Текст книги "Разумные машины (Автоматы)"
Автор книги: Олег Дрожжин
сообщить о нарушении
Текущая страница: 11 (всего у книги 17 страниц)
Читающий робот
Физик Фурнье д’Альб в 1912 г. изобрел такой механизм, который является как бы диктофоном наизнанку. Д’Альб назвал его оптофоном. Назначение оптофона – читать печатный текст. Этот не менее замечательный робот, чем диктофон, д’Альб предназначает в помощь слепым, которые хотели бы читать книги, напечатанные обычным шрифтом.
Для слепых печатают особые книги с выпуклыми буквами (шрифт Брайля). Слепые ощупывают их пальцами и таким образом читают. Эти книги очень громоздки и печатаются в небольшом количестве. Обычные печатные книги для слепых не доступны, так как осязание здесь помочь не может.
Задача оптофона состоит в том, чтобы каждую печатную букву передавать в виде определенного сочетания музыкальных тонов – аккордов.
Оптофон Фурнье д’Альба. 1 – фонарь с лампой; 2 – вращающийся диск с отверстиями; 3 – книга; 4 – селеновый фотоэлемент; 5 – объектив; 6 – призма, отражающая свет от лампы вверх; 7 – телефонное реле; 8 – рупор.
Устройство первоначального оптофона д’Альба заключалось в следующем. Перед лампой с одной светящейся нитью вращается металлический диск с прорезанными в нем круглыми отверстиями. Эти отверстия расположены по пяти концентрическим кругам. Свет лампы, прошедший через отверстия, падает на отражающую поверхность трехгранной призмы и идет дальше через объектив и узкую щель в металлической пластинке на бумагу. Отразившись от бумаги, свет падает на селеновый элемент, изготовленный в форме кольца. Так как благодаря вращающемуся диску свет получается прерывистый, то и ток в цепи селенового элемента будет пульсирующим. От этого включенный в цепь телефон будет звучать.
Отверстия в диске подобраны так, что получаются тона: соль, до, ре, ми, соль. Книгу двигают так, чтобы под щелью проходила каждая строчка от начала до конца. Свет, отраженный от белой поверхности, дает неприятный аккорд. Когда под щелью оказывается какая-нибудь буква, звуки, соответствующие черным частям, выпадают, и аккорд делается приятным, причем по мере движения по буквам состав аккорда изменяется.
Расположение шрифта под оконцем оптофона.
Опыты с оптофоном показывают, что для заучивания звуковой азбуки требуется около восьми часов. «Читать» с оптофоном слепой выучивается в двадцать часов.
Такой аппарат называется оптофоном с «белым звучанием». Это значит, что он звучит всякий раз, как под щелью находится белая поверхность бумаги.
Непрерывное звучание утомляет читающего. Поэтому англичане Барр и Страуд так видоизменили селеновую установку оптофона, что он стал давать «черное звучание» Это значит, что звуки в таком оптофоне получаются только в том случае, когда под щелью находятся черные части букв. Между словами такой оптофон молчит. Это менее утомляет человека, пользующегося оптофоном.
Еще один аппарат с фотоэлементами, позволяющий слепым читать любой печатный текст, был изобретен недавно французом А. Тома.
Во время мировой войны он в результате контузии лишился зрения. Это подействовала на него крайне тягостно. Тома готов был примириться с тем, что не видит неба, земли, лиц окружающих, но невозможность самостоятельно читать газеты, журналы, книги приводила его в глубокое отчаяние, и ему захотелось изобрести такой аппарат, который помог бы читать обычные книги.
Через шесть месяцев после катастрофы с его глазами случилось «чудо» – болезнь, вызванная контузией, прошла, и зрение у Тома восстановилось; тьма, непроницаемо окутывавшая весь мир, рассеялась. Краски жизни заблестели для Тома ярче прежнего. Он снова стал свободно читать журналы, газеты, книги. Однако, мысли об аппарате, который позволил бы слепым читать любой печатный текст, он не оставил.
В 1924 г. Тома построил первую модель своего аппарата, еще очень не совершенную). Но она все же действовала. На протяжении дальнейших шести-семи лет – к 1931 г. – этот аппарат, получивший название фотоэлектрографа, был значительно улучшен, и в настоящее время он работает безукоризненно.
Фотоэлектрограф Тома (общий вид). В центре тележка с книгой. Над ней в большом цилиндре лампа, левее объектив. Справа от тележки на столе пластинка с отверстиями. Эта пластинка показана в увеличенном виде слева вверху.
