Первый робот в СССР
В двадцатом веке робототехника получила широкое распространение в разных странах мира. В тот период инженеры стремились создавать человекоподобные конструкции, однако они не слишком напоминали настоящих людей. По сегодняшним меркам устройства представляли собой металлических чудовищ, которые почти ничего не могли. К примеру, в 1928 году инженер из США Рой Уэнсли представил робота «Мистер Телевокс». Он мог совершать движения конечностями и реализовывал несложные команды.
СССР тоже не желал оставаться в стороне. При этом первого советского робота сделал шестнадцатилетний юноша Вадим Мацкевич. В 8 лет мальчик сконструировал небольшую радиостанцию, а в 12 – компактный броневик, который мог стрелять ракетами.
Мальчик был весьма известен. Потому ему удалось получить все детали, которые требовались для создания настоящего робота. В 1936 году советский робот был представлен на Всемирной выставке, которая проходила в Париже. Он получил название «В2М». Высота конструкции составляла 1,2 метра, а для управления – применялась радиосвязь. Человекоподобный робот мог выполнять 8 команд и двигать различными частями тела.
Однако для создания конструкции применялись слабые моторы, потому робот не имел возможности нормально поднимать правую руку. Как следствие, жест напоминал приветствие нацистов. Это недоразумение принесло создателю механизма большое количество проблем. От преследований его спасли только юный возраст и поддержка советского органа, который занимался борьбой с преступностью.
В 1969 году последователям Мацкевича удалось создать другого робота. В основу изобретения легло устройство «В2М». Публика увидела андроида в рамках японской выставки «ЭКСПО-70»
Новая конструкция тоже привлекла внимание широкой общественности. При этом сам Вадим Мацкевич в это время занимался разработкой технических игр для детей и выпустил несколько книг по робототехнике, которые получили широкую популярность
Создание роботов имеет весьма интересную историю. Далеко не каждому известно, что первые подобные сооружения появились еще в античные времена. После конструкции претерпели много изменений. Они постоянно совершенствовались и улучшались, что помогло внести значительный вклад в развитие научно-технического прогресса.
История появления токарного станка
История появления первого токарного станка взяла свое начало в Древнем Египте. В те времена оборудование приводилось в действие специальным веревочным приспособлением, которое напоминало лук. Оно называлось лучковым. На тетиву надевали болванку, а при распрямлении она делала несколько оборотов.
Лучковый токарный станок был очень популярным в Древнем Риме, Китае, Греции и Индии. Хотя об обработке таким станком металлов не могло быть и речи, в основном он предназначался для обработки дерева, кости или камня.
В 18 веке достаточно большое развитие получила развитие отрасль машиностроения. Тогда знаменитый русский механик Андрей Нартов изобрел первый токарный станок, в котором резец зажимался в специальном приспособлении, оно называлось суппорт.
Далее станки с механическим суппортом распространились по всей территории Англии, а затем в Европе и Америке. На таком токарном станке без труда можно было обрабатывать небольшие металлические детали с высокой точностью.
История токарного станка продолжается и по сей день. В прошлом веке было разработано множество различных видов токарных станков. Сейчас процветает преимущественно автоматизация производства, а ученые дальше работают над усовершенствованием токарных станков.
Немного цифр
История была такая:
- В начале 1949 года ВВС Соединенных Штатов начали финансирование компании Parsons Inc для разработки и дальнейшего производства станка, который смог бы фрезеровать по контуру запчасти сложной формы, производимые для вертолетов, самолетов и прочей авиационной техники. Но, вопреки ожиданиям ВВС, Parsons Inc были вынуждены попросить помощи у Массачусетского технического института, а именно у его лаборатории, специализирующейся на сервомеханике.
- Компания Парсонса работала с MIT вплоть до 50 года прошлого столетия. В этом же году Массачусетский институт купил себе фирму, занимающуюся производством фрезерного оборудования марки HydroTel и перестал сотрудничать с компанией Parsons Inc. Сразу после разрыва контракта институт заключил контракт на разработку первого фрезерного станка, который управляется программой, с ВВС Соединенных Штатов.
- Уже в сентябре 1952 года фрезерный станок компании HydroTel был показан людям на выставке, а немного позже весь мир узнал о нем благодаря статье из журнала Scientific American. Это и было первое автоматическое устройство, управление которым совершалось при помощи перфорированной ленты.
