- •Зайцев г.Н., Федюкин в.К., Атрошенко с.А, история техники и технологий
- •Предисловие
- •Авторы введение
- •Раздел 1. Всеобщая история техники Глава 1. Основные понятия и определения истории техники и технологий
- •1.1. Определения терминов, связанных с техникой
- •1.2. Определение терминов, связанных с технологией
- •Контрольные вопросы
- •Глава 2. Развитие техники и технологий первобытного производства (от 2-10 млн. Лет до н.Э. До 4-3 т.Л. До н.Э.)
- •2.1. Орудия труда и хозяйственные революции каменного века
- •2.2. Орудия труда медно-каменного, бронзового и железного веков
- •2.3. Средства передвижения первобытного человека
- •Контрольные вопросы
- •Глава 3. Распространение сложных орудий труда в условиях рабовладельческого способа производства (от 4-3 т.Л. До н.Э. ДоIv-Vвв. Н.Э.)
- •3.1. Орудия для подъема тяжестей, применяемые в рабовладельческом обществе
- •3.2. Военные машины рабовладельческого общества
- •3.3. Развитие токарного станка в рабовладельческом обществе
- •3.4. Средства транспорта, применяемые в античную эпоху
- •3.5. Машины, созданные александрийскими механиками Героном и Ктесибием
- •3.6. Вклад Архимеда в развитие техники
- •3.7. Зарождение элементов новых наук
- •Глава 4. Распространение сложных орудий труда, приводимых в действие силами природы, в условиях феодального способа производства (отIv-V в. До XIV-XV в.)
- •4.1. Металлургия и кузнечное дело, строительство жилых, хозяйственных построек и мостов в Древней Руси
- •4.2. Древнейшие суда и метательные машины Киевской Руси
- •4.3. Создание водяных мельниц в странах Арабского Халифата и на Руси
- •4.4. Применение водяных колес в горном деле, металлургии и других отраслях
- •4.5. Создание ветряных мельниц в Персии, Ираке, Европе и в России
- •4.6. Совершенствование техники прядения и ткачества, освоение производства бумаги
- •4.7. Совершенствование техники земледелия и развитие горного дела и металлургии
- •4.8. Совершенствование грузоподъемной и строительной техники
- •4.9. Изобретение механических часов
- •4.10. Изобретение компаса, создание новых механизмов
- •4.11. Развитие военных машин, создание огнестрельных орудий
- •4.12. Изобретение книгопечатания и очков
- •Глава 5. Возникновение в условиях мануфактурного периода предпосылок для создания машинной техники (отXiVв. До концаXviiIв. – началаXiXв.)
- •5.1. Создание мануфактур и их историческая роль
- •5.2. Вклад Леонардо да Винчи в развитие техники
- •5.3. Создание новых машин и механизмов
- •5.4. Создание гидротехнической системы игуменом Филиппом в Соловецком монастыре
- •5.5. Создание гидравлической системы на Алтае к.Д. Фроловым
- •5.6. Создание прядильных машин
- •5.7. Создание военной техники а.К. Нартовым и я.Т. Батищевым в Туле
- •5.8. Создание в концеXviiIв. Ткацких станков во Франции и машинной и оружейной техники в России
- •5.9. Вклад е.Г. Кузнецова в создание отечественной техники
- •5.10. И.П. Кулибин и его изобретения
- •5.11. История выбора и совершенствования мер при линейных измерениях
- •5.12. История создания системы мер
- •Глава 6. Создание рабочих машин на базе парового двигателя (от конца XVIII в. – начала XIX в. – 70 гг. XIX в.)
- •6.1. Этапы промышленной революцииXiXв.
- •6.2. Создание паровой машины
- •6.3. Создание первых паровозов
- •6.4. Создание первых паровозов в России
- •6.5. Строительство первых железных дорог
- •6.6. Развитие парусного флота
- •6.7. Создание пароходов
- •6.8. Создание первых русских пароходов
- •6.9. Применение паровых машин в разных отраслях промышленности
- •6.10. Стaновление машиностроения в XVIII в.