Всякую печатную букву фотоэлектрограф превращает в ряд выпуклых точек, которые ощупываются пальцами руки. По внешности весь аппарат походит на письменный стол канцелярского типа с несколькими ящиками в высокой задней стенке. На доске стола по двум рельсам движется вправо и влево тележка, на которой помещается книга или газета. Над тележкой в закрытом непрозрачном цилиндре находится электрическая лампа, ярко освещающая небольшой участок текста. Отраженный свет попадает а объектив проекционного аппарата, который дает сильно увеличенное изображение только одной буквы на экране в закрытом помещении стола. Этот экран состоит из сорока двух селеновых элементов, каждый из которых через реле соединен со своим электромагнитом. Якоря этих электромагнитов представляют собою рычажки, подобные коромыслу весов. Когда один конец рычажка, притягиваясь к электромагниту, опускается, то другой при этом поднимается и толкает вверх прикрепленный к нему стерженек с тупым верхним концом.
Схема устройства фотоэлектрографа. Л – лампа; А – аккумуляторы; ЛЗ – линза; Э – экран из селеновых элементов; ПО – пластинки с отверстиями; С – стерженек; ФЭ – фотоэлемент; ЭM1 – первое электромагнитное реле; ЭМ2 – второе электромагнитное реле.
Реле устроено так, что когда на селеновый элемент падает яркий свет, то электромагнит бывает выключен и поэтому не действует. Но лишь только на электрический глаз попадет тень буквы, реле включит электромагнит, который сейчас же поднимет свой стерженек.
Все электромагниты и связанные с ними сорок два стерженька находятся под крышкой стола с правой стороны. Здесь же, в крышке, на небольшой прямоугольной площади высверлены отверстия по числу стерженьков.
Как только на экран из фотоэлементов попадет изображение какой-либо буквы, некоторые электромагниты просунут стерженьки через отверстия, и над поверхностью стола получится выпуклое изображение буквы, составленное концами стерженьков. Прикасаясь к этим выпуклым точкам рукою, нетрудно узнать составленную ими букву. Так, буква за буквой, под рукою слепого проходят слова, строчки и целые страницы книги. Скорость движения тележки регулируется вращением специального маховичка, который поворачивается левой рукой.
Фотоэлектрограф Тома в работе. Изобретатель Тома читает правой рукой.
Обычными печатными буквами могут пользоваться лишь те слепые, которые их знали, когда были еще зрячими. Но есть слепые от рождения. Для них француз Брайль изобрел упрощенные буквы, для составления которых достаточно только шести точек.
Тома приспособил свой фотоэлектрограф и для шрифта Брайля. Такой аппарат любую печатную букву передает сочетанием шести точек.
Основная идея фотоэлектрографа Тома использована в ряде других еще более замечательных аппаратов. Так, например, американский инженер Хоуви создал фотоэлектрическую гравировальную машину, состоящую из «видящей» части и исполнительной. В видящей части находится фотоэлемент, который точку за точкой осматривает подлежащую гравировке картину со скоростью 60 кв. см в минуту. Исполнительная часть с той же скоростью гравирует картину, то есть вырезывает или насекает на пластинке из подходящего металла. Машина Хоуви исполняет работу в течение немногих минут, в то время как человеку для той же работы требуется пять – десять дней, а иногда и больше.
Механический наборщик
Созданы видящие роботы-наборщики. Старинный способ набора, практикующийся еще со времен изобретателя печатного дела Иоганна Гутенберга (1450 г.), состоит в том, что человек рукою выбирает из отделений ящика (кассы) лежащие там металлические буквы (литеры) и складывает их в слова и строчки. Это кропотливая и тяжелая работа.
На смену ручному наборщику во второй половине прошлого столетия пришли наборные машины. Наиболее замечательной из них был линотип, изобретенный в 1885 г. тридцатилетним немцем Мергенталером, переселившимся в Америку. Эта машина имела клавиши, как у пишущей машины. На клавишах были помечены буквы. Наборщик усаживался за линотип и начинал ударять по клавишам. С каждым ударом механизм машины подавал не буквы, а формы для их отливки. После набора таким путем целой строки (линии) машина заливала формы расплавленным типографским металлом; получалась сразу отлитая строка. Отсюда название машины – «линотип», что значит «набирающая целую строку».
