Advances in Historical Studies 2013. Vol.2, No.4, 175-184
Published Online December 2013 in SciRes (http://www.scirp.org/journal/ahs) http://dx.doi.org/10.4236/ahs.2013.24022
Considerations on Mechanism Designs as Suitable for Cultural Heritage Evaluation
Marco Ceccarelli
LARM: laboratory of Robotics and Mechatronics, University of Cassino and South Latium, Cassino, Italy Email: ceccarelli@unicas.it
Received September 14th, 2013; revised October 16th, 2013; accepted October 26th, 2013
Copyright copy; 2013 Marco Ceccarelli. This is an open access article distributed under the Creative Commons At- tribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. In accordance of the Creative Commons Attribution License all Copyrights copy; 2013 are reserved for SCIRP and the owner of the intellectual property Marco Ceccarelli. All Copyright copy; 2013 are guarded by law and by SCIRP as a guardian.
Technological developments can be considered part of Cultural Heritage that deserves to be preserved for historical records and memories to a large public. Such a preservation can be also useful from technical viewpoints both to track past evolutions and to understand future trends. In this paper both designs and approaches for mechanism design are illustrated as worthy of being considered elements of Cultural Heri- tage with both above mentioned values mainly but not only for engineers. Examples of mechanism inven- tions and design algorithms both for whole machines and mechanism components are reported to show how technical achievements are and can be considered for Cultural Heritage in a broad sense and applica- tion, not only for technical use.
Keywords: History of MMS; History of Machines; Cultural Heritage; Past Mechanism Designs
Introduction
It is well understood that a memory of the past helps for a sure identity of subjects, communities, and persons. Such a good memory is today identified as Cultural Heritage mainly but not only for preservation of past developments and achieve- ments in the broad sense of humanity experience (UNESCO, 2010).
In technical fields such an attention to memory of the past is addressed as History of Science and Technology, including History of Engineering in its specific expertise. History of MMS (in the past TMM) is the historiographical area dealing with history and evolution of MMS (Mechanism and Machine Science), and it is related to technical insights on Mechanism Science thanks to the activity of a community mainly referring to the IFToMM PC (Permanent Commission) for History of MMS (Koetsier, 2000).
Works on History of MMS with engineering viewpoints have been published in Proceedings of HMM Symposium series in the years 2000-2012, (Ceccarelli, 2000, 2004, Ceccarelli amp; Yang 2008, Koetsier amp; Ceccarelli, 2012) and in books of a series that has been recently started by Springer on History of MMS (available at http://www.springer.com/series/7481).
Even in the past, and since the beginning of a well-recog- nized discipline on TMM (Theory of Machines and Mecha- nisms) (now MMS) attention has been devoted to History of TMM to track and record technical past of MMS developments, like for example in (Chasles, 1837; Reuleaux, 1875; De Jonge, 1943; Dimarogonas, 1993; Ferguson, 1962; Hartenberg amp; Jacques Denavit, 1956; Nolle, 1974; Roth, 2000), just to cite
*Corresponding author.
few significant literature sources.
Only recently History of MMS is recognized with technical contents not only for memory purposes (to give credits to in- ventors and scientists, and to track evolution of engineering procedures and theories), but even for orienting future devel- opments along well-identified directions of MMS development. But this approach cannot be yet recognized as a technical Cul- tural Heritage of MMS achievement, since this historical awareness is still restricted to a small well identified technical community and is not available to a wide public of the society for a general understanding and appreciation.
Tangible MMS products can be recognized in machines that have been built and operated successfully, but even unsuccess- fully, in the past as a contribution to the evolution of Technol- ogy and Society at local and worldwide levels. Even plans, drawings, and patents are recognized as MMS products with value of Cultural Heritage and in fact, they are often stored and used in museums and exhibitions of History of Science and Technology. Intangible MMS products can be also considered as referring to acquired knowledge that has been expressed in theories, algorithms, and reasoning for design and operation of machines. In general, those intangible MMS products are diffi- cult to be identified and stored when they have been not re- ported in specific reports or books on corresponding tangible MMS products. In addition, even when reported in written documents or books those intangible MMS products are not considered worth full of consideration for Cultural Heritage since their technical contents make very often difficult the un- derstanding and fruition from non-expert public. Thus, the true contribution remains hidden or even forgotten in old books or manuscripts in libraries and personal archives.