- •6.11. Появление машин в сельском хозяйстве
- •6.12. Развитие металлорежущих станков
- •6.13. Создание машин в горнодобывающей промышленности
- •6.14. Развитие науки о машинах
- •6.15. Основные направления поиска новых машин-двигателей
- •6.16. История создания двигателя внутреннего сгорания
- •6.17. История турбин
- •Глава 7. Развитие систем машин на базе электропривода (70егодыXiXвека – 30егодыXXвека)
- •7.1 Исследования электрических и магнитных явлений
- •7.2. Создание гальванического элемента и аккумулятора
- •7.3. Создание первых электромагнитных приборов
- •7.4. Создание электродвигателя и электрогенератора
- •7.5. Создание первых линий электропередач
- •7.6. Создание электрического трамвая
- •7.7. История электрического освещения
- •7.8. Изобретение телеграфа
- •7.9. История телефонной связи
- •7.10. Создание радио
- •7.11. История телевидения
- •7.12. Создание записи и воспроизведения звука и изображения
- •7.13. Создание автомобиля
- •7.14. Создание трактора
- •7.15. Развитие воздухоплавания на воздушных змеях и воздушных шарах
- •7.16. Создание первых аэропланов и самолетов
- •7.17. Развитие других отраслей промышленности в рассматриваемый период
- •Глава 8. Подготовка и осуществление перехода к автоматическим системам машин. Научно-техническая революцияXXв. (1930 г. – настоящее время)
- •8.1. Основные направления научно-технической революции (нтр)
- •8.2. Сущность нтр
- •8.3. Научно-техническая деятельность и научно-технический потенциал
- •8.4. Промышленные формы автоматизации
- •IIэтап. Электрификация автоматической системы машин (30е-50егодыXXв.).
- •IiIэтап – электронизация автоматической системы машин (30е-50егодыXXв. – настоящее время).
- •8.5. Превращение науки в непосредственную производительную силу
- •8.6. Развитие кузнечно-прессовых, сельскохозяйственных и других машин
- •8.7. Развитие вычислительной техники и эвм
- •8.8. История робототехники
- •8.9.Космические полеты
- •8.10. Развитие ядерной физики
- •8.11. Создание атомной бомбы и ядерной энергетики
- •8.12. Другие нововведения в эпоху нтр
- •Раздел 2. История основных машиностроительных технологий в россии Глава 9. Развитие техники и технологии ковки и штамповки
- •9.1. Развитие ковки в древнерусский период
- •9.2. Основные этапы развития металлургии и кузнечного производства в дореволюционный период
- •9.3. Ковка на приводных молотах от водяных колес
- •9.4. Штамповка на канатных молотах и винтовых прессах
- •9.5. Штамповка на паровых молотах и гидравлических прессах
- •9.6. Виды штамповки исходных заготовок при разной серийности производства
- •9.7. Создание специализированных кузнечно-штамповочных заводов в ссср
- •Глава 10. Развитие техники и технологии сварки
- •10.1. Применение кузнечной сварки и пайки от трипольских племен до Древней Руси
- •10.2. Изготовление артиллерийских орудий сваркой вXiVна Руси
- •10.3. Роль н.Н. Бенардоса в создании электродуговой сварки
- •10.4. Совершенствование дуговой сварки н.Г. Славяновым
- •10.5. Становление сварки в первые годы Советской власти (1920-1929 гг.)
- •10.6. Сварка в период социалистической индустриализации (1929-1940 гг.)
- •10.7. Сварка в машиностроении (ссср) в 30егоды
- •10.8. Механизация и автоматизация сварки в 30егоды
- •10.9. Сварка металлов в годы Великой Отечественной войны (1941-1945 гг.)
- •10.10. Сварка в ссср в 1946-1958 гг.
- •10.11. Сварка в ссср с 60-70хгг.XXв. И до наших дней
- •Глава 11. Развитие техники и технологии литья
- •11.1. Медное и бронзовое литье в Древней Руси
- •11.2. Литейное производство в Московском государстве вXiv-xvIвв.
- •11.3. Чугунолитейное производство в России доXviiIв. – 1917 г.