В настоящее время линотипы получили широкое распространение и достигли такой степени совершенства, что, казалось, дальше идти было некуда. Но появились фотоэлементы, и это позволило придать линотипам зрение.
Видящая часть линотипа устроена в общем так же, как и у фотоэлектрографа Тома. Исполнительная же часть помещена у клавиш и действует на них, подобно пальцам человека. Получив текст, напечатанный на машинке, видящий линотип самостоятельно осматривает его строчку за строчкой и набирает со скоростью шести строчек в минуту, в два-три раза быстрее человека.
Видящая часть робота-наборщика могла бы осматривать текст еще раз в сто быстрее, но механическая часть линотипа больше шести строчек в минуту дать не может.
Первый видящий линотип был показан в марте 1932 г. в Америке, в городе Чарлотте. С тех пор видящие роботы– наборщики появились в ряде крупнейших типографий США и Западной Европы.
Глава шестая
РАДИОРОБОТЫ
SOS-автоматы
В предыдущих главах были описаны машины, управляемые на расстоянии при помощи звуковых и световых сигналов. Как ни слабы действия звука или света, все же наше тело их воспринимает органами чувств: звуки мы слышим, свет видим. Однако, за последние годы в повседневную жизнь проник еще один вид энергии – радиоволны. Радиоволн мы не ощущаем. Только особые приборы – радиоприемники, – улавливая радиоволны, превращают их в звуковые колебания, доступные слуху.
Возникает вопрос: а можно ли для управления машинами на расстоянии использовать и радиоволны? Не послужит ли здесь помехой то, что мы их не видим, не слышим, не ощущаем?
Очевидно, нет. Мы уже познакомились с такими роботами, которые приводятся в действие ультрафиолетовыми и инфракрасными лучами. Этих лучей мы ведь тоже не воспринимаем. Если радиоволны на расстояниях в сотни и тысячи километров могут колебать металлическую пластинку (мембрану) телефонной трубки или репродуктора, то этого вполне достаточно, чтобы они смогли управлять любыми машинами.
Существование радиоволн в природе было доказано в 1888 г. блестящими опытами немецкого физика Генриха Герца. В 1895 г. русский профессор Н. Попов и итальянский инженер Г. Маркони впервые использовали радиоволны для передачи телеграфных сигналов. И ровно четыре года спустя уже возникает мысль о применении радиоволн для управления машинами на расстоянии.
В 1899 г. немецкий учитель А. Фоглер построил модель корабля, приводимую в движение электромоторчиком. Фоглеру хотелось, чтобы его кораблик мог самостоятельно маневрировать на воде. С радиоволнами у Фоглера ничего практически пригодного не получилось, и он добился успеха, лишь обратившись к ультрафиолетовым лучам и селеновому элементу. Подчиняясь приказам невидимых лучей, маленький кораблик поражал юных зрителей своими сложными маневрами на озере Ванзее под Берлином.
Первые осязательные успехи в применении радиоволн для телеуправления были достигнуты в 1903 г. испанским инженером Торресом Квеведо. С тех пор техника радиоуправления быстро двигается вперед, и сейчас имеется уже большое число разных машин, которыми человек может управлять на расстоянии при помощи радиоволн.
Простейшим из таких роботов является SOS-автомат. SOS – это первые буквы английской фразы: «Save our souls» (читается: сейв ауэр соулз), что значит – спасите наши души. Это мольба о помощи при смертельной опасности. Когда на море погибает корабль, его радиотелеграфист по радио передает эти три буквы – SOS. Всякое судно, принявшее такой сигнал, обязано немедленно оставить свой путь и двинуться на помощь погибающим.
Сигналы с призывом о помощи всегда передаются на одной и той же определенной волне, переговоры же кораблей между собою и с береговыми станциями ведутся на самых разнообразных волнах. Это приводит к тому, что SOS-сигналы не всегда могут быть замечены.
Надо было придумать такой аппарат, который всегда обращал бы внимание радиотелеграфиста на сигналы о бедствии. Этот аппарат лет шесть назад изобретен Маркони и называется SOS-автоматом. Главную его часть составляет приемник, настроенный раз навсегда на одну и ту же длину волны. С приемником посредством реле соединены электрические звонки, которые устанавливаются в радиокабине и в других судовых помещениях. Радиосигналы о бедствии приводят звонки в действие. Это привлекает внимание не только радиотелеграфиста, но и всех дежурных по кораблю.
