Команда
Контакти
Про нас

    Головна сторінка


Історія технічної іграшки





Скачати 23.23 Kb.
Дата конвертації17.09.2019
Розмір23.23 Kb.
Типстаття

Д. М. Комський, Б.М. Игошев

Історія технічної іграшки сягає своїм корінням в далеке минуле, так як вона пов'язана не тільки з розвитком іграшки взагалі, але і з розвитком техніки. Найбільш характерною особливістю технічної іграшки є її здатність до руху і навіть до саморуху. А саморушні механізми - автомати люди намагалися створювати ще в античні часи. Правда, в ту пору потреба в таких пристроях визначалася не стільки реальними практичними потребами суспільства (матеріальні цінності в якому створювалися в основному важкою фізичною працею рабів), скільки запитами рабовласницької знаті, котра в предметах розкоші і розвагах. Творчі задуми вчених тієї епохи нерідко втілювалися тому в хитромудрих і забавних пристроях-іграшках, що імітували зовнішній вигляд і рухи людини і тварин і викликали інтерес пересиченої розвагами верхівки античного суспільства. Зрозуміло, що такі цікаві механізми-автомати можна було називати іграшками лише з деякою застереженням: вони розважали не дітей, а дорослих.

Втім, деякі з подібних пристроїв створювалися і з практичною метою, яка не мала, проте, нічого спільного з полегшенням людської праці. .Так був, наприклад, автомат для продажу "святий" води, сконструйований на замовлення єгипетських жерців Героном Олександрійським ще в 1 в. до нашої ери.

Для приведення в дію автоматів-іграшок стародавні механіки використовували енергію падаючого вантажу, яка витікає з отвору струменя води або невиспаної піску. До наших днів дійшли відомості про талановитих майстрів тієї далекої епохи і про створених ними саморушних пристроях-іграшках: літаючих птахів, що бігають і гарчали звірів і т. П. В одному з творів Герона - книзі "Пневматика" - описані кілька десятків таких автоматичних механізмів. А в іншому творі цього вченого і інженера, яке називається "Театр автоматів", описано навіть пристрій цілого театру, подання в якому розігрували фігурки-ляльки, що приводяться в рух за допомогою системи зубчастих коліс, блоків і важелів.

П'єса, яку виконував "Театр автоматів" Герона, передавала легенду про Навпліі, що відноситься до часів Троянської війни, - помста Навплія грекам, що побив його сина Паламеда камінням. П'єса містила п'ять актів і вісім картин. У першому акті глядач бачив, як данайці будують кораблі перед походом: вони пиляють, стругають, б'ють молотками; чутні відповідні звуки. У другому акті люди тягнули побудовані суду за допомогою мотузок в воду. У третьому акті перед глядачами відкривалася картина спокійного моря з кільватерной колоною вітрильників і резвящимися в воді дельфінами. Наступна сцена зображала шторм, стрій кораблів порушувався, вони збиралися разом. У четвертому акті показувалася помста Навплія, який запалював факел, стоячи на скелі; при цьому була присутня Афіна. Мореплавці, прийнявши вогонь факела за світло маяка, направляли кораблі на скелі. В останньому, п'ятому акті розгорталася картина корабельної аварії. У хвилях з'являвся пливе Аякс, чувся удар грому і виблискувала блискавка, якої Афіна вражала Аякса. Аякс переховувався в хвилях, фігура Афіни зникала, і вистава закінчувалася.

З розвитком механіки і особливо годинникового виробництва в XVI-XVIII ст. механічні моделі живих істот стали дуже популярними, над їх конструюванням і виготовленням захоплено працювали багато майстрів-годинникарі. Створення такої моделі-автомата було тоді як би іспитом на атестат технічної зрілості механіка, обіцяло йому популярність і славу. Багатьох майстрів-механіків того часу навіть неправильно називати годинникарями. Це були справжні вчені, талановиті інженери-конструктори. Деякі з них досягали в своїй роботі такого майстерності і досконалості, що їх вироби були чудові твори мистецтва.

