Кто — кого?

Обычному циркулю мы добавили только одну планку, карандашу еще одну степень подвижности — и как удивительно обогатились движения, которые он может выполнять!

Обнаружив это любопытное обстоятельство, мы, казалось бы, не получили пока никакого полезного результата — ведь механизм, присоединенный к карандашу, никак не влияет на движение последнего.

Однако если мы хотим механизировать движение карандаша, заставить его двигаться, не дотрагиваясь до него рукой, наш механизм может оказаться чрезвычайно полезным. Обратите внимание на то, как он «следит» за всеми движениями карандаша. Его звенья сходятся и расходятся, движутся вместе и порознь, то плавно, то резко, по часовой стрелке и против нее.

Каждому рисунку карандаша соответствует строго определенная единственная программа движения звеньев механизма. Значит, заставляя их двигаться в соответствии с той или иной программой, можно, не дотрагиваясь до карандаша, вычертить им любую линию; теперь уже карандаш будет «следить» за движением механизма.

Вряд ли кому-нибудь понравится писать или рисовать таким странным способом. Странным прежде всего потому, что при этом понадобятся сразу обе руки, чтобы управлять движениями обоих звеньев. Но попробуем один раз испытать этот способ; причем будем двигать звенья механизма так, чтобы карандаш вычертил точную окружность. А затем дополним нашу конструкцию еще одним звеном, представляющим как бы радиус нарисованной окружности.

Теперь если поворачивать только одно — например, первое — звено, то оба других звена будут двигаться вполне определенным образом. В этом можно убедиться, просверлив в них ряд отверстий и вставляя по очереди в каждое из отверстий карандаш. Он будет рисовать одну за другой разные кривые, но каждая из кривых будет обязательно повторяться после полного оборота ведущего звена. Этот механизм, так же как и наш первый самый простой циркуль, обладает только одной степенью подвижности. Но если любая точка циркуля движется по окружности и только по окружности, то в нашем шарнирном механизме различные точки его среднего звена будут двигаться самым причудливым образом.

Мы пишем и рисуем, держа карандаш в руке. Рука — механизм, пользуясь которым можно воспроизвести в плоскости и в пространстве самую сложную кривую. Она выполняет все необходимые двигательные функции, держит рабочее орудие, подводит к нему потоки энергии и информации, необходимые для отработки намеченной программы. А кроме того, рука работает не одна, вместе с ней работают мозг человека и его органы чувств.

Каждая рабочая машина — своеобразная рука, но только не такая универсальная. Машина предназначена для выполнения одного или нескольких сходных процессов. Каждый такой процесс требует особой организации потоков энергии и информации, требует выполнения определенных движений. Эти задачи конструктор машины решает с помощью самых различных механизмов.

Источником мощности обычно служит электродвигатель, либо двигатель внутреннего сгорания, или заводная пружина; до этого — паровая машина, опускающийся груз; еще раньше — водяное колесо, энергия животного.

Все же остальное делают механизмы. Они превращают однообразное, равномерное вращение в самые различные движения — быстрые и медленные, прямолинейные и криволинейные; они делят мощность одного двигателя между несколькими орудиями и, наоборот, заставляют работать несколько двигателей на одно орудие.

Наши предки тренируются

Много сотен лет люди строят механизмы. Высокого искусства в этом деле они достигли уже два века тому назад. Часы и механические игрушки — вот две отрасли производства, в которых это искусство тогда нашло наиболее впечатляющее выражение. Именно в те годы и еще много лет спустя весь мир поражался чудесным игрушкам французского механика Жана Вокансона, швейцарского часовщика Пьера Дро, его сына Анри Дро и многих, многих других. Их создания, внешне похожие на животных или на людей, были способны выполнять наборы разнообразных движений, подобных движениям животного или человека, а внешние формы и оболочка игрушки еще более усиливали ее сходство с живым существом. Именно тогда появился термин «автомат», под которым вплоть до начала XX века понимались, как это указывается в старинных энциклопедических словарях, «…такие машины, которые подражают произвольным движениям и действиям одушевленных существ. В частности, называют андроидом машину, производящую движения, похожие на человеческие».

Годами длилась постройка такой игрушки, и даже сейчас не так просто понять, каким образом удавалось их авторам, действуя кустарными приемами, создавать уйму передач, размещать их в малом объеме, увязывать воедино движения многих механизмов, подбирать нужные соотношения их размеров.

Механические самодвижущиеся игрушки выпускались в больших количествах. Зачастую они выполнялись в сочетании с часами, музыкальными шкатулками, табакерками. Строились многофигурные игрушки, разыгрывавшие короткие действия.