пневматике.

Коготь


По правде говоря, похожее на кран оружие, созданное Архимедом, роботом не было, потому что управлять им должен был человек. Но «Коготь» был прародителем промышленного робота-манипулятора, которые используются на современных заводах. «Коготь» вытаскивал из воды вражеские корабли и опрокидывал их.

Его использовали против римских захватчиков в битве при Сиракузах в 213-м году до нашей эры. Историк Полибий описывает сцену, где римские корабли подошли вплотную к стенам города. Тогда на флагман обрушилась гигантская рука и «ухватила нос корабля, подняла его из воды и поставила вертикально на корму». Потом человек в кабине «обездвижил свою машину, а затем с помощью некоего спускового механизма сбросил крюк и цепь. Корабли перевернулись, опасно накренились и зачерпнули бортами морской воды. Началось смятение».

Плутарх добавляет: «Часто мы видели страшное зрелище, как горделивый корабль поднимался в воздух, а гигантская рука трясла его, пока каждый человек не упадёт на землю, а позже корабль просто отбрасывался в сторону».

«Коготь» работал за счёт двух великих законов Архимеда: закона рычага и закона плавучести. Он поднимал суда весом в несколько тонн. Знание законов равновесия помогло рассчитать не слишком большую силу, необходимую, чтобы поднять и опрокинуть корабль.

Прямых доказательств того, что Архимед действительно построил это супероружие, нет. Древние тексты, возможно, преувеличивают, даже если подобное устройство и вправду когда-то применялось. Но недавние эксперименты инженеров показали, что технологически построить «Коготь» в те времена было возможно.

Служанка Филона

Греческий изобретатель Филон Византийский, умерший около 220-го года до нашей эры, был более известен под именем «Механикус» из-за своего инженерного мастерства. Мы знаем о нём в основном благодаря его единственному сохранившемуся труду — девятитомнику «Изложение принципов механики». Он жил после Ктизебия и продолжил исследования своего предшественника в области гидравлики и пневматики.

В книге «Пять принципов механики» (трактат об устройствах, работающих под давлением воздуха или воды) описан созданная Филоном девушка-робот. В правой руке она держала кувшин с вином. Когда в её левой руке оказывалась чаша, она наливала в неё вино и, если нужно, разбавляла водой. Филон создал сложную схему из резервуаров, трубок, воздушных труб и извилистых пружин, работавшую за счёт противовесов, давления воздуха и вакуума. Автомат делал полезную работу, а не просто служил для религиозных церемоний.

Аналоговые роботы


Но в те времена всё делали рабы, и подобные роботы были попросту не нужны. Робототехнике пришлось ждать тысячи лет. Но работы Филона повлияли на новое поколение учёных, в частности, Герона Александрийског. Также идеи Филона во времена Средневековья использовали исламские учёные.

Программируемый робот Герона Александрийского

Аналоговые роботы


Герон Александрийский (10–70 н. э.) был величайшим изобретателем древних времён. Среди его гениальных устройств — дозатор святой воды, который работал, если бросить в него монету (прообраз современных торговых автоматов), автоматические двери и эолипил, работавший на энергии пара за 1700 лет до парового двигателя Джеймса Уатта (James Watt). Но самым удивительным творением Герона был первый программируемый робот, построенный ещё в 60-м году нашей эры.

Устройство представляло собой трёхколёсную телегу, перевозившую других роботов на сцену, где они выступали перед зрителями. Вокруг двух независимых осей телеги была завязана верёвка, которую натягивал падающий вес. С помощью осей Герон мог контролировать то, как верёвка наматывается на ось, а значит, заранее задавать роботу направление. Единственной проблемой было трение, так что машина должна была двигаться по гладкой поверхности.


Программист Ноэль Шарки из Университета Шеффилда считает, что верёвка в качестве основы системы управления эквивалентна современному двоичному коду. По тому же принципу работали перфокарты. На видеоролике вы можете увидеть робота в действии — его воссоздали современные инженеры по описаниям Герона.

Рыцарь и лев Леонардо

Если говорить о старинных роботах, то нельзя не вспомнить о Леонардо да Винчи. Он был гением и, разумеется, пробовал создавать искусственных людей и животных.

Аналоговые роботы


Леонардо изучал работы Герона. Он соединил идеи учёного с собственными знаниями об анатомии, обработке металла и скульптуре для создания собственных искусственных существ. С помощью своего понимания механики движения людей и животных (кинезиологии) Леонардо построил механические аналоги мышц и суставов. Возможно, на нескольких недостающих страницах «Атлантического кодекса» (1497-й год) содержатся сведения о робототехнике.

