ماشین (Machine) یا دستگاه، وسیله‌ای است که هدفی منحصر به فرد دارد که نیروی انسان یا حیوان را برای انجام وظایف فیزیکی تقویت یا جایگزین می‌کند.
ماشین‌ها می‌توانند شامل وسایل ساده‌ای مانند صفحه شیب دار، اهرم، گوه، چرخ و محور، قرقره و پیچ به اصطلاح به عنوان ماشین‌های ساده باشند و همچنین سیستم‌های مکانیکی پیچیده مانند خودروهای مدرن می‌شود که به آن‌ها نیز ماشین پیچیده گفته می‌شود.
با کلیک روی عنوان مقاله انواع ماشین های صنعتی را نیز مطالعه کنید تا انواع این ماشین آلات را نیز بشناسید.
تعریف ماشین
ماشین‌ها در واقع دستگاه‌هایی هستند که برای انجام کارهای خاصی طراحی شده‌اند.
ماشین‌های اولیه به عنوان ماشین‌های ساده شامل صفحه شیب دار، اهرم، گوه، چرخ و محور، قرقره و پیچ بودند.
اما مطابق عکسی که در بالا می‌بینید ماشین‌های پیچیده دارای مکانیزم‌های مختلف و پیچیده شدند.
مثلا این دستگاه‌ها می‌توانند با استفاده از پردازشگرهای الکترونیکی و نرم‌افزارهای مخصوص، محاسبات پیچیده را انجام‌دهند و در کنترل و اجرای فرآیندهای مختلف مورد استفاده قرار گیرند.
یکی از مهم‌ترین و معروف‌ترین نوع ماشین‌ها، کامپیوترها هستند که در حال حاضر در بسیاری از صنایع و حوزه‌ها به کار می‌روند.
کامپیوترها می‌توانند انواع مختلفی از کارها را انجام‌دهند، از جمله تحلیل داده‌ها، پردازش تصویر، طراحی، گیمینگ، تحلیل رفتار کاربران، برنامه‌نویسی و غیره.
علاوه بر کامپیوترها، ماشین‌ها در صنایع دیگر نیز به کار می‌روند. به عنوان مثال، در خودروهای امروزی، سیستم‌های کنترل خودرو به صورت خودکار کار می‌کنند و در موارد اضطراری، به صورت خودکار ترمز و سایر سیستم‌های ایمنی را فعال می‌کنند.
همچنین، در صنایع برق و الکترونیک، ماشین‌ها به عنوان تجهیزات اندازه‌گیری و کنترل‌کننده‌ها بکار می‌روند.
در حالت کلی، ماشین‌ها به دلیل دقت و سرعت بالایی که دارند، در بسیاری از صنایع به کار می‌روند و باعث بهبود کارایی و بهبود کیفیت تولید محصولات می‌شوند.
تاریخچه ماشین‌ها
- تبر دستی که با برش سنگ چخماق برای تشکیل گوه ساخته شده است، در دستان انسان، نیرو و حرکت ابزار را به نیروهای شکاف عرضی و حرکت قطعه کار تبدیل می‌کند. تبر دستی اولین نمونه گوه است.
- دومین ماشین ساده قدیمی، سطوح شیبدار (رمپ) بود که از دوران ما قبل تاریخ برای جابجایی اجسام سنگین استفاده می‌شد.
- چرخ به همراه مکانیزم چرخ و محور در هزاره پنجم قبل از میلاد در بین النهرین (عراق امروزی) اختراع شد.
- مکانیسم اهرمی برای اولین بار در حدود 5000 سال پیش در خاور نزدیک ساخته شد، جایی که از آن در مقیاس ساده تعادل استفاده می‌شد، و برای جابجایی اجسام بزرگ در فناوری مصر باستان بود. این اهرم همچنین در دستگاه بالابر، اولین ماشین جرثقیلی که در بین النهرین در حدود 3000 سال قبل از میلاد است ساخته شده و سپس در تکنولوژی مصر باستان در حدود 2000 قبل از میلاد استفاده شد.