У Музеї образотворчих мистецтв швейцарського міста Невшателя зберігаються дивовижні машини-автомати - механічні люди, побудовані у XVIII ст. талановитими годинникарями П'єром-Жаком Дро та його сином Анрі Дро. Майстерним швейцарським майстрам вдалося домогтися вражаючою злагодженості, жвавості і правдоподібності рухів холодних і мертвих механізмів, що приводяться в рух звичайним годинниковим пристроєм з запальною пружиною.

. . . За столиком на лавці сидить велика лялька зростанням з п'яти-шестирічної дитини. Це писар. У його правій руці гусяче перо, перед ним на столику - чорнильниця і аркуш паперу. Писар акуратно вмочує перо в чорнильницю і, нахиливши голову, старанно виводить на папері красивими великими літерами рівні рядки. Закінчивши писати, він на кілька миттєвостей замислюється, повертає голову, бере пісочницю, посипає лист піском для просушування і, через кілька секунд, струшує піщинки.

Поруч з писарем - художник з олівцем в руці. Схилившись над папером, він не поспішаючи малює на аркуші різні фігурки, час від часу зупиняючись і споглядаючи намальоване, розмірковує, дме на папір, щоб видалити з неї смітинки.

Третій механічний людина годинникарів Дро - дівчина музикантка. Ця лялька, таких же розмірів, як і її побратими, сидить за фісгармонією. Пальці її рук бігають по клавішах, голова повертається, як би стежачи очима за рухом рук. Музикантка чітко і легко грає трелі і швидкі пасажі, її груди піднімається і опускається, немов вона не в силах стримати хвилювання, навіяного музикою. Закінчивши гру, виконавиця злегка нахиляє голову, дякує слухачам.

Андроїд (так були названі ці видатні твори механіки в честь їх творців) і в наші дні викликають великий інтерес і незмінне захоплення відвідувачів Невшательского музею. Хоча механічні люди імітують лише зовнішню схожість з людиною і деякі його руху, у глядачів зберігається відчуття, ніби перед ними справжні живі істоти.

Не меншу популярність в XVIII в. завоював інший творець дивовижних механічних автоматів - французький механік Жак Вокансон. З його робіт найбільш відомий флейтист-лялька розміром з дорослої людини, що тримає у губ флейту. Вдихаючи повітря і перебираючи пальцями в певній послідовності клапани флейти, автомат виконував 11 різних мелодій. Інший шедевр Вокансона - качка - могла відтворювати досить великий комплекс різних рухів. Вона не тільки крякав і пересувалася, перевалюючись з боку на бік, але також плавала і хлюпала в воді, рухала головою, розпрямляла крила і приводила в порядок пір'я за допомогою свого дзьоба. Крім того, качка пила воду і клювала зерна, "переварюючи" їх за допомогою хімічних речовин (для цього в її черевці була влаштована своєрідна хімічна лабораторія).

Вокансон багато їздив по Європі, демонструючи усюди свої чудові автомати. Побував він і в Росії. Тут одна з його качок згоріла під час пожежі на ярмарку в Нижньому Новгороді. В даний час деякі з відомих автоматів Вокансона зберігаються в Паризькій консерваторії мистецтв і ремесел.

XVIII ст. дав світові ряд інших видатних конструкторів механічних автоматів. У Віденському технічному музеї і зараз знаходиться один з перших механічних самописців, виготовлених в ті роки придворним механіком Фрідріхом Кнаусс. Цей автомат являє собою алегоричну постать сидячого на кулі людини, який може писати на аркуші паперу текст, що містить до 79 букв. А в Державному Ермітажі в Ленінграді зберігається відноситься до тієї ж епосі цікавий і оригінальний автомат - годинник "Павич" Кокса з рухомими фігурами, які зображують клітку з совою, півня, павича, гриби, під капелюшками яких поміщені цифри, що вказують час. Механізм годинника заводиться і встановлюється на певний час, при настанні якого клітина з совою обертається, дзвіночки, оздоблюють її, мелодійно дзвенять, сова кліпає очима, півень піднімає голову і співає, а павич розпускає хвіст і обертається навколо своєї осі. Годинник "Павич" були відремонтовані російським механіком І. П. Кулібіни в самому кінці XVIII ст. і діють до теперішнього часу.