Первый станок с Числовым Программным Управлением был отличен от остальных, тем, что имел гораздо сложнее конструкцию и управление, и поэтому его использование в промышленности затруднялось, а иногда и вовсе было невозможно.
- Самая первая установка ЧПУ была разработана и произведена корпорацией Bendix Corp. в 1954 году, а спустя всего год (в 1955 году) эти устройства массово начали применять в станкостроении и в доработке старого оборудования на производствах. Оборудование с ПУ медленно набирало свою популярность в мире, поскольку многие люди относились к данной новинке технологического прогресса довольно скептически и недоверчиво. Для того чтобы доказать обратное, Министерство обороны Соединенных Штатов изготовило 120 экземпляров станков с ЧПУ за свой счет. В дальнейшем эти станки были сданы в аренду частным и государственным фирмам, занимающимся обработкой различных материалов и выпуска продукции из них.
- Спустя небольшой промежуток времени, в 1958 году был разработан первый язык символьного программирования, называющийся APT (Automatically Programmed Tools).
Дальнейшая эволюция
Можно считать, что первый 3Д-принтинг создал Чарльз Халл. Но первоначальные инженерные идеи были значительно доработаны.
SLS
Это адаптивный метод производства, который основан на спекании порошковых материалов послойным способом за счет воздействия луча лазера. Лучше всего печатает прочные тесты промышленного типа, а также объекты с характерной сложной геометрией, множеством деталей и механизмов.
SGC
Так называется методика поэтапного уплотнения слоев, которая создана командой инженеров из Израиля. Процедура основана на способности проецировать шаблон на слой фотополимера. Участок, обработанный ультрафиолетовыми лучами, начинает твердеть, полости уплотняются воском, а затее начинается создание следующего слоя.
FDM
Так называется одна из самых известных технологий печати. Принтер расплавляет нить материала под названием филамент, затем укладывает его послойно, создавая запрограммированную модель.
RedRap
Эта технология технически схожа с предыдущей. Процесс печати происходит за счет расплавления нити и послойного укладывания. Иногда методы путают между собой из-за минимальных отличий.
Изобретение пищевых принтеров
Апогеем развития струйной печати стало создание пищевого принтера. С помощью этого механизма появилась возможность создавать съедобные картинки, которые кулинары используют для украшения тортов, печений и других блюд. Создатели первого пищевого печатного станка – Амит Зоран и Марчелло Коэльо. Год создания – 2010.
Пищевые приборы получили широкое распространение как комплектация кухни ресторанов высокого кулинарного искусства. С помощью 3Д-принтера можно создать настоящие шедевры.
Выход в массовое производство
В 1912 году бренд «Холт-Парр» начал серийно производить гусеничные тракторы. По сути, они представляли собой конструкции на полугусеничном ходу, поскольку металлические ленты надевали только на опорные колеса, расположенные сзади.
В 1918 году Ленин издал указ, по которому советская промышленность должна была готовиться к серийному производству такой техники. В 1919 году исследователь Мамин создал агрегат «Гном», оснащенный нефтяной силовой установкой. Ее мощность составляла 11,8 киловатта.
В 1922 году стали изготавливать агрегат «Коломенец-1», который был придуман Львовым. Затем под руководством исследователя Унгера был создан трактор «Запорожец». Это произошло в 1922-1923 годах.
В 1924 году начали массово выпускать модель «Коммунар». Ее делали на Харьковском тракторном заводе. Этот вид сельскохозяйственной техники был имитацией немецкого устройства Hanomag WD Z 50. К тому же 1924 году началось изготовление изделий «Карлик» по проекту Мамина. Изделие производилось в следующих вариациях:
- «Карлик-1» – оснащался 3 колесами и имел единственную передачу вперед;
- «Карлик-2» – имел 4 колеса, 1 передачу вперед и реверс.
Трактор представляет собой важнейшее изобретение, которое по сей день активно применяется в сельском хозяйстве. За время своего существования это транспортное средство претерпело много изменений и усовершенствований.
