Роботы. История развития машин - Александр Алексеевич Прасол
Часы – это, по сути, первый автомат, созданный человеком, первое программное устройство. Благодаря особому свойству шестеренчатых передач, использованию пружинного механизма для передачи усилий, а также маятнику с дозированным колебанием, удалось построить многие механизмы, которые впоследствии получили название «автоматонов».
В моем детстве самыми примитивными изделиями на этом принципе были механические игрушки – заводные автомашины и поезда, шагающие цыплята и прыгающие лягушки. До появления радиоуправляемых машин и катеров было еще целых полвека!
Однако не будем забегать так далеко – тем более, что нас ожидает знакомство с выдающимся французским механиком, чье имя уже стало нарицательным, – Жаком Вокансоном. Он родился в начале восемнадцатого века, в год знаменитой Полтавской битвы в 1709 году. За семьдесят лет жизни Вокансон сконструировал множество занятных механизмов, многие из которых дошли до наших дней и продолжают работать.
Самым удивительным аппаратом среди специалистов считается механическая утка. Вокансон изготовил ее в натуральную величину, снабдив клювом и оперением. Утка повторяла все действия живой птицы. Она щелкала клювом, плавала, брызгалась в воде, двигала крыльями, чистила и расправляла перья, крякала, вытягивала голову вверх, клевала зерна и глотала их, повторяя глотательные движения живой утки, и даже «переваривала» корм.
Пример Жака Вокансона побудил многих механиков последовать его примеру копировать живую природу. Иногда это были мастерские имитации, иногда – целые произведения искусства. Многим известен золотой павлин, находящийся в знаменитом Эрмитаже в Санкт-Петербурге. Каждый час павлин приходит в движение, распушает хвост, хлопает крыльями, поворачивается из стороны в сторону. Десятки посетителей музея собираются в этом зале, чтобы увидеть это механическое чудо. Механизм, скрытый от глаз в зеленом холмике с грибочками, ягодами и мелкими зверушками, заводится при помощи особого ключа. Часовой привод и обеспечивает движение павлина.
Животные способны только умилять и восхищать зрителей. Но практической пользы от них не было никакой. А мы ведь помним, ради чего создаются роботы, – для выполнения физической работы. И здесь уместно рассказать о других устройствах, именуемых автоматонами.
Давайте с вами сделаем простейшие движения – помашем руками, прошагаем несколько метров, выполним наклоны туловища в стороны. За каждым из этих действий стоит свой вид движения – прямолинейные и круговые, возвратно-поступательные и сделанные под разными углами. Именно поэтому древние ученые и механики считали возможным изготовление механических приспособлений, которые могли бы имитировать движения живого человека или животного. Отсюда и создание безмолвных слуг и актеров-марионеток.
Глава 2
Механика, творящая чудеса
Если вы любили в детстве кукольные театры, а, возможно, и сами разыгрывали небольшие сценки с марионетками, то прекрасно знаете, как устроены механические актеры. Это либо тряпичные куклы, которые либо надеваются на руку человека-актера, либо приводятся в движение тонкими веревочками. К одному или двум деревянным перекрестиям привязаны прочные нити. Они ведут к рукам, ногам и туловищу куклы-марионетки. При известном навыке вы сможете имитировать шаги, прыжки или танцы деревянных человечков, а при необходимости и разыгрывать целые поединки.
Но это очень примитивные примеры. В Средние века в Европе начинается подлинный расцвет наук, среди которых выделяются физика, математика и механика. Преодолевая мракобесие, насаждаемое католической церковью, многие ученые исследуют явления природы, животных и самого человека, чтобы использовать полученные знания во благо людей.
Весьма преуспевал в этом деле и человек, которого называют гением Средневековья, – Леонардо да Винчи. Он был успешен в десятках занятий – живописец и скульптор, математик и механик, конструктор и изобретатель. Леонардо раздвинул границы познания до невиданных пределов. А некоторые его изобретения, найденные спустя столетия в архиве да Винчи, значительно опередили свое время.
В музеях и картинных галереях, посвященных изобразительному искусству, нередко можно увидеть полотна, на которых показаны средневековые врачи, стоящие возле больного или мертвого человека. Хирурги, изучая строение внутренних органов, пытались понять, как устроено тело человека, как взаимодействуют мышцы, кости, насколько подвижны суставы.
И это было не праздное любопытство. Для нашей темы важно знать, что Леонардо да Винчи досконально изучал строение человека. И в его скульптурных, и в живописных работах тело воссоздано с анатомической точностью. Но художественным творчеством не исчерпывался интерес Леонардо к анатомии. Благодаря знанию внутренних органов, он создал механического рыцаря, закованного в латы, который мог управляться с оружием. Вместо мышц и связок механик использовал знакомые ему шестерни и приводы, которые применялись во многих механизмах. Они позволяли рыцарю двигать руками и ногами, поворачиваться в разные стороны. Хроники не оставили записей, удалось ли да Винчи построить своего рыцаря, но уже в наше время был обнаружен архив великого флорентийца. Среди них был и механический рыцарь. Современные специалисты сумели воссоздать рыцаря по чертежам Леонардо. Громадная игрушка могла самостоятельно двигаться!
Нам трудно понять, какие именно идеи хотел вложить в своего рыцаря Леонардо. Возможно, это могла быть создана механическая армия. Нам ведь хорошо известны военные проекты да Винчи – прообраз танка, вертолета, парашюта, орудий… Это были изобретения, которым суждено было воплотиться в металле спустя несколько столетий.
Имя этого гения еще не раз будет упомянуто в нашей книге. Заслуги перед человечеством его так велики, что один из самых совершенных на сегодняшний день медицинских роботов-ассистентов хирурга так и называется «Да Винчи»! Об этом будет рассказано в соответствующей главе. А пока продолжим экскурс в прошлое.
Если бы «открытие» Китая случилось не в тринадцатом веке, после путешествия в Поднебесную генуэзского купца Марко Поло, описавшего множество восточных чудес и привезшего в Европу шелковые ткани, фарфоровые изделия, компас и порох, а намного раньше, то и научный поиск в области создания механических человечков был бы куда успешнее.
История свидетельствует, что в Древнем Китае, почти за полтора тысячелетия до нашей эры, мастер Ян Ши, прозванный «ремесленником», создал для увеселения императорской семьи механическую копию самого императора в натуральную величину. Огромная кукла могла двигаться и даже издавать некоторые звуки. Это было первое подобие искусственного создания, идея которого затем была воплощена в конструкции роботов. Механический император подсказал целое направление для умелых рук и пытливого ума. Терпеливые китайские мастера, прославившиеся не только изготовлением терракотовой армии, но и невероятно сложных изделий из слоновой кости или камней, сумели из подручных материалов – бамбука и дерева – изготовить сороку и лошадь, которые могли