І. П. Кулібін створив ряд цікавих автоматів, в тому числі знаменитий годинник яєчної форми, які теж зберігаються тепер в Державному Ермітажі. Годинники ці по зовнішнім виглядом і розмірами нагадують гусяче яйце. В золотому корпусі художньої роботи знаходиться не тільки годинниковий механізм; тут же вбудований цілий мініатюрний театр автоматів, де крихітні фігурки розігрують сцену, супроводжувану мелодійним передзвоном. Щоб вистава почалася, необхідно повернути спеціальну стрілку. Рівно опівдні годинник грають гімн, а протягом другої половини доби видзвонюють мелодію, написану самим Кулібіни. Щогодини, півгодини і чверть години відзначаються особливим передзвоном.

У XVII-XVIII ст. на Русі було чимало майстрів-умільців, які виявляли чудеса винахідливості і таланту. У відомому оповіданні російського письменника М. С. Лєскова "Лівша" описана історія такого умільця, тульського майстра людини. З м'яким гумором розповідає письменник, як механік Лівша ухитрився підкувати заводну сталеву блоху - мініатюрний механічний автомат, привезений з Англії. Гвоздики, які викував для цієї мети майстер, не можна було розгледіти ні в якій "мелкоскоп".

Захоплення заводними автоматами - механічними подобою людини і тварин, музичними скриньками та ін. - тривало в XIX в. і навіть на початку XX ст. Виробництво таких пристроїв значно розширилося. Іграшки-автомати з'явилися в будинках вельмож, в царських палацах, стали предметом розваги дорослих і дітей. Вони надходили в продаж в так званих іноземних магазинах в Петербурзі, Москві. В одному з номерів журналу "Нива" за 1879 р можна було прочитати, наприклад, такі оголошення: "Продається клітина чудовою конструкції, в ній дві райські птахи, що співають як ніжний соловей. Ціна 300 рублів". "Павич, що ходить і розпускав пір'я. Ціна 50 рублів". "Автомати з музикою - від 50 до 300 рублів".

Особливо були поширені заводні співають птахи в клітках. Міхи, нагнітають повітря в звуковий прилад, наводилися в рух все тим же годинниковим механізмом зі сталевою пружиною.

Однак велика наука в XIX столітті помітно охолола до механічних іграшок-автоматам, а потім і зовсім втратила до них інтерес. Настало століття пара. Андроїд до цього часу зіграли свою роль у розвитку техніки. Досвід, накопичений поколіннями майстрів-механіків при конструюванні і споруді всіляких заводних іграшок, допоміг розробити і перевірити на практиці основні принципи і технічні засоби машинобудування і автоматики, що дозволило перейти до машинного виробництва. Машини та механізми - нащадки механічних людей Дро і Вокансона, оснащені тепловими, а пізніше і електричними двигунами, зайняли вирішальні позиції в промисловості, сільському господарстві, на транспорті. Тепер поглядам захоплених обивателів все частіше представлялися вже не дивовижні машини-іграшки, створені для забави та розваги, але ділові і серйозні машини-трудівники. Андроїд та інші механічні подоби людини і тварин, створені талановитими майстрами минулого, знайшли свій останній притулок у тихих залах технічних музеїв. Втім, самі прямі нащадки цих шедеврів - механічні заводні іграшки, прості, невибагливі і загальнодоступні - не тільки не втратили своєї популярності, але стали сходити з фабричних конвеєрів тисячами і десятками тисяч і до наших днів доставляють радість малюкам.

Що ж до великої науки і техніки, то в цій області на рубежі XIX і XX ст. відбулися важливі зміни. Нові часи принесли з собою і нові ідеї. Електрика, радіо, досягнення фізики незмірно розширили можливості моделювання живих істот. На зміну "механічним людям" - андроидам прийшли "електромеханічні люди" - роботи.