SOS-сигнал передается посредством трех точек (буква S), трех тире (буква О) и опять трех точек. Такое чередование знаков, отчетливо улавливаемое ухом, оказалось не удобным для автомата. Поэтому специально для приведения в действие SOS-автомата перед SOS-сигналом посылается двенадцать тире длительностью по четыре секунды каждое с промежутками между ними в одну секунду.
Испытание SOS-автоматов на пароходах в море дало очень хорошие результаты: автоматы отвечали звоном на сигналы о бедствии, передаваемые с расстояния до 200 км. В настоящее время SOS-роботы установлены уже на многих кораблях.
С начала 1935 г. SOS-автоматы стали производиться и у нас в СССР Ленинградским центральным научно-исследовательским институтом водного транспорта. Такими радиоприемниками намечено оборудовать все наши морские корабли.
Кнопка Маркони
На расстоянии, гораздо большем, чем 200 км, проявилось действие радиоволн на автоматическую установку в другом интересном опыте Маркони, который был проделан в конце марта 1930 г.
Опыт этот по внешности был не сложен. Ровно в одиннадцать часов утра Маркони нажал особую кнопку, установленную на его паровой яхте «Электра», которая в тот день стояла в порту города Генуи.
И в то же самое мгновение зажглись электрические лампы в здании муниципалитета в городе Сиднее в Австралии, где уже была ночь. Расстояние между Сиднеем и Генуей по прямой линии равно 16 000 км.
Связь была осуществлена при помощи радиоволн. На яхте «Электра» находился коротковолновый передатчик мощностью в три четверти киловатта. Нажатие на кнопку привело в действие этот передатчик. Его волна была воспринята радиостанцией города Гримзли в Англии и автоматически привела в действие передатчик этой радиостанции. Новый луч коротких волн из Гримзли направился на радиостанцию в Рок-Банке в Австралии. Наконец, отсюда, также автоматически, был пущен ток по телеграфным проводам в город Сидней, в здание муниципалитета. Приведя в действие чувствительные реле, этот ток замкнул цепь местной осветительной установки и таким образом зажег все лампы большого здания.
Весь этот путь радиоволнами и током по проволоке был проделан менее чем в десятую долю секунды. Из Сиднея по радиотелефону на коротких волнах немедленно было сообщено Маркони, что опыт удался. Эти радиотелефонные волны были направлены через Тихий океан и Америку. Они прошли путь длиною в 24 000 км.
Опыт Маркони с зажиганием ламп на расстоянии при помощи радиоволн по существу ничего нового не представляет. Но все же он произвел большое впечатление огромностью расстояния, которое при этом было преодолено.
7 декабря 1934 г. опыт с «кнопкой Маркони» был повторен в несколько измененном виде. Возле Лондона, в доке «Борро ин Фернесс», стоял только что законченный постройкой пароход «Орион», предназначенный для австралийских рейсов.
Обычно поворот рычага, освобождающего корабль от задерживающих его упоров, производится вручную. На этот же раз ровно в полдень рычаг был передвинут электромотором, который был пущен в ход нажатием кнопки, но не в Лондоне, а на противоположной стороне земного шара, в Австралии, в городе Брисбене. Электрический ток из Брисбена по проводам был пущен в Сидней. Отсюда импульс (толчок) по радио был передан в Лондон.
«Орион», освобожденный таким чудесным образом, медленно двинулся по наклонной плоскости к воде под громкие крики одобрения присутствующих.
Странные автомобили
Летом 1915 г. по одной из улиц Берлина двигался какой-то очень странный экипаж. Люди останавливались и с удивлением осматривали его. Это было нечто похожее на автомобиль, но только без кузова. Между передними и задними колесами двигалась какая-то членистая лента. Однако, самым странным было то, что на экипаже не было ни одного человека.
Он катил медленно, но уверенно. Дойдя до одной из поперечных улиц, он повернул направо за угол. Пройдя еще несколько улиц и сделав еще несколько поворотов, экипаж скрылся во дворе какого-то завода к величайшему огорчению сопровождавших его ребятишек.
Спустя девять лет, в 1924 г., подобную же картину можно было наблюдать на улицах города Дейтона (США). Двигавшийся по улице экипаж напоминал по своей форме лодку.
Он был плотно закрыт сверху и имел три колеса. По-видимому, людей внутри этого небольшого экипажа не было. По временам из странного автомобиля раздавались то звуки сигнального рожка, то звон колокола, вызывая восторг бежавших за ним ребят.