Для Миланского маскарада Леонардо построил рыцаря в доспехах, способного двигаться самостоятельно. Благодаря шкивам, весам и рычагам рыцарь мог садиться, вставать, двигать головой и поднимать забрало. В 2002-м году по дошедшим до нас фрагментам чертежей и описаний рыцаря воссоздал Марк Рошейм. Роботы Леонардо были настолько эффективны, что Рошейм даже использовал их при создании собственных роботов для НАСА.

Аналоговые роботы


Другим творением Леонардо был лев, способный самостоятельно ходить. Льва в 1515-м году представили французскому королю Франциску I. Когда лев останавливался, его грудь раскрывалась, и оттуда появлялся букет цветов. В видеоролике вы можете увидеть воссозданного в 2009-м году по чертежам Леонардо того самого льва.

Молящийся монах

Джианелло Торриано был одним из лучших итальянских часовщиков 16-го века. В 1529-м году он поступил на службу к императору Карлу V и после отречения Карла от престола в 1555-м году последовал за ним в монастырь. Чтобы хоть как-то развеять горе императора, Торриано делал небольшие автоматы.


Например, он сделал армию миниатюрных солдат, разыгрывавших битву на обеденном столе. В некоторых источниках говорится, что он вырезал из дерева маленьких птичек, способных летать по комнате и даже вылетать из окон. Один автомат под названием Леди Лютнист до сих пор стоит в венском Музее истории искусств. Сейчас он больше не работает, но раньше мог мелкими шажками ходить прямо или по кругу, перебирать правой рукой струны лютни и поворачивать голову.

Аналоговые роботы


А в Смитсоновском институте хранится рабочее творение Торриано — Молящийся монах высотой 39 см. Автомат из дерева и железа ходит, бьёт себя в грудь правой рукой, поднимает и опускает чётки левой рукой, каждый раз целуя их. Он может поворачивать и склонять голову, закатывать глаза и бормотать тихие молитвы.

Согласно легенде, когда маленький сын короля Испании Филиппа II Дон Карлос умирал от полученной при падении травмы головы, король молился о чуде. Рядом с мальчиком лежали мощи монаха Диего де Алкалы, умершего столетие назад. В ту ночь монах явился Дону Карлосу и заверил его, что он поправится. Мальчик пришёл в сознание и действительно пошёл на поправку. Благодарный король Филипп поручил Торриано создать фигурку монаха. И ответом Филиппа чудо божественному стало чудо научное. В честь Диего де Алкалы назван город Сан-Диего в Калифорнии.

Каракури нингё

Японская любовь к роботам идёт из глубины веков. Первые японские роботы появились в период Эдо (1603–1868). Их называли каракури нингё, что можно примерно перевести как «механическая кукла». Делали кукол из дерева, струн и винтиков. За основу для своих маленьких роботов японцы взяли западные часовые механизмы.


Чаще всего встречались зашики каракури — маленькие бытовые роботы для развлечений. К примеру, одни роботы могли стрелять из лука. А некоторые каракури даже подавали гостям чай. Как у служанки-робота Филона, у каракури в руках была чашка. Как и робот-телега Герона, каракури приводились в действие с помощью регулируемых пружин — автомат можно было запрограммировать так, чтобы он легко пересёк соломенную циновку.

Были и даси каракури. Из делали для религиозных шествий. Такие автоматы разыгрывали сцены из древних сказаний, подобно движущейся статуе Ктезибия. Наконец, бутай каракури, или театральные автоматы, разыгрывали сцены из древних мифов и легенд и были похожи на статуи Герона. Японцы так любили этих крохотных механических актёров, что актёры-люди даже пытались подражать их движениям.

Флейтист

Аналоговые роботы


Вольтер назвал гения механики Жака де Вокансона «Новым Прометеем» за его кажущуюся способность даровать жизнь неживой материи. Когда Жак был ребёнком, он часто ждал, когда у матери закончится исповедь, и изучал в это время церковные часы. Жак запомнил все детали и сумел сделать такие же дома. Когда он вырос, то продолжил эксперименты с автоматами. Однажды Жак заболел и в бреду увидел робота-флейтиста. Как только он выздоровел, то принялся за работу.

Построить робота-флейтиста, который бы играл в гармонии с музыкантами-людьми, было почти невозможно, потому что флейта — один из самых сложных музыкальных инструментов. Значение имеет не только ловкость пальцев и умение правильно дышать, но и количество воздуха, который флейтист направляет в флейту, и положение губ. Но 11-го февраля 1738-го года Жак представил обществу своего механического музыканта. Робот мог играть 12 разных мелодий. Механизм Жака имитировал каждый мускул, нужный для игры на флейте.

Аналоговые роботы


С помощью системы мехов, трубок и весов Жак сумел контролировать идущий через проходы воздух. Губы механического флейтиста открывались и закрывались, двигались назад и вперёд. Металлический язык регулировал потоки воздуха и создавал необходимые паузы. Робот Жака почти дышал.