- قدیمی‌ترین شواهد از قرقره‌ها به بین النهرین در اوایل هزاره دوم قبل از میلاد و مصر باستان در طول سلسله دوازدهم (1991-1802 قبل از میلاد) برمی گردد.
- پیچ، آخرین ماشین‌های ساده‌ای که اختراع شد، اولین بار در بین النهرین در دوره نوآسوری (911-609) قبل از میلاد.
اهرام مصر با استفاده از سه دستگاه از شش دستگاه ساده، یعنی صفحه شیب دار، گوه و اهرم ساخته شدند.
سه تا از ماشین‌های ساده توسط ارشمیدس فیلسوف یونانی در حدود قرن سوم قبل از میلاد مورد مطالعه و توصیف قرار گرفتند: اهرم، قرقره و پیچ.
فیلسوفان یونانی بعدی، پنج ماشین ساده کلاسیک (به استثنای صفحه شیبدار) را تعریف کردند و توانستند مزیت مکانیکی آن‌ها را تقریباً محاسبه کنند.
هرون اسکندریه (حدود 10-75 پس از میلاد) در اثر خود، پنج مکانیسم را فهرست می‌کند که می‌توانند بار را به حرکت در آورند. اهرم، بادگیر، قرقره، گوه و پیچ و ساخت و کاربرد آن‌ها را شرح می‌دهد.
با این حال، درک یونانیان به استاتیک (توازن نیروها) محدود بود و دینامیک (معادل بین نیرو و فاصله) یا مفهوم کار را شامل نمی‌شد.
قدیمی‌ترین ماشین‌ها با نیروی آب، باد و موتور در کدام کشورها ساخته شدند؟
قدیمی‌ترین ماشین‌های ساخته شده با نیروی آب، چرخ آب و آسیاب آبی، برای اولین بار در اوایل قرن چهارم قبل از میلاد در امپراتوری ایران، در عراق و ایران کنونی ظاهر شدند.
اولین ماشین‌های ساخته شده با نیروی باد، آسیاب بادی و پمپ باد، برای اولین بار در جهان اسلام در دوران طلایی اسلام، در ایران، افغانستان و پاکستان کنونی، در قرن نهم میلادی ساخته شدند.
اولین دستگاه ساخته شده با موتور بخار یک جک بخار بود که توسط یک توربین بخار به حرکت در می‌آمد، که در سال 1551 توسط تقی الدین محمد بن معروف در مصر عثمانی بود.
ماشین‌های ابتدایی مختلف ساخته شده و کشور آن‌ها
- پنبه پاک کن در قرن ششم پس از میلاد در هند اختراع شد و چرخ ریسندگی در اوایل قرن یازدهم در جهان اسلام اختراع شد که هر دو برای رشد صنعت پنبه اساسی بودند.
- چرخ ریسندگی همچنین پیشروی برای صنعت ریسندگی بود، که یک پیشرفت کلیدی در اوایل انقلاب صنعتی در قرن 18 بود.
- میل لنگ و میل بادامک توسط الجزاری در بین النهرین شمالی در حدود سال 1206 اختراع شد و بعدا به مرکزی برای ماشین آلات مدرن مانند موتور بخار، موتور احتراق داخلی و کنترل‌های خودکار تبدیل شدند.
- اولین ماشین‌های قابل برنامه ریزی در جهان اسلام توسعه یافتند. ترتیب‌دهنده (sequencer) موسیقی به عنوان یکی از انواع هنرهای هفت‌گانه ، یک ابزار موسیقی قابل برنامه‌ریزی، قدیمی‌ترین نوع دستگاه قابل برنامه‌ریزی بود. اولین آهنگساز موسیقی یک نوازنده خودکار فلوت بود که توسط برادران بانو موسی اختراع شد و در کتاب ابزارهای مبتکر آن‌ها در قرن نهم توضیح داده شد.
