Історія технічної іграшки
Д. М. Комський, Б.М. Ігошев
Історія
технічної іграшки сягає своїм корінням у 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. Щоправда, на той час потреба в
таких пристроях визначалася не стільки реальними практичними потребами
товариства (матеріальні цінності в якому створювалися в основному важким
фізичною працею рабів), скільки запитами рабовласницької знати,
котра в предметах розкоші і розваги. Творчі задуми вчених тієї
епохи нерідко втілювалися тому в хитромудрих і забавних пристроях-іграшках,
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,
однак, нічого спільного з полегшенням людської праці. . Таким був, наприклад,
автомат для продажу "святої" 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 висипався 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 та 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; чути відповідні звуки. У другому акті
люди тягнули побудовані суду за допомогою мотузок у воду. У третьому акті перед
глядачами відкривалася картина спокійного моря з кільватерной колоною
вітрильників та пустуючою у 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 на кораблі
скелі. В останньому, п'ятому акті розгорталася картина корабельної аварії. У хвилях
з'являвся плинув Аякс, чувся удар грому і спалахувала блискавка, якою Афіна
вражала Аякса. Аякс переховувався у хвилях, фігура Афіни зникала, і представлення
закінчувалося.
З
розвитком механіки і особливо годинникового виробництва в XVI-XVIII ст.
механічні моделі живих істот стали дуже популярними, над їх
конструюванням та 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
у своїй роботі такої майстерності і досконалості, що їхні вироби представляли
собою чудові твори мистецтва.
В
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 разючою 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-шестирічного
дитини. Це писец. У його правій руці гусяче перо, перед ним на столику --
чорнильниця і аркуш паперу. Писец акуратно вмочує перо в каламар і,
нахиливши голову, старанно виводить на папері гарними великими літерами
рівні рядки. Закінчивши писати, він на якусь мить замислюється,
повертає голову, бере пісочницю, посипає лист піском для просушування і,
через кілька секунд, струшує піщинки.
Поруч
з писарем - художник з олівцем у руці. Схилившись над папером, він не поспішаючи
малює на аркуші різні фігурки, час від часу зупиняючись і споглядаючи
намальоване, розмірковує, дует на папір, щоб видалити з неї порошинки.
Третій
механічний чоловік 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 піднімаються і
опускається, наче вона не в силах стримати хвилювання, навіяного музикою.
Закінчивши гру, виконавиця злегка схиляє голову, дякує слухачів.
Андроїд
(так були названі ці видатні твори механіки на честь їх творців) і
в наш час викликають великий інтерес і незмінне захоплення відвідувачів
Невшательськоє музею. Хоча механічні люди імітують лише зовнішню схожість з
людиною і деякі його руху, у глядачів зберігається відчуття, наче
перед ними справжні живі істоти.
Не
меншу популярність у XVIII ст. 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 крякали і пересувалася, перевалюючись з боку на бік, але також
плавала і плескалася в воді, рухала головою, розправляла крила і наводила
порядок пір'я з 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 всюди 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
в. 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 є алегоричну фігуру що сидить на кулі
людину, яка може писати на аркуші паперу текст, що містить до 79 букв. А
в Державному Ермітажі в Ленінграді зберігається що відноситься до цієї ж епохи
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 годин заводиться і
встановлюється на певний час, при настанні якого клітка з совою
обертається, дзвіночки, що оздоблюють її, мелодійно дзвенять, сова плескає
очима, півень піднімає голову і співає, а павич розпускає хвіст і обертається
навколо своєї осі. Годинник "Павич" були відремонтовані російською
механіком І. П. Кулібіни в самому кінці XVIII ст. і діють до цього
часу.
І.
П. Кулібін створив ряд цікавих автоматів, у тому числі відомий годинник яєчної
форми, які теж тепер зберігаються в Державному Ермітажі. Годинники ці за зовнішнім
увазі і розмірами нагадують гусяче яйце. У золотому корпусі художньої
роботи знаходиться не тільки годинниковий механізм; тут-таки 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 другого
половини доби видзвонюють мелодію, складену самим Кулібіни. Щогодини,
півгодини і чверть години відзначаються особливою передзвоном.
В
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 майстрового
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 тощо - тривало в XIX ст. 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 поступали в продаж в так званих іноземних
магазинах в Петербурзі, Москві. В одному з номерів журналу "Нива" за
1879 можна було прочитати, наприклад, такі оголошення: "Продається
клітина чудовою конструкції, у неї два 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 птиці в клітинах. Міхи, нагнітати повітря в
звуковий прилад, наводилися в рух все тим же годинниковим механізмом з
сталевий пружиною.
Однак
велика наука в XIX столітті помітно охолола до механічних
іграшок-автоматах, а потім і зовсім втратила до них інтерес. Настав век пара.
Андроїд до цього часу відіграли 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 та технічні засоби машинобудування та автоматики, що
дозволило перейти до машинного виробництва. Машини й 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 й десятками тисяч і до наших днів
доставляють радість малюкам.
Що
ж до великої науки і техніки, то в цій галузі 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" - андроїд
прийшли "електромеханічні люди" - роботи.
Слово
"робот" зобов'язана своєю появою чеський письменник-сатирик і
публіцисту Карелу Чапеку. Так в одному з його фантастичних творів (К.
Чапек, RUR, Твори, т. 3. - М.: Держлітвидав, 1958, с. 93-184) називалися
людиноподібні автомати, винайдені якимось 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 на мислячі машини, повстають проти створили їх людей і знищують
своїх господарів.