Сложнее всего было с пальцами: даже не смотря на то, что рычаги двигались правильно, деревянные пальцы были слишком твёрдыми, чтобы создавать нужные звуки. Чтобы сделать пальцы мягче, Жак натянул на дерево настоящую кожу.

Писатель

В Музее искусства и истории Нешателя, городке к западу от Берна, Швейцария, за столом красного дерева сидит босой трёхлетний мальчик и постоянно пишет письма гусиным пером в правой руке. Очаровательная игрушка на самом деле представляет собой инженерное чудо — это предшественник современного компьютера. Присмотритесь, и поймёте, что его глаза следят за работой. Он встряхивает перо каждый раз после погружения в чернильницу.


Этот механизм создал в конце 1770-х годов швейцарский часовщик Пьер Жаке-Дро. Все 6000 заказанных деталей в «Писателе» слаженно работают, а результат — автономная программируемая машина для письма. В движение мальчика приводит рукоятка, которая запускает пружины. Он может написать любой текст до 40 знаков и четырёх строк — за это отвечают 40 кулачков. Программируемый системный диск позволяет ему писать без вмешательства извне. Писатель даже может прерваться на середине одной строки и приступить к другой.

Автоматы Жаке-Дро всегда поражали воображение. При дворе испанского короля Фердинанда VI считали, что без колдовства такое не создать. Чтобы Инквизиция не обвинила его в колдовстве, Жаке-Дро пригласил Великого инквизитора к себе и показал ему внутреннее устройство своих механизмов, чтобы убедить, что всё совершенно естественно.

Аналоговые роботы


«Писатель» — один из трёх человекоподобных роботов Жаке-Дро, построенных с 1767-го по 1774-й год. Два других — «Музыкант» и «Чертёжник» — не менее сложны. Особенно примечательно то, что все основные механизмы — миниатюрны. Кроме того, все детали роботов находятся внутри их тел, а не на прилагающемся к устройству предмете мебели, как это обычно бывало. Столь крохотные детали делают синхронизацию всего механизма более сложной задачей, но зато творения Жаке-Дро работают и 200 лет спустя.

Мальчик-художник

На выставке в Институте Франклина в Филадельфии можно увидеть двухвековой автомат под названием «Мальчик-художник». Это — «двоюродный брат» «Писателя», сделанный другим швейцарским часовщиком Анри Милларде. Оба автомата повлияли на фильм «Хранитель времени» Мартина Скорсезе, в котором есть подобная машина.

«Мальчик-художник» — удивительный по своей сложности механизм. Множество медных кулачков точно контролирует удивительно пластичные движения рук. Это уже выходит за рамки простой геометрии вроде перемещения рычага вдоль осей x, y и z: робот способен нарисовать абсолютно ровную дугу, на что способен даже не каждый живой человек.

Сначала робота нужно завести, а потом за три минуты он может создать рисунок. Для этого нужно задействовать несколько кулачков, а если нужно приступить к другому рисунку, то машина должна подвинуть все без исключения кулачки на три мм, иначе процесс завершится сам собой. Невероятная точность возможна благодаря изготовленным вручную деталям. Кулачки нужны, по сути, только для чтения заложенных в памяти трёх стихотворений и четырёх рисунков (в том числе детализированный китайский храм), которые может воспроизвести «Мальчик».

Пара простых кулачков управляет движениями глаз и головы: «Мальчик» на мгновение перестаёт рисовать, поднимает голову и смотрит вдаль, будто раздумывая, что же изобразить следующим. Потом он вновь склоняет голову над листом бумаги и продолжает двигать механической рукой.

По материалам publy.ru
Теги: роботы
← 20 мест на планете которые выглядят словно из сказок Факты о Николе Тесле →

Читайте также:

Десять коммунистических обществ, предшествовавших СССР

Десять коммунистических обществ, предшествовавших СССР

Принцип «от каждого по способностям, каждому по потребностям» люди использовали задолго до появления коммунистов Карл Маркс изложил свои теории бесклассового общества с общей собственностью в ...
Девушки, которые увлекаются стилем стимпанк

Девушки, которые увлекаются стилем стимпанк

Некоторые девушки не выискивают дорогущие побрякушки и вещи, ставшие последним писком моды. Эти красавицы любят стиль стимпанк и сами принимают участие в создании костюмов. ...
Как делают банковские карты

Как делают банковские карты

Кто знает ваш пин-код и можно ли выпустить кредитку с эротическим изображением? Приглашаем вас в процессинговый центр, чтобы вместе посмотреть, как эмитируют банковские карты. Процессинговый ц...
Город оружия на Филиппинах

Город оружия на Филиппинах

В Филиппинах это место называют «городом оружия». Больше века жители Данао зарабатывают на жизнь производством оружия. Эти люди знают, как вручную можно собрать пистолеты, револьверы и автоматы. Вл...

Комментарии

Нет комментариев. Ваш будет первым!