Слово "робот" зобов'язана своєю появою чеському письменнику-сатирика і публіциста Карела Чапеку.Так в одному з його фантастичних творів (К. Чапек, RUR, Твори, т. 3. - М .: Держлітвидав, 1958, с. 93-184) називалися людиноподібні автомати, винайдені якимсь талановитим інженером Россум. У цьому творі роботи ідеально пристосовані для роботи на верстатах замість живих людей - робітників. Вони не володіють людськими почуттями і позбавлені людських запитів. Але в міру вдосконалення роботи з машин-автоматів перетворюються в мислячі машини, повстають проти створили їх людей і знищують своїх господарів.

З легкої руки цього письменника назву "робот" міцно закріпилося тепер за всілякими автономно працюючими технічними системами. Сьогоднішні промислові роботи не схожі на людиноподібні пристрої, описані К. Чапека. Це складні машини і агрегати, створені на основі новітніх досягнень науки і техніки, здатні без безпосередньої участі людини виконувати технологічні операції на виробництві зі швидкістю і точністю, недоступними людям. Промисловий робот не тільки сильніше людини, він може бути більш ефективним, економічним і вигідним в небезпечних, шкідливих або недоступних для людини умовах: під водою, в космосі, в умовах дуже низьких або високих температур, тисків, підвищеної радіоактивності.

Однак поняття "робот" має і більш вузький зміст - електротехнічний пристрій, що має зовнішню схожість з людиною і наслідує деякими рисами його поведінки. Таке розуміння цього слова також стало використовуватися з моменту появи згаданої книги К. Чапека. Чимало винахідників та інженерів попрацювали над виготовленням іграшок в зріст людини, нарочито химерного вигляду, здатних вставати, ходити, сідати, повертати голову, вимовляти фрази і т. П. Художники-карикатуристи зображують таких роботів у вигляді безглуздих людиноподібних фігур, скріплених величезними шарнірами і обплутаних звитими в спіральки проводами.

Одним з перших таких роботів був "містер Телевокс", побудований американським інженером Венслі ще в 20-х роках нашого століття. Телевокс управлявся на відстані за допомогою свистків. За сигналами свистка він міг пускати в хід пилосос і вентилятор, запалював лампи в кімнаті, відкривав вікна і двері. Крім того, він міг вимовляти кілька фраз за допомогою пристрою механічної звукозапису. Згодом, після переробки, Телевокс був використаний в якості незмінного чергового при водопровідній системі одного з нью-йоркських хмарочосів. Він стежив за рівнем води, пускав у хід насоси, відповідав на телефонні запити про стан водопровідної системи.

Інший "електричний людина" - Ерік був виготовлений в 1928 р англійським інженером Річардсон. Цей робот, зовні схожий на закутого в обладунки середньовічного лицаря, також керувався на відстані. Виконуючи команди, він вставав, сідав, відповідав на прості запитання; при відповіді у нього світилися очі і в роті спалахували маленькі зелені лампочки.

У 1933 р на виставці "Століття прогресу" в Чикаго робот використовувався в якості лектора. Починаючи лекцію про процес травлення, він розстібав жилет, відкриваючи груди і живіт, стінки яких були прозорими, і показував пальцем стравохід, шлунок, кишечник і печінку, пояснюючи будову внутрішніх органів.

Ряд роботів, керованих по радіо, сконструював і побудував в ці ж роки в Австрії інженер Август Губер. Ці роботи ходили, рухали головою і руками, блимали, курили, розмовляли по телефону. Чимало інших конструкторів віддали тоді данину ідеї створення штучного електромеханічного людини, могутнього і покірного слуги свого господаря. При цьому багато хто всерйоз вважали навіть, що саме такі роботи і замінять в майбутньому (подібно роботам в п'єсі К. Чапека) на заводах і фабриках живих робітників і службовців. Однак надалі стало ясно, що подібні роботи - це, по суті, такі ж іграшки, якими були андровди XVIII ст., Хоча вони і побудовані із застосуванням останніх досягнень електроніки та автоматики.

Не випадково і в технічних іграшках для дітей, починаючи з 30-40-х рр. нашого століття, все більше стало знаходити застосування електрика: заміна пружинного механічного двигуна електромоторчиком з батарейкою, а також використання лампочок, дзвінків та інших подібних деталей і вузлів робили електрифіковані іграшки набагато більш ефектними, цікавими і цікавими в порівнянні з їх чисто механічними побратимами.