Появление гидравлических лифтов
В 1851 году появился гидравлический аккумулятор. Эту разработку предложил исследователь Вильям Армстронг. Благодаря этому изобретению удалось создать условия постоянного поддержания давления воды, которая поступала в цилиндр. Сооружение включало вертикальный цилиндр, диаметр которого составлял примерно 45 сантиметров. Он представлял собой опору для особого ящика, изготовленного. Он наполнялся камешками или гравием.
Стоит отметить, что сооружение Армстронга практически не отличалось от подъемников того времени. Оно содержало такие детали, как гидроаккумулятор и мультипликатор. Также в сооружение входил гидроцилиндр на базе плунжера. При этом в европейских странах ученые продолжали совершенствовать лифты. В результате в таких сооружениях начали использовать гидроцилиндр, оснащенный плунжером прямого воздействия.
Впервые гидравлический подъемник создали в Англии. Это случилось в 1849 году. Этот лифт установили в отеле Osmaston Manor. В скором времени много крупных английских гостиниц перешло на применение пассажирских подъемников, которые функционировали по принципу гидравлики.
Во второй половине девятнадцатого века в США стало появляться много небоскребов. Первые здания дополняли гидравлическими лифтами. Это были конструкции без использования каната. Вместо этого использовался поршень, который выталкивал кабинку лифта. Этот эффект достигался за счет использования напора воды.
Такие системы монтировали только в те строения, которые имели не больше 20 этажей. Дело в том, что для гидроцилиндра приходилось копать углубления под фундаментом. Это создавало некоторые проблемы, если рассматривать ситуацию с точки зрения безопасности.
Гидравлические изделия превосходили паровые по многим параметрам. Их главным преимуществом считалось более быстрое перемещение. Со временем конструкция таких подъемников стала более совершенной. Цилиндр в них был установлен горизонтально, а кабина – поднималась посредством применения каната. При этом тягу сооружению обеспечивал поршень. Для этого использовалась особенная блочная система.
На выставке, которая проходила в Париже в 1867 году, исследователь Леон Эдду презентовал лифт, поднимающий платформу на высоту 2 метра. В конструкцию подъемника входил пустотелый плунжер, который включал 4 части и имел диаметр 24,5 сантиметра. На головке конструкции фиксировалась кабина, которая направлялась 4 пустотелыми колоннами, изготовленными из чугуна. В таких сооружениях располагались противовесы, которые фиксировались на цепях. Они проходили через верхнюю часть сооружения и крепились на кабине.
Многие считали такой механизм непригодным для применения в высотках. Но Эдду посчитал такую критику безосновательной. В 1878 году на выставке, которая проходила в Париже, исследователь представил лифт, функционирующий на основе плунжерного цилиндра. Он мог подниматься на 128,5 метра. При этом сам цилиндр располагался в колодце глубиной 16 метров. Забор воды осуществлялся из городской водопроводной сети.
Таким сооружением дополнили Эйфелеву башню. Это стало важным доказательством его надежности, поскольку такая знаменитая на весь мир достопримечательность не могла быть небезопасной.
В 1874 году компания Otis Elevator начала активно изготавливать гидравлические подъемники. Главной целью компании стало укрепление своих позиций на рынке. Как следствие, сложилась ситуация, когда началась конкуренция паровых и гидравлических систем. Это могло бы длиться достаточно долго.
Однако ситуация изменилась в 1880 году. Именно тогда появился электрический подъемник. Это случилось в городе Мангейм. Такая конструкция стала первым устройством этого типа. Его разработчиком была немецкая фирма, которую возглавлял Вернер фон Сименс. Механизм, предложенный брендом, мог поднимать груз на 22 метра. На это ему требовалось всего 11 секунд.