- در سال 1206، الجزاری اتومات/روبات‌های قابل برنامه ریزی را اختراع کرد. او چهار نوازنده خودکار را ساخت، از جمله درامرهایی که توسط یک دستگاه درام قابل برنامه‌ریزی کار می‌کردند، جایی که می‌توان آن‌ها را برای نواختن ریتم‌های مختلف و الگوهای درام مختلف ساخت.
- در دوران رنسانس، در زمینه مکانیکی، که ماشین‌های ساده نامیده می‌شدند، از نقطه‌نظر اینکه چقدر کار مفیدی می‌توانند انجام‌دهند، شروع به مطالعه کرد و در نهایت به مفهوم جدید کار مکانیکی منجر شد. در سال 1586، سیمون استوین، مهندس فلاندری، مزیت مکانیکی هواپیمای شیبدار را به دست آورد و آن را در کنار سایر ماشین‌های ساده قرار داد.
- نظریه دینامیکی کامل ماشین‌های ساده توسط دانشمند ایتالیایی گالیله گالیله در سال 1600 در Le Meccaniche (درباره مکانیک) ارائه شد. او اولین کسی بود که فهمید که ماشین‌های ساده انرژی ایجاد نمی‌کنند، بلکه فقط آن را تغییر می‌دهند.
- قوانین کلاسیک اصطکاک لغزشی در ماشین‌ها توسط لئوناردو داوینچی (1452-1519) کشف شد، اما در دفترچه‌های او منتشر نشده باقی ماند. آن‌ها توسط Guillaume Amontons (1699) دوباره کشف شدند و توسط Charles-Augustin de Coulomb (1785) بیشتر توسعه یافتند.
- جیمز وات پیوند حرکت موازی خود را در سال 1782 ثبت اختراع کرد، که باعث شد موتور بخار دوگانه عملی شود. موتور بخار بولتون و وات و طراحی‌های بعدی لوکوموتیوهای بخار، کشتی‌های بخار و کارخانه‌ها.
- انقلاب صنعتی دوره‌ای از 1750 تا 1850 بود که در آن تغییرات در کشاورزی، تولید، معدن، حمل و نقل و فناوری تأثیر عمیقی بر شرایط اجتماعی، اقتصادی و فرهنگی آن زمان گذاشت. در انگلستان آغاز شد، سپس در سراسر اروپای غربی، آمریکای شمالی، ژاپن و در نهایت بقیه جهان گسترش یافت.
- از اواخر قرن هجدهم، انتقالی در بخش‌هایی از کار قبلی بریتانیای کبیر و اقتصاد مبتنی بر حیوانات به سمت تولید ماشینی آغاز شد. با مکانیزه شدن صنایع نساجی، توسعه تکنیک‌های آهن‌سازی و افزایش استفاده از زغال سنگ تصفیه شده آغاز شد.
عملکرد یک ماشین چگونه است؟
عملکرد یک ماشین ممکن است شامل تبدیل انرژی شیمیایی، حرارتی، الکتریکی یا هسته‌ای به انرژی مکانیکی یا برعکس باشد، یا عملکرد آن ممکن است صرفا تغییر و انتقال نیروها و حرکات باشد.
همه ماشین‌ها دارای یک ورودی، یک خروجی و یک وسیله تبدیل یا تغییر‌دهنده و انتقال هستند.
ماشین‌هایی که انرژی ورودی خود را از یک منبع طبیعی مانند جریان هوا، آب متحرک، زغال سنگ، نفت یا اورانیوم دریافت می‌کنند و آن را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کنند به عنوان محرک‌های اولیه شناخته می‌شوند.
آسیاب‌های بادی، چرخ‌های آبی، توربین‌ها، موتورهای بخار و موتورهای احتراق داخلی، محرک‌های اصلی هستند.
در این ماشین‌ها ورودی‌ها متفاوت است. خروجی‌ها معمولا شفت‌های دوار هستند که می‌توانند به عنوان ورودی برای ماشین‌های دیگر مانند ژنراتورهای الکتریکی، پمپ‌های هیدرولیک یا کمپرسورهای هوا استفاده شوند.
