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生活中的机械:从石器到东京奥运会机器人

时间:2023-07-03 理论教育 版权反馈
【摘要】:第一次革命发生在大约200万年前至50万年前,人类学会使用了最简单的机械——石斧、石刀之类的天然工具。但生活中为了给人们提供更多的便利,发明了许多结构复杂的机械。东京奥运会上的机器人人类对机械的研究,促进了其快速的发展,可以为人类生活的方方面面提供帮助。2021年,东京奥运会比赛场上出现的机器人,在不起眼的地方发挥着不可替代的作用。

生活中的机械:从石器到东京奥运会机器人

世界机械发展史

按照时间发展的顺序,世界机械发展史可分为四个阶段,我们要了解世界机械发展史,需要从下面几个方面进行分析[1]。因为世界发展史与我们的人类的文明发展史是息息相关的。每一个发展史都具有它自己特色。

1.原始机械发展阶段

在人类历史的长河里,发生了几次决定人类命运的大革命。我们依然清晰地记得我们的老祖先第一次用火的情景。其中,我们的祖先也开始使用我们最原始的工具。第一次革命发生在大约200万年前至50万年前,人类学会使用了最简单的机械——石斧、石刀之类的天然工具。

2.古代机械发展史

公元前7000年,巴勒斯坦地区犹太人建立杰里科城,城市文明首次出现在地球上,最早的车轮或许是此时诞生的。经历了两三千年的沉淀,大约在公元前4700年古埃及人首先进入青铜时代。又过了1500年,在古埃及和美索不达米亚的人们开始普遍使用青铜器。在埃及用来修建金字塔的凿子开始广泛使用,在古巴比伦人们发明了带轮的车。在公元前2800年中国中原地区出现原始木质机械,用于耕地。机械工具也由天然的木、石、土发展到人造材料陶瓷和青铜材料。这时已经具有动力、传动和工作三个部分的完整机械。

3.近代机械发展史

18世纪从英国发起的技术革命,是技术发展史上的一次巨大革命,它开创了以机器代替手工工具的时代。这一场技术革命促进了木制,带有车把,依靠双脚蹬地行驶的两轮自行车的发明;美国的奥蒂斯设计制造单斗挖掘机械等等。1870年以后,科学技术的发展突飞猛进,各种新技术,新发明层出不穷,并被迅速应用于工业生产[2]

4.现代机械发展史

电子、信息、自动化、生物、新材料、新能、光纤等技术与之前发展起来的机械结合起来,渗透到经济军事各个领域,速度之快令人咋舌。例如,我们平时用的手机通信技术、微电子技术和机械技术结合的产物;试管婴儿是生物技术与机械技术结合的产物;太空探索是空间技术和机械技术的结合,等等。

图5.1.6 理发

图5.1.7 筷子

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图5.1.8 钓鱼

改变方向

当我们想把物体提到高处时,不需要站在高处,此时可以借助定滑轮、一根杆和一条绳:在杆顶端安装一个小轮,将绳子绕过轮子,只需向下拉一端的绳子,站在地面的我们就可以方便地将物体提到高处。例如,升国旗时对滑轮的利用(见图5.1.9)。

5.1.9升国旗

在前面提到的机械例子中,如开瓶器、钓鱼竿、滑轮等等,结构非常简单,我们把它们称为简单机械。但生活中为了给人们提供更多的便利,发明了许多结构复杂的机械。任何复杂的机械都是由简单的机械组合而来。为了便于研究,人们将简单机械分为以下几种:杠杆轮轴、滑轮、斜面、螺旋。

东京奥运会上的机器人

人类对机械的研究,促进了其快速的发展,可以为人类生活的方方面面提供帮助。2021年,东京奥运会比赛场上出现的机器人,在不起眼的地方发挥着不可替代的作用。

在东京奥运会开幕前,就有媒体报道东京奥组委打算在场馆用机器人应援的方式来营造观众的热闹氛围。之前这一措施在日本棒球比赛中得到了很好的反馈。后来,现场采用播放音频的方案,基本解决了现场气氛的问题。但在现场,我们仍然可以看见机器人的身影,他们灵活的动作和精准的定位为参赛选手和裁判提供不少帮助。

以奥运会吉祥物造型的观众机器人(见图5.1.10)为例,可以根据指令或周围人的反应,做出多种动作和表情。奥运会赛场上,在美国对阵法国的篮球小组赛中,中场休息时一名篮球机器人站到了罚球线上(见图5.1.11),模拟着人体投篮动作,在罚球线、三分线和半场处精准地完成投篮动作。在田径赛场的草地上,也有一种小型FRS机器人的身影(见图5.1.12),体型娇小、外貌可爱的它专为标枪铅球等投掷类比赛服务。在投掷物掷出后立马计算飞行轨迹,准确判断落地点,并且能自主的回收投掷物,成为裁判员的好帮手,提高工作效率。在特殊时期,机器人在赛场上出现,无疑能最大限度的减少运动员和工作人员的直接接触。

图5.1.10 奥运会吉祥物机器人

图5.1.11 篮球机器人

图5.1.12 FRS机器人

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