Самолеты Андрея Туполева
В конструкторском бюро Андрея Туполева было разработано более 100 типов самолетов, 70 из которых в разные годы выпускались серийно. При участии его самолётов установлено 78 мировых рекордов, выполнено 28 уникальных перелетов, в том числе спасение экипажа парохода “Челюскин” при участии самолёта АНТ-4. Беспосадочные перелеты экипажей Валерия Чкалова и Михаила Громова в США через Северный полюс выполнялись на самолётах модели АНТ-25. В научных экспедициях “Северный полюс” Ивана Папанина также использовались самолёты АНТ-25. Большое число самолётов-бомбардировщиков, торпедоносцев, разведчиков конструкции Туполева (ТВ-1, ТВ-3, СБ, ТВ-7, МТБ-2, ТУ-2) и торпедных катеров Г-4, Г-5 применялось в боевых действиях в Великой Отечественной войне в 1941-1945 годах. В мирное время в числе разработанных под руководством Туполева военных и гражданских самолетов значились стратегический бомбардировщик Ту-4, первый советский реактивный бомбардировщик Ту-12, турбовинтовой стратегический бомбардировщик Ту-95, ракетоносец-бомбардировщик дальнего действия Ту-16, сверхзвуковой бомбардировщик Ту-22; первый реактивный пассажирский самолет Ту-104 (был построен на базе бомбардировщика Ту-16), первый турбовинтовой межконтинентальный пассажирский авиалайнер Ту-114, ближне- и среднемагистральные самолеты Ту-124, Ту-134, Ту-154. Совместно с Алексеем Туполевым был разработан сверхзвуковой пассажирский самолёт Ту-144. Самолеты Туполева стали основой парка авиакомпании “Аэрофлот”, а также эксплуатировались в десятках стран по всему миру.
Добавление металлических деталей
Первые элементы токарного станка из металла использовались на оборудовании Максимилиана, созданном в 1518 году. Они представляли собой крутящиеся центры, которые использовались для крепления заготовки.
В 1712 году Нартов изобрел станок, который предназначался для изготовления резьбы. В нем передача крутящегося момента осуществлялась посредством винтового вала. Также для этого применялись зубчатые шестеренки. Все элементы были изготовлены из металла.
Станок, который был сделан весь из металла, сконструировал Вокансон. Это случилось в 1751 году. Ученый воспринимал свою разработку как инструмент. Он исключил весь декор и сохранил только элементы, которые обладали нужной функциональностью. Станок отличался максимально простым внешним видом. Он оснащался массивной чугунной станиной и был способен переносить серьезные нагрузки при воздействии на металл.
К истокам робототехники
Если верить историческим источникам, первое роботизированное устройство человек создал еще в 300 году до нашей эры. В тот период на маяке одного из островов в Египте поставили две большие женские фигуры. Днем они были хорошо освещены, а ночью – загоралась искусственная подсветка. Периодически фигуры поворачивались и ударяли в колокол. По ночам они были способны издавать громкие звуки.
Робот Да Винчи
Отвечая на вопрос, кто конкретно изобрел робота, нельзя не упомянуть знаменитого Леонардо да Винчи. Если верить документам, найденным в пятидесятые годы двадцатого века, художнику удалось создать чертеж человекоподобного робота. Это было сделано еще в 1495 году. Схемы включали изображение каркаса устройства, которое могло совершать те же движения, что и человек.
К тому же сооружение имело анатомически правильную челюсть. Оно могло садиться, двигать шеей и шевелить руками. Согласно записям, сверху каркаса требовалось надеть рыцарскую броню. При этом ученым не удалось получить сведения, что идея Леонардо имела физическое воплощение. Однако его удалось сделать современным ученым.
Сборкой конструкции занимался профессор из Италии Марио Таддей. Он четко придерживался чертежей Леонардо и сумел получить прекрасный результат.
Устройство первых моделей
Старинный токарный станок зажимал заготовку между центрами. Вращение осуществлялось руками всего на несколько оборотов. Неподвижным инструментом осуществлялся рез. Аналогичный принцип обработки присутствует в современных моделях.
В качестве привода для вращения заготовки мастера использовали: животных, лук со стрелами привязанный веревкой к изделию. Некоторые умельцы для этих целей строили подобие водяной мельницы. Но значительно повысить производительность так и не получалось.
Первый токарный станок имел деревянные части, и с увеличением количества узлов терялась надежность устройства. Водяные приспособления быстро теряли актуальность ввиду сложности ремонта. Только к 14 веку появился простейший привод, значительно упростивший процесс обработки.
Главные изобретения Джеймса Уатта
За свою жизнь исследователь создал много значимых изобретений, каждое из которых внесло важный вклад в науку.
Паровая машина
Джеймса Уатта нельзя назвать изобретателем паровой машины. Это устройство было описано еще в первом веке до нашей эры. При этом Уатту удалось создать универсальную паровую машину путем усовершенствования устройства Ньюкомена. Важным новшеством, которое придумал ученый, была изолированная камера для конденсации. Уатт запатентовал свою разработку в 1769 году.