هر سه دستگاه اخیر ممکن است به عنوان ژنراتور طبقه‌بندی شوند.
خروجی انرژی الکتریکی، هیدرولیکی و پنوماتیکی آن‌ها می‌تواند به عنوان ورودی برای موتورهای الکتریکی، هیدرولیک یا هوا استفاده شود.
از این موتورها می‌توان برای به حرکت درآوردن ماشین‌هایی با خروجی‌های مختلف مانند ماشین آلات پردازش مواد، بسته‌بندی یا حمل و نقل یا وسایلی مانند چرخ خیاطی و ماشین لباسشویی استفاده کرد.
اجزای ماشین در یک خودرو
در یک خودرو، مشکل اساسی مهار اثر احتراق بنزین برای تامین نیروی چرخاندن چرخ‌های عقب است.
انفجار بنزین در سیلندرها، پیستون‌ها را به سمت پایین هل می‌دهد و انتقال و تغییر این حرکت انتقالی (خطی) به حرکت چرخشی میل لنگ توسط میله‌های اتصالی که هر پیستون را به میل لنگ‌هایی که بخشی از میل لنگ هستند انجام می‌شود.
ترکیب پیستون، سیلندر، میل لنگ و شاتون به عنوان مکانیزم لغزنده-لنگ شناخته می‌شود.
این یک روش رایج برای تبدیل به چرخش مانند یک موتور است.
مقاله اجزای ماشین را با کلیک روی عنوان آن مطالعه کنید تا با بخش های مختلف ان آشنا شوید.
مکانیزم ماشین چیست؟
طبق تعریف، نیروها و حرکات هر دو در یک ماشین منتقل و اصلاح می‌شوند.
روشی که در آن قطعات یک ماشین به هم متصل شده و هدایت می‌شوند تا حرکت خروجی مورد نیاز را از یک حرکت ورودی مشخص ایجاد کنند، به عنوان مکانیزم ماشین شناخته می‌شود.
پیستون، شاتون و میل لنگ در یک موتور رفت و برگشتی مکانیزمی را برای تغییر حرکت مستقیم پیستون به حرکت چرخشی میل لنگ تشکیل می‌دهند.
اگرچه هم نیروها و هم حرکت‌ها در عملکرد ماشین‌ها دخیل هستند، اما وظیفه اصلی یک ماشین ممکن است تقویت نیرو یا اصلاح حرکت باشد.
یک اهرم اساسا یک افزایش‌دهنده نیرو است، در حالی که گیربکس اغلب به عنوان کاهش‌دهنده سرعت استفاده می‌شود.
با این حال، حرکات و نیروها در یک ماشین غیرقابل تفکیک هستند و همیشه در یک نسبت معکوس هستند.
نیروی خروجی روی یک اهرم بیشتر از نیروی ورودی است، اما حرکت خروجی کمتر از حرکت ورودی است.
اگرچه عملکرد اصلی برخی از ماشین‌ها قابل شناسایی است، اما طبقه‌بندی همه ماشین‌ها به عنوان اصلاح‌کننده نیرو یا حرکت دشوار است.
برخی از ماشین‌ها در هر دو دسته قرار دارند. با این حال، همه ماشین‌ها باید یک عملکرد اصلاح حرکت را انجام‌دهند، زیرا اگر قطعات یک وسیله مکانیکی حرکت نکنند، یک ساختار (structure) است، نه یک ماشین.
در حالی که همه ماشین‌ها مکانیزمی دارند و در نتیجه عملکرد اصلاح حرکت را انجام می‌دهند، برخی از ماشین‌ها هدف برنامه‌ریزی شده برای اصلاح نیرو ندارند.
نیروهای موجود در اثر اصطکاک و اینرسی توده‌های متحرک ایجاد می‌شوند و به عنوان یک تلاش خروجی مفید به نظر نمی‌رسند. این گروه شامل ابزار اندازه‌گیری و ساعت می‌شود.