Два года спустя прохожие на одной из главных улиц. Нью-Йорка были поражены зрелищем обыкновенного автомобиля, двигавшегося без людей, – на нем не было ни пассажиров, ни шофера. Этот автомобиль в нужные моменты давал сигналы своим рожком. Когда появлялся красный свет уличного светофора, автомобиль останавливался. С появлением зеленого света пустой автомобиль возобновлял свое движение. Он ловко маневрировал среди других машин, делая повороты то в одну, то в другую сторону.
Этот автомобиль вел себя на многолюдных улицах огромного города так, как если бы он имел глаза, уши и мозг. Но, конечно, ни того, ни другого у этого автомобиля не было. Им, как и первыми двумя машинами, управлял человек на расстоянии, пользуясь радиоволнами.
Мысль управлять по радио автомобилями впервые возникла у того самого Антона Флетнера, который впоследствии изобрел для кораблей вращающиеся цилиндры вместо парусов.
Первоначально Флетнер вздумал управлять по радио лошадьми и даже взял патент на это изобретение. Он заинтересовал своим изобретением Шумана, владельца цирка во Франкфурте. Были произведены опыты, но они окончились неудачей.
– Лошади оказались более строптивыми, чем я предполагал, – заявил Флетнер в свое оправдание.
Разразилась война. Флетнер, занятый мыслями об управлении машинами на расстоянии при помощи радио, обратился к старику Цеппелину. Тот отнесся к планам Флетнера с большим вниманием. Цеппелин полагал, что в дальнейшем при помощи радио можно будет управлять его воздушными кораблями, посылая их без людей для выполнения боевых заданий.
Флетнеру была оказана материальная поддержка, и он построил свой первый радиоуправляемый автомобиль, тот самый, который видели берлинцы летом 1915 г. Управление этим странным самодвижущимся экипажем производилось с автомобиля, шедшего позади. Для военных целей автомобиль Флетнера все же был не пригоден – он слишком медленно выполнял отдаваемые ему приказания.
Более удачным оказался радиоуправляемый автомобиль Вогана, первый выезд которого наблюдали обитатели города Дейтона.
Управляемый по радио автомобиль Вогана на улицах города Дейтона.
Этот автомобиль выполнял приказания довольно быстро.
Его «радиомозг» состоял из приемника с рамочной антенной, селектора (электрического резонатора), распределителя и нескольких реле, которые открывали и закрывали клапаны воздухопроводных трубок. Эти трубки подводили сжатый воздух к нескольким цилиндрам с поршнями, которые служили для перемещения различных органов управления автомобилем.
Автомобиль Вогана приводился в движение электрическим мотором, для питания которого внутри автомобиля находилась батарея аккумуляторов. Управление этим автомобилем можно было производить с расстояния до 1000 м.
Однако, только в автомобиле инженера Уайта, демонстрированном в Нью-Йорке, были разрешены полностью все задачи по управлению машиной на расстоянии при помощи радио. На этом автомобиле был обычный мотор внутреннего сгорания с электрическим стартером. Передвижения всех рычагов управления, зажигание огней и звучание сигнального рожка производились с помощью сервомоторов (вспомогательных моторов).
Автомобиль был оборудован двумя радиоприемниками, настроенными на волны длиною в 165 и 200 м.
Схема устройства аппаратов радиоуправляемого автомобиля. 1 и 2 – антенны; 3 и 7 – электромагнитные реле; 4 – аккумуляторы; 5 – электромагнит, передвигающий с помощью зубчатого колеса рукоятку распределителя; 6 – аккумуляторы.
Первый приемник посредством усилителя, распределителя и ряда реле служил для выделения цепи того или другого сервомотора.
Второй приемник служил для замыкания цепи выбранного сервомотора.
В 1933 г. в штате Индиана (США) производились опыты с управлением по радио трактором, к которому был прицеплен многокорпусный плуг. Радиостанция, передающая приказания, находилась на автомобиле. Все поле в несколько акров было вспахано без участия тракториста.
Конструктор радиотрактора полагает, что с помощью его аппаратуры один человек сможет управлять двумя тракторами: на одном он будет находиться сам, другой – без человека – будет подчиняться радиоприказам.
Были сделаны также успешные опыты с управлением по радио танками. Еще в 1930 г. японский военный инженер Нагаяма с помощью радиоволн заставлял большую модель танка совершать различные маневры: двигаться вперед, назад, поворачиваться в одну и в другую сторону, стрелять из пулеметов, менять скорость хода.
Управляемый по радио японский танк.