У 50-х роках нашого століття конструктори роботів стали наділяти свої створення новими здібностями - діяти не тільки по "жорсткої", заздалегідь заданою програмою, а й з урахуванням умов, що визначаються обстановкою, навколишнім середовищем. Найпростіший з таких автоматів був побудований за пропозицією "батька кібернетики" Норберта Вінера. Залежно від характеру регулювання це кібернетичне пристрій можна було розглядати або як прагне до світла моль, або як біжить від світла клопа.

Конструкція являла собою невелику візок з електродвигуном, що живиться від батарейки, вміщеній на цій же візку. Управління рухом візка здійснювалося за допомогою двох фотоелементів і електронних підсилювачів. При однаковій освітленості обох фотоелементів керуюча система перебувала в рівновазі, двигун залишався вимкненим, і візок була нерухома. При більш сильної освітленості одного з фотоелементів рівновага порушувалося, спрацьовувало реле, включаючи двигун. Залежно від напрямку обертання двигуна візок починала рухатися або в одну, або в іншу сторону до тих пір, поки не зрівнювалися освітленості обох фотоелементів. Моль була відрегульована так, що при спрацьовуванні реле візок рухалася в бік більш яскравого світи. Клоп ж, навпаки, прагнув сховатися від світла та общарівал кімнату в пошуках темного кута.

Англійський фізіолог Грей Уолтер сконструіропал кілька більш складних пристроїв подібного типу, які отримали згодом назву "черепах", так як вони дійсно нагадували цих тварин своїм зовнішнім виглядом і повільністю дій. Черепаха Ельмер (електромеханічний робот) була виконана у вигляді невеликої триколісній візки, на якій були встановлені два мотори (хід вперед і поворот), кілька електромагнітних реле, електронна апаратура і живить акумулятор. Поки акумулятор черепахи був заряджений, вона вела себе як сите тварина: при слабкому освітленні або в темряві вона повільно пересувалася по кімнаті, при зіткненні з якою-небудь перешкодою (буфетом, ніжкою столу і ін.) Вона зупинялася, звертала убік і обходила це перешкода. Якщо в кімнаті з'являвся яскравий джерело світла, Ельмер незабаром помічав його і прямував до світла, але не підходив до лампи занадто близько, "боячись" засліплення. У міру розряду акумулятора черепаха починала проявляти все більший інтерес до джерела світла, так як він висвітлював "годівницю" - місце для зарядки акумулятора. Коли акумулятор був розряджений настільки, що потребував підзарядки, черепаха сміливо прямувала до джерела світла і підключалася до живильних контактам зарядного пристрою. Отримавши "їжу" - новий запас електроенергії, вона відходила від зарядного пристрою і знову блукала по кімнаті в пошуках неосвітленому кута.

Інша черепаха - Ельзи (Electro-Light- sensitiv - електросветочувствітельний робот) вела себе трохи інакше: більш активно реагувала на найменші зміни освітленості, швидше і більше рухалася, витрачала більше енергії і частіше відвідувала годівницю.

Ще більш цікавою була третя черепаха Г. Уолтера - Кора (Conditional Reflex Automat - автомат умовного рефлексу). Цей кібернетичний звір мав не тільки "зором" і "дотиком", але ще і "слухом": до його органам почуттів конструктор додав мікрофон. Крім того, його можна було навчати, виробляючи у нього щось на зразок умовного рефлексу (завдяки наявності елемента пам'яті у вигляді конденсатора, здатного протягом деякого часу зберігати накопичений електричний заряд).

Як відомо, умовний рефлекс - результат навчання, звички. Недарма англійці називають його Learned reflex, т. Е. Навчений, вчинений рефлекс. Якщо багато разів повторювати демонстрацію умовного рефлексу, що не підкріплюючи його, т. Е. Не проводячи час від часу спільної дії безумовного і умовного подразників, то умовний рефлекс згасає (забувається) і врешті-решт зникає зовсім.