Паровой молот
На это устройство Джеймс получил патент в 1784 году. Оно было оснащено маховым колесом для привода рычажного молота. Первое устройство Уатта имело вес 54,5 килограмма. При этом оно могло приподниматься на 8 дюймов
Впоследствии ученый усовершенствовал свое важное изобретение
Копировальный пресс
Эта разработка исследователя датируется 1780 годом. Копировальный пресс включал коробку. В нем присутствовали отделения для карандашей. Также конструкция включала ручку, линейку и бумагу. К тому же в устройство входил особый отсек для копировальной бумаги. В коробке присутствовал запас краски и воды на 24 листа. Для зажима применялась металлическая крышка. Перед началом работы листы для копирования держали в особом составе в течение 12 часов.
Копирование осуществлялось при помощи поворота ручки устройства, которая вращала 2 латунных валика внизу корпуса. Документ, который требовалось скопировать, помещали на специальную пластину и прижимали к смоченной в воде бумаге. В результате удавалось получить оттиск. Это помогало добиться зеркальной копии документа. Через 24 часа сушки ее можно было использовать.
Параллелограмм Уатта
Уатт придумал этот механизм в 1784 году. Он придавал прямолинейное движение поршню паровой машины. Прибор включал 2 горизонтальных рычага, которые шарнирно крепились к концам вертикального приспособления. Оно фиксировалось в центральной части балки моста и могло вращаться. Сегодня это изобретение применяется на задней оси в отдельных подвесках автомобилей.
Появление видеокамер в России
До начала Первой мировой войны на территории России работало примерно 4 тысячи кинотеатров. Источником кинопродукции стала компания из Франции Pathé. Наиболее известным режиссером немого кино, который работал в России, был Евгений Бауэр.
После начала войны появился запрет на ввоз зарубежных фильмов. С целью развития собственной киноиндустрии правительство сформировало специализированный орган – Комитет Скобелева. Он преимущественно занимался пропагандой. При этом в своей работе орган применял камеры зарубежных производителей.
В 1919 году индустрия кино перешла под начало Надежды Крупской. Но к тому времени многие представители этой отрасли переехали в европейские страны, забрав с собой пленки и оборудование. В силу блокады приобрести новый инвентарь не представлялось возможным. При этом производственные мощности отсутствовали. Потому Крупская начала создавать киношколу.
Производить кинокамеры в СССР начали лишь в 1941 году. Первым любительским устройством стала модель «Пионер». Она была создана в 1941 году. В шестидесятые годы был налажен выпуск кинокамер «ЛОМО», «Спорт», «Аврора», которые предназначались для кинолюбителей. Производством этого оборудования занималось Ленинградское оптико-механическое объединение.
Для профессиональных съемок применяли кинокамеру «Родина». Ее производство осуществлялось организацией «Москинап» в 1953-1975 годах. Также в профессиональных целях использовался прибор «Конвас». Его производством занимался Красногорский механический завод в период с 1954 по 1970 год. В качестве основы «Конваса» использовались зарубежные устройства – Arriflex 35 и Caméflex. В обоих устройствах присутствовал зеркальный обтюратор. Они подходили для натурных и павильонных съемок.
Первой видеокамерой, которая выпускалась в России, была «Электроника С-801». Это устройство было создано в 1981 году, однако существовало не очень долго. Производством этого прибора занимался завод «Спектр». Его основным назначением стала запись черно-белого изображения со звуком. Информацию, полученную при помощи камеры, можно было отображать на кассетном видеомагнитофоне.
Эволюция камер и революционные модели
Первым прообразом видеокамеры был диск Нипкова. Это устройство демонстрировало последовательные картинки, записываемые на носители. Конструкция появилась в 1884 году. Ее автором стал Пауль Нипков. В сооружение входили источник света, вращающийся диск, пленка, на которую записывалось изображение. При вращении диска картинка попадала через особые отверстия на стену.
Также весомый вклад в создание видеокамеры вложил Джон Бэрд. Его заслуга заключалась в сочетании диска Нипкова со способом электронного сканирования. Благодаря этому удалось получить новое устройство – Phonovision. Эта камера появилась в период с 1926 по 1928 год.