- •11.4. Развитие литейного производства в России с 1917 г. До наших дней
- •Глава 12. Развитие техники и технологии обработки металлов резанием
- •12.1. Создание станков от первобытнообщинного общества до средних веков
- •12.2. Совершенствование станков в период от мануфактурного производства до эпохи парового двигателя
- •12.3. Развитие станков в эпоху электропривода
- •12.4.Созданиет станкостроения в ссср
- •Библиографический список
- •Оглавление
- •Глава 5. Возникновение в условиях мануфактурного периода предпосылок для создания машинной техники (от XIV в. До конца XVIII в. – начала XIX в.) 112
- •Глава 6. Создание рабочих машин на базе парового двигателя (от конца XVIII в. – начала XIX в. – 70 гг. XIX в.) 143
- •Глава 7. Развитие систем машин на базе электропривода (70е годы XIX века – 30е годы XX века) 182
- •Глава 8. Подготовка и осуществление перехода к автоматическим системам машин. Научно-техническая революция XX в. (1930 г. – настоящее время) 243
- •Раздел 2. История основных машиностроительных технологий в россии 277
- •Глава 9. Развитие техники и технологии ковки и штамповки 277
- •Глава 10. Развитие техники и технологии сварки 289
- •Глава 11. Развитие техники и технологии литья 314
- •Глава 12. Развитие техники и технологии обработки металлов резанием 324
8.8. История робототехники
Развитие электротехники, вычислительной техники, машиностроения привели к появлению принципиально новых машин для автоматизированного производства – роботов, лазеров, роторных линий и т.д.
Робот (чеш. robot – подневольный труд – машины, которая частично или полностью выполняет функции человека (иногда животных) при взаимодействии с окружающим миром. Термин «робот» был впервые введен чешским писателем К.Чапеком (1890-1938) в драме «R.U.R» (Россумские универсальные роботы) о восстании роботов, т.е. механических людей, написанный им в 1920 г.
В первой половине XVIII в. французский механик Жак де Вокансон создал механического флейтиста и свирельщика, который правой рукой бил в бубен, а левой играл на свирели и прищелкивал языком. Особенно прославились своими механическими куклами швейцарские часовые мастера Пьер (отец) и Анри (сын) Дро.
Пьер Дро вначале начал пристраивать к часам разные дополнительные механизмы, так к маятниковым часам приделал пастушка с собачкой. Когда часовая стрелка подходила к какому-либо часу, пастушок подносил ко рту флейту и свистел столько раз, сколько должно пробить часов. У ног пастушка лежала собачка, которая охраняла корзину с яблоками. Стоило кому-нибудь дотронуться до фруктов, то лай собачки прекращался. Эти часы были проданы после демонстрации в Мадриде королю Испании Фердинанду II. В 1770 г. был изготовлен первый механический человек «пишущий мальчик», который был ростом с пятилетнего ребенка. Он сидел на скамейке перед столиком и в правой руке держал гусиное перо, которое макал в чернильницу и писал разные слова. Во время письма мальчик двигал головой. Окончив работу, он посыпал лист бумаги песком для высушивания чернил, а потом стряхивал его. Весь приводной механизм размещался внутри мальчика.
Затем Пьер Дро вместе с сыном изготовили рисующего мальчика и музыкантшу, которая играла на фисгармонии, ударяя пальцами по клавишам. Перед началом игры музыкантша осматривала ноты и делала рукой некоторые предварительные движения. Во время игры она поворачивала голову и глаза, как бы следя за положением рук. Ее грудь подымалась и опускалась, как будто она дышала. Окончив игру, музыкантша поворачивала голову, благодаря слушателей за одобрение.
Свои творения Дро продемонстрировал в 1774 г. на выставке в Париже. Движение трех механических людей были так естественны, что зрители считали их живыми людьми. Только после показа сложного механизма со стороны сцены, зрители убеждались в том, что перед ними произведения техники, а не живые вещества. Эти произведения сохранились до наших дней и хранятся в музее изобразительных искусств города Невшателя в Швейцарии.