آیا ماشین‌ها می‌توانند به جای انسان‌ها در برخی کارها کار کنند؟
بله، ماشین‌ها در برخی کارها می‌توانند به جای انسان‌ها کار کنند.
با پیشرفت تکنولوژی و رشد صنعت هوش مصنوعی، ماشین‌ها امکانات بیشتری برای انجام کارهای پیچیده و تکراری دارند. در واقع، استفاده از ماشین‌ها به جای انسان‌ها در برخی کارها می‌تواند به بهبود کارایی، کاهش خطاها و هزینه‌ها منجر شود.
برای مثال، ماشین‌ها می‌توانند در خطوط تولید، در برخی مراحل تولید و بسته‌بندی کار کنند و به جای انسان‌ها، کارهای تکراری و خسته‌کننده را انجام‌دهند.
مقاله انواع دستگاه های صنعتی و دسته‌بندی ماشین آلات صنعتی
همچنین، در سیستم‌های حمل و نقل، ماشین‌های خودران می‌توانند به جای راننده‌ها، خودروها را کنترل کنند و امنیت رانندگان و مسافران را بهبود بخشند.
با این حال، برخی کارها همچنان نیاز به حضور انسان دارند، به عنوان مثال کارهایی که نیازمند ارزیابی تجربی و تصمیم‌گیری بر اساس تجربه و دانش انسانی هستند.
همچنین، در بسیاری از موارد، همکاری بین ماشین و انسان می‌تواند به نتایج بهتری منجر شود. در نتیجه، باید به دقت تصمیم گرفت که در کدام کارها باید از ماشین‌ها و در کدام کارها باید از انسان‌ها استفاده کرد.
ماشین‌ها در کدام صنایع بیشتر به کار می‌روند؟
ماشین‌ها در بسیاری از صنایع به کار می‌روند، اما برای پاسخ به این سوال باید به نوع صنعت و نوع کاری که در آن انجام می‌شود توجه کرد.
در ادامه به برخی از صنایعی که ماشین‌ها بیشترین استفاده را دارند، اشاره می‌کنیم:
- صنعت خودروسازی: در این صنعت، ماشین‌ها در بسیاری از مراحل تولید، از جمله تراشکاری، جوشکاری، رنگ‌آمیزی و برش، به کار می‌روند. همچنین، در خودرو های پیشرفته، سیستم‌های خودران و هوشمندی نیز به کار می‌روند.
- صنعت الکترونیک: در این صنعت، ماشین‌ها به عنوان تجهیزات تولید‌کننده انواع قطعات الکترونیکی، از جمله مقاومت‌ها، خازن‌ها و ترانزیستورها، به کار می‌روند.
- صنعت فضایی: در صنایع فضایی، ماشین‌ها به عنوان تجهیزات مانیتورینگ و کنترل فضاپیماها و ایستگاه‌های فضایی، به کار می‌روند.
- صنعت خدماتی: در بسیاری از صنایع خدماتی، ماشین‌ها به عنوان دستگاه‌های خودپرداز، دستگاه‌های خرید خودکار و ربات‌های خدماتی، به کار می‌روند.
- صنعت پزشکی: در این صنعت، ماشین‌ها به عنوان تجهیزات تصویربرداری و دستگاه‌های پزشکی، به کار می‌روند. همچنین، در مواردی مانند جراحی‌های روباتیک، ربات‌ها به جای جراحان به کار می‌روند.
در کل، ماشین‌ها در بسیاری از صنایع به کار می‌روند و باعث بهبود کارایی و بهبود کیفیت تولید محصولات می‌شوند.
همچنین، با پیشرفت تکنولوژی و رشد صنعت هوش مصنوعی، می‌توان انتظار داشت که استفاده از ماشین‌ها در صنایع مختلف به دلیل دقت و سرعت بالایی که دارند، افزایش یابد.
آیا ماشین‌ها در آینده می‌توانند جای انسان‌ها را در بسیاری از صنایع بگیرند؟
با پیشرفت روز افزون تکنولوژی و هوش مصنوعی، احتمالا ماشین‌ها در آینده می‌توانند جای انسان‌ها را در بسیاری از صنایع بگیرند.