З
легкої руки цього письменника назву "робот" міцно закріпилося тепер
за всілякими автономно працюють технічними системами. Сьогоднішні
промислові роботи не схожі на людиноподібні пристрої, описані К.
Чапека. Це складні машини та агрегати, створені на основі новітніх досягнень
науки і техніки, здатні без безпосередньої участі людини виконувати
технологічні операції на виробництві з 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, тиску, підвищеної радіоактивності.
Однак
поняття "робот" має і більш вузький зміст - електротехнічне
пристрій, що має зовнішню схожість з людиною і наслідують 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 у зріст людини, нарочито химерного
виду, здатних вставати, ходити, сідати, повертати голову, вимовляти
фрази і т. п. Художники-карикатуристи зображають таких роботів у вигляді безглуздих
людиноподібних фігур, скріплених величезними шарнірами і обплутаних почет у
спіральки проводами.
Одним
із 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 декілька фраз за допомогою механічного пристрою звукозапису.
Згодом, після переробки, Телевокс був використаний як беззмінного
чергового при водопровідній системі одного з нью-Йорський 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 зброю
середньовічного лицаря, також управлявся на відстані. Виконуючи команди, він
вставав, сідав, відповідав на прості запитання; при відповіді в нього світилися очі
і в роті спалахували маленькі зелені лампочки.
В
1933 р. на виставці "Століття прогресу" в Чикаго робот використовувався
в якості лектора. Починаючи лекцію про процес травлення, він розстібаючи
жилет, відкриваючи груди і живіт, стінки яких були прозорими, і показував
пальцем стравохід, шлунок, кишечник і печінка, пояснюючи будову внутрішніх
органів.
Ряд
роботів, керованих по радіо, сконструював і збудував в ці ж роки в
Австрії інженер серпня 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 у майбутньому (подібно роботам у 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 електромоторчіком з батареєю, 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.
В
50-х роках нашого століття конструктори роботів стали наділяти свої створення
алевимі здібностями - діяти не тільки з "жорсткою", заздалегідь
заданою програмою, але і 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 кібернетичної пристрій можна було розглядати або як
що прагне до світла міль, або як біжить від світла клопа.
Конструкція
являла собою невелику візок з електродвигуном, що харчується від
батарейки, розміщеної на цій же візку. Управління рухом візки
здійснювалося за допомогою двох фотоелементів та електронних підсилювачів. При
однакової освітленості обох фотоелементів керуюча система перебувала в
рівновазі, двигун залишався вимкненим, і візок була нерухома. При
сильнішою освітленості одного з фотоелементів рівновага порушувалася,
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
відрегульовано 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.
Англійська
фізіолог Грей Уолтер сконструіропал кілька більш складних пристроїв подібного
типу, що одержали згодом назву "черепах", так як вони
справді нагадували цих тварин своїм зовнішнім виглядом і повільністю
дій. Черепаха Ельмер (електромеханічний робот) була виконана у вигляді
невеликий триколісний візка, на якому 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 яким-небудь перешкодою (буфетом, ніжкою столу і
пр.) вона зупинялася, звертала убік і обходила цю перешкоду.
Якщо в кімнаті з'являвся яскравий джерело світла, Ельмер незабаром помічав його і
прямував до світла, але не підходив до лампи дуже близько, "боячись"
засліплення. У міру розряду акумулятора черепаха починала проявляти всі
більший інтерес до джерела світла, так як він висвітлював "кормушку" --
місце для зарядки акумулятора. Коли акумулятор був розряджений настільки, що
потребував підзарядки, черепаха сміливо прямувала до джерела світла і
підключалася до годує контактам зарядного пристрою. Отримавши
"їжу" - новий запас електроенергії, вона відходила від зарядного
пристрої 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 й
"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 в
протягом деякого часу зберігати накопичений електричний заряд).
Як
відомо, умовний рефлекс - результат навчання, звички. Недарма англійці
називають його Learned reflex, тобто навчений, вчинений рефлекс. Якщо багато разів
повторювати демонстрацію умовного рефлексу, не підкріплюючи його, тобто не проводячи
час від часу спільного дії безумовного та умовного подразників,
то умовний рефлекс згасає (забувається) і врешті-решт зникає зовсім.
Конструктор
виробляв у своєї черепашки Кори умовний рефлекс, навчаючи її зупинятися
перед перешкодою і звертати убік зі звукового сигналу - свистка. Для
цього він подавав сигнал (свисток) всякий раз, коли Кора при своєму русі по
кімнаті натикалася на будь-яку перешкоду. Спочатку черепашка не звертала
уваги на свистки. Проте незабаром у неї став вироблятися умовний рефлекс:
за сигналом свистка вона зупинялася, відступала назад і звертала в
бік, навіть якщо перед нею ніяких перешкод 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 отримали миша, відшукувати дорогу в
лабіринті, яку побудував американський кібернетик Клод Шеннон; білка,
що збирає горіхи і відносить їх у гніздо, створена американцем Едмуном Берклі;
лисиці Барбара та 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.
В
60-70-х рр.. виготовленням подібних роботів і "Кібер" стали
захоплюватися студенти наукових гуртків і товариств, а потім окремі радіоаматори
і навіть юні техніки. Все більше таких конструкцій експонувалася 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 та інших спеціалістів,
зайнятих в індустрії іграшок: реалізація цих ідей і принципів у 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 планетохода, 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 та світлові ефекти,
вирішення різноманітних логічних завдань і багато чого іншого, тобто роблять все, що
дозволяють засоби 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 опису
різноманітних конструкцій пбдобного роду і наводяться рекомендації щодо їх
виготовлення 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.
Список літератури
Для
підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://igrushka.kz/