Источником движения всех трех фигур является часовой механизм с заводной пружиной. Эти механизмы стали называть андронами в честь молодого талантливого изобретателя механических людей Андри Дро.
Вершиной строительства механических кукол был «Храм очарований», открытый 150 лет назад в Петербурге изобретателем А.М. Гамулецким. Над площадкой лестницы парил женская позолоченная фигура, которая удерживалась магнитными силами. В руке она держала волторну, а как только гости ступали на площадку, подносила ее к губам и начинала играть, шевеля пальцами, как настоящий музыкант. У дверей кабинета гостей встречали механические слуги, кланяясь. Дом был полон механических животных: хлопал крыльями петух, лаяла собака, выгибала спину и мяукала кошка, ползала и шипела змея.
В 1893 г. был построен андроид, который двигался со скоростью 14км/ч за счет паровой машины, спрятанной в корпусе, а дымовая труба была замаскирована под сигару.
На всех выставках технического творчества в 60-70 годах XX в. обязательно демонстрировались роботы, которые здоровались с посетителями, двигались по выставке, выполняли несложные движения. В устройстве роботов использовались электродвигатели, магнитофоны, различные датчики, гидравлические усилители и другие современные приборы и механизмы.
Постепенно от роботов-игрушек перешли к созданию роботов-тружеников, которые способны заменить человека на тяжелых монотонных работах у грохочущих прессов, огнедышащих печей, на запыленных складах цемента.
Промышленный робот, согласно определению, данному на XI Международном симпозиуме в Токио, представляет собой многофункциональный манипулятор (от лат. maniputas – пригорошня, горсть; manys – рука), с возможность многократного программирования, предназначенный для перемещения и обработки по программам материалов, деталей, инструментов, или специальных узлов с целью выполнения различных задач.
Промышленные роботы имеют «руки», обладающие несколькими степенями свободы, захватывающие устройства или специальные транспортирующие приспособления. Они несут функции, аналогичные функциям человеческих рук, и могут совершать два или более движений, таких, как поворот, выдвижение, вертикальное или горизонтальное перемещение, качание и др., для выполнения операций, связанных с пространственными перемещениями зажатых или удерживаемых деталей.
Роботы действуют по программе, записанной на специальном носителе информации без вмешательства человека. Их можно быстро переналаживать на изготовление новой продукции, поменяв лишь программу, хранящуюся в памяти робота. Это значительно повышает выработку и снижает расходы сырья, материалов и др.
Первоначально роботы стали применять в автомобильной промышленности, выполняя сравнительно простые технологические операции по металлообработке, сварке и окраске машин.
В нашей стране промышленные роботы стали применяться с 1971 г., а с 1972 г. началось их серийное производство.
Роботы первого поколения (рис.8.1а) внешне не похожи на человека. Только их манипулятор напоминает человеческую руку, а захват – ее кисть.
а)
б)
Рис. 8.1.Промышленные роботы: а – робот первого поколения;
б – «Луноход 1»
На Петродворцовом часовом заводе роботы производят сборку механизма часов. Многорукий робот, весящий всего 15кг, выполняет многие работы по ремонту судов: очистку, шлифование, окраску, притирку и др.
Роботы-манипуляторы с дистанционным управлением широко используются для работы в условиях относительной недоступности, например, крупный самоходный аппарат «Луноход 1» (рис.8.1б), а также в опасных и вредных для человека условиях, например, в атомной промышленности для работы с радиоактивными веществами.
Подводные роботы-манипуляторы захватывают образцы породы со дна моря и управляют работой подводной буровой установки.
В конце 60х гг. появились роботы 2 поколения, которые имеют «органы чувств» – разнообразные датчику, собирающие информацию о предметах окружающего мира, их свойствах и взаимодействии: на основе этих данных формируется модель и принимается решение о последовательности действий, которые реализуются исполнительными механизмами. Их манипуляторы-роботы снабжены датчиками, регистрирующими цвет, размер и т.д.
Роботы 3-го поколения наделены свойством анализировать возникшие ситуации, принимать решения, решать задачи, обучаться. Они начали разрабатываться в 1975 г.