در مقاله قبلی سایت به استفاده از هوش مصنوعی در مشاوره حقوقی آنلاین نیز پرداختیم که می توانید با کلیک روی عنوان آن، مقاله را مطالعه کنید.
با افزایش سرعت پردازش و دقت ماشین‌ها، می‌توان بهبود کارایی و کاهش خطاها را در بسیاری از فعالیت‌ها انتظار داشت. (مثل انواع سی ان سی ها)
به عنوان مثال، در حوزه خودرو، رانندگی خودروهای خودران دارای پتانسیل بالایی برای کاهش تصادفات و افزایش ایمنی در جاده‌ها به لحاظ بالا بردن کنترل کیفیت (مقاله کنترل کیفیت چیست ) از نظر دقت ماشین ها و کاهش خطاها و… است.
همچنین، در حوزه صنعت، استفاده از ربات‌های صنعتی در خطوط تولید و بسته‌بندی، می‌تواند تولید بهتر و با کیفیت‌تر را فراهم کند.
با این حال، در برخی صنایع و فعالیت‌ها، انسان‌ها همچنان دارای نقش بسیار مهمی هستند.
به عنوان مثال، در حوزه خدماتی، ارائه خدمات و رفع مشکلات مشتریان در بسیاری از موارد به دانش، تفکر و احساسات انسانی نیاز دارد که ماشین‌ها هنوز قادر به انجام آن نیستند.
بنابراین، در نهایت، باید به دقت تصمیم گرفت که در کدام فعالیت‌ها و صنایع باید از ماشین‌ها و در کدام فعالیت‌ها باید از انسان‌ها استفاده کرد تا به بهترین نتیجه ممکن برسیم.
آیا ماشین‌ها می‌توانند به جای انسان‌ها در حوزه هنر نیز کاربرد داشته باشند؟
بلهف با پیشرفت هوش مصنوعی و یادگیری عمیق، ماشین‌ها قادر به تولید اثرات هنری هستند که در برخی موارد ممکن است با اثراتی که توسط انسان‌ها تولید می‌شود، بسیار شبیه باشد.
به عنوان مثال، ماشین‌ها می‌توانند در حوزه طراحی گرافیک و ویدئو، تولید اثرات بصری و صوتی با کیفیت بالا و بسیار زیبا داشته باشند.
همچنین، در برخی موارد، ماشین‌ها می‌توانند در تولید موسیقی و هنرهای صوتی نیز به کار روند.
با این حال، باید توجه داشت که هنر به عنوان یک فعالیت خلاقانه و با ارزش، نیاز به جنبه‌هایی از احساس و تفکر انسانی دارد که ممکن است ماشین‌ها قادر به ارائه آن، حداقل در زمان فعلی نباشند.
بنابراین، در حوزه هنر، با همکاری ماشین‌ها و انسان‌ها، می‌توان به بهترین نتیجه ممکن دست یافت و باید خود را با آن‌ها وفق داده و استفاده از آن‌ها را نیز بلد باشیم.
منابع:
en.wikipedia.org/wiki/Machine
www.britannica.com/technology/machine/Mechanism-of-a-machine
مقاله تخصصی قبلی سایت ثبت آگهی تخصصم اینه – در زمینه عمومی (مقاله استفاده از هوش مصنوعی در مشاوره حقوقی آنلاین ) را می توانید با کلیک روی عنوان آن بخوانید.
جهت تولید محتوای تخصصی و مشاهده هزینه رپورتاژ آگهی (با بازنشر در حداقل 10 شبکه اجتماعی و وبلاگ مختلف سایت) در سایت آگهی تخصصم اینه روی هر کدام از عناوین نوشته شده کلیک نمایید.
برای دریافت مقالات بعدی سایت ایمیل خود را در فرم زیر وارد کنید.
اینستاگرام و تلگرام ایده، نوآوری، خلاقیت و تکنولوژی ما هست