В тридцатые годы наступил этап магнитной звукозаписи. Исследователь из Германии Фриц Пфлеймер запатентовал идею применения в устройствах специального порошка для магнитной записи. Это случилось в 1928 году. Однако спустя 8 лет патент признали плагиатом. Дело в том, что технология, которую использовал Пфлеймер, уже была придумана другим исследователем, причем это случилось еще в 1898 году. Тем не менее, спорные моменты не помешали созданию магнитофона, который получил название «Магнетофон-К1». Это устройство появилось в 1932 году.
Настоящей революцией в сфере науки и техники стал переход к цифровой фиксации картинки видеокамерой. Это произошло в 1981 году. Началом нового этапа послужило создание однообъективной камеры Sony Mavica. В ней применялся крутящийся магнитный диск, диаметр которого составлял 2 дюйма. На нем фиксировали 50 неподвижных кадров, которые впоследствии можно было воспроизводить и распечатывать. Создание изделия бренда стало важным этапом эры цифровых видеокамер. Однако в действительности запись нельзя было считать цифровой, поскольку информация хранилась на магнитах.
Очередным этапом в развитии этих технологий стало создание камеры фирмой Kodak. Изделие этого бренда появилось в 1987 году. Устройство было предназначено для профессионалов. После этого появилась камера Nikon F-3, оснащенная 1,3-мегапиксельным сенсором. Массовые потребители смогли пользоваться цветными камерами в 1994 году. Первым устройством, доступным широкой общественности, стала модель Apple QuickTake. Впоследствии аналогичные модели предложили такие бренды, как Casio, Kodak, Sony.
Почему люди мечтали о компасе
Сегодня люди не испытывают никаких проблем с ориентированием на местности. Для этого применяют устройства, которые оснащены системой ГЛОНАСС или датчиком GPS. Но в древние времена при перемещениях на значительные расстояния люди сталкивались с разными проблемами. Очень сложным было ориентирование в пустынной местности или в открытом море, где отсутствовали какие-либо ориентиры.
Это часто приводило к гибели путешественников. Уже во времена великих географических открытий, датированных шестнадцатым-семнадцатым веками, мореплаватели часто теряли открытые земли и по несколько раз наносили их на карту.
Безусловно, еще в древности люди умели определять части света. Они делали это, наблюдая за Солнцем и звездами. Люди достаточно давно заметили, что звезды изменяют свое положение. При этом Полярная звезда остается на месте. По ней удавалось установить направление на север.
Однако в облачную погоду делать это не удавалось. Это приводило к тому, что корабли теряли курс. Потому дальние экспедиции были весьма опасными. Такая ситуация наблюдалась, пока не изобрели компас. После его появления ситуация в корне изменилась. После создания этого изобретения удалось открыть все части планеты.
Эпоха парового двигателя
Паровая машина стала использоваться в качестве элемента подъемного устройства в 1800 году. Впервые это технологическое решение начали применять в Америке. Механизм вначале установили в шахте, которая предназначалась для добычи угля. Ее владелец подсчитал, что быстрый подъем угля помогает сделать добычу более эффективным. В результате началось коммерческое использование лифтов. Благодаря применению таких устройств удалось получить дополнительную прибыль. В 1835 году использование лифтов на основе паровых машин получило широкое распространение и в Англии.
Недостатки паровых лифтов
Такие конструкции отличалось важными недостатками. Конструкция должна была функционировать без остановок. Это вполне нормально для шахт, но невозможно на предприятиях. В условиях промышленного производства такие конструкции приходилось применять лишь эпизодически.
Еще одним минусом таких лифтов стала шумная работа. Потому подобные подъемники нельзя было ставить в жилых зданиях. Частично этот минус удалось преодолеть Вильяму Томсону в 1845 году. Его конструкция функционировала на основе гидравлики.
Техническая концепция ученого имела определенные недостатки. Среди них стоит отметить потребность в поддержании жидкостного давления, что подразумевало использование соответствующего источника. В тот период появлялись централизованные водопроводные системы, однако их нельзя было использовать для поддержания таких условий. При этом источники создания высокого давления можно было располагать вдалеке от зоны установки лифтов, а воду подавать по особым трубопроводам. Это считалось важным плюсом для такого решения.