Конструктор виробляв у своїй черепашки Кори умовний рефлекс, навчаючи її зупинятися перед перешкодою і згортати в сторону за звуковим сигналом - свистку. Для цього він подавав сигнал (свисток) всякий раз, коли Кора при своєму русі по кімнаті натикалася на яку-небудь перешкоду. Спочатку черепашка не звертала уваги на свистки. Однак незабаром у неї став вироблятися умовний рефлекс: за сигналом свистка вона зупинялася, відступала назад і повертала в сторону, навіть якщо перед нею ніякої перешкоди не було. Але вироблений таким чином умовний рефлекс незабаром зникав, якщо Кору часто обманювали, подаючи сигнал свистка при відсутності перед нею перешкоди.

Своєрідні риси поведінки описаних кібернетичних іграшок надавали їм велику схожість зі справжніми живими істотами, відмінною рисою яких є саме вміння діяти доцільно, з урахуванням навколишнього оточення. Тому в подальшому подібні пристрої, що моделюють поведінку живих організмів, стали предметом пильної уваги і вивчення вчених-кібернетиків, та й не тільки вчених. Ентузіастами в різних країнах був виготовлений цілий звіринець кібернетичних тварин: черепах, лисиць, білок, собак і т. П. Широку популярність здобули миша, відшукувати дорогу в лабіринті, яку побудував американський кібернетик Клод Шеннон; білка, що збирає горіхи і відносить їх в гніздо, створена американцем Едмуном Берклі; лисиці Барбара і Джоб, виготовлені французьким вченим Альбером Дюкроком, і ін. Оригінальну черепаху побудували співробітники Інституту автоматики і телемеханіки АН СРСР Р. Р. Васильєв і А. П. Петровський. У Ленінградському електротехнічному інституті був сконструйований щеня, реагував на їжу і світло. Замість свистка в якості умовного подразника було використано натискання на його хвіст.

У 60-70-х рр. виготовленням подібних роботів і "кіберів" стали захоплюватися студенти наукових гуртків і товариств, а потім окремі радіоаматори і навіть юні техніки. Все більше таких конструкцій експонувалося на виставках технічної творчості, їх опису стали з'являтися на сторінках науково-популярних видань. І тут несподівано з'ясувалося, що, крім великої науки і техніки, захоплення моделюванням функцій живих організмів розкриває широкі і привабливі перспективи і в іншій області.

По-перше, основні ідеї і принципи пристрою і дії таких електронних конструкцій привернули увагу інженерів, технологів, дизайнерів і інших фахівців, зайнятих в індустрії іграшок: реалізація цих ідей і принципів в даній галузі масового виробництва виявилася досить ефективною і цікавою. І ось, потіснивши плюшевих ведмедиків і механічні заводні іграшки, на прилавках магазинів і секцій дитячих товарів з'явилися їхні молодші електронні побратими - розумні черепашки, жуки і навіть космічні кораблі і планетоходи, внутрішня начинка яких часом нагадує середньої складності радіоприймач. На радість нашим малюкам вони вміють не тільки пересуватися, підкоряючись командам своїх юних володарів, але також демонструють різноманітні звукові і світлові ефекти, рішення різноманітних логічних завдань і багато іншого, т. Е. Роблять все, що дозволяють кошти сучасної електроніки.

По-друге, не залишилося непоміченим і та обставина, що конструювання і виготовлення кібернетичних іграшок та різноманітних електронних пристроїв-автоматів виявляється тепер під силу не тільки фахівцям-професіоналам, але і любителям. Спеціально для них наша промисловість стала випускати тепер в широкому асортименті деталі, вузли, комплекти, набори різних електронних пристроїв - їх все більше з'являється на прилавках магазинів. Спеціально для них в популярних технічних виданнях даються описи різноманітних конструкцій пбдобного роду і наводяться рекомендації по їх виготовленню та налагодженню: твори, вигадуй, пробуй! Так що будь-який з юних ентузіастів, погодившись із своїми інтересами, досвідом та можливостями, може випробувати свої сили в конструюванні і споруді електронних іграшок-автоматів.