This paper is an attempt to address attention both to tangible and intangible products of MMS activities, but with a novel attention referring to a technical content that can be understand- able even to a large public and can be useful to current profes- sionals. Indeed, the paper is aimed at illustrating the values of tangible and intangi
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2013年历史研究进展。第2卷，第4期，第175-184页
2013年12月在线发表于SciRes（http://www.scirp.org/journal/ahs）http://dx.doi.org/10.4236/ahs.2013.24022
关于机制设计适合文化遗产评估的思考
Marco Ceccarelli
LARM：意大利卡西诺卡西诺大学和南拉齐奥大学机器人与机电一体化实验室Email：ceccarelli@unicas.it
2013年9月14日收到; 2013年10月16日修订;接受2013年10月26日
版权所有copy;2013 Marco Ceccarelli。这是一篇开放获取文章，根据知识共享许可协议发布，允许在任何媒体上进行无限制的使用，分发和复制，前提是原创作品被正确引用。根据知识共享署名许可协议，所有版权copy;2013保留给SCIRP和知识产权所有人Marco Ceccarelli。所有版权所有copy;2013均受法律和SCIRP保护。
技术发展可以被认为是文化遗产的一部分，值得保存下来以备历史记录和回忆大众。从技术观点来看，这样的保存也是有用的，既可以追踪过去的演变，也可以了解未来的趋势。在本文中，机构设计的两种设计和方法都被证明是值得被认为是具有上述价值的文化遗产的元素，而不仅仅是工程师。据报道，整个机器和机构部件的机构发明和设计算法的例子表明技术成就是如何的，并且可以在广义和应用上考虑文化遗产，而不仅仅是技术用途。
关键字：MMS的历史;机器的历史;文化遗产;过去的机制设计
介绍
人们很清楚，过去的记忆有助于确定主体，社区和人的身份。今天，这样一个美好的回忆被确定为文化遗产，但不仅仅是为了保留过去的发展和人类经验的广泛意义上的成就（UNESCO，2010）。
在技术领域，这种对过去的记忆的关注被称为科学技术史，包括工程史在其具体的专业知识。 MMS的历史（过去的TMM）是处理MMS（机械和机器科学）的历史和演变的历史学领域，它与机制科学的技术见解有关，这要归功于社区的活动，主要是指IFToMM PC （常设委员会）MMS历史（Koetsier，2000）。
有关工程观点的MMS历史工作已在2000 - 2012年期间发表在Proceedings of HMM Symposium series（Ceccarelli，2000,2004，Ceccarelli＆Yang 2008，Koetsier＆Ceccarelli，2012）以及系列丛书中最近由Springer在MMS的历史上发布。
即使在过去，自从TMM（机械和机理理论）（现在的MMS）被广泛认可的学科开始以来，人们一直在关注TMM的历史，以跟踪和记录MMS技术发展的过去，例如在Chasles，1837; Reuleaux，1875; De Jonge，1943; Dimarogonas，1993; Ferguson，1962; Hartenberg＆Jacques Denavit，1956; Nolle，1974; Roth，2000）几个重要的文献来源。
直到最近，MMS的历史才被认可，其技术内容不仅仅用于记忆目的（为发明人和科学家提供信用，并追踪工程程序和理论的演变），而且即使是沿着明确指示的未来发展方向MMS开发。但是这种方法还不能被认为是MMS技术的文化遗产，因为这种历史意识仍然局限于一个确定的小技术社区，并且没有广泛的社会公众普遍理解和欣赏。
有形的MMS产品可以在已经成功建造和运行的机器中得到认可，但即使在过去，由于对地方和全球层面的技术和社会发展做出了贡献，这些产品也是无法实现的。即使计划，图纸和专利也被视为具有文化遗产价值的彩信产品，事实上，它们经常被存储和用于科学技术史的博物馆和展览中。无形MMS产品也可以被认为是指已经在机器设计和操作的理论，算法和推理中表达的获得知识。一般而言，那些无形的彩信产品如果没有在相应的有形MMS产品的特定报告或书籍中报告，很难被识别和存储。此外，即使以书面文件或书籍形式报告，那些无形的MMS产品也不值得充分考虑文化遗产，因为它们的技术内容往往难以从非专业公众那里了解和实现。因此，真实的贡献在图书馆和个人档案的旧书或手稿中仍然隐藏甚至被遗忘。
本文试图解决MMS活动的有形和无形产品的关注问题，但提供了一种新颖的关注点，即提供对大众可以理解的技术内容，对当前的专业人员可能是有用的。 事实上，这篇论文的目的在于说明有形和无形彩信产品的价值，并没有几个重要的例子。 将有形的MMS产品作为整体杰作或机制组件的分析以相似的方式进行外推，以评估诸如概念设计，理论和算法的无形MMS产品。 总而言之，本文旨在说明如何将MMS的历史在许多不同方面，但与技术内容相结合，并作为人类文化遗产的一部分进行解读，以便保存记忆和未来的使用 在MMS专业知识中获得的知识。
文化遗产
文化遗产的概念是为保存对人类历史有重大意义的考古/纪念品而开始的。在过去的二十年里，对文化遗产问题和方面的兴趣已扩大到各种各样的领域，但仍涉及人类社会关于古代建筑和商品的发展的回忆。今天，文化遗产的目标无论是作为物质物品的商品，如艺术杰作，建筑物建筑，还是古迹，以及语言或方言，民俗庆典或人类态度等非物质成就的发展都得到认可。文化遗产的主要目标是在人类历史的一般领域保存这些商品和未来世代的发展，以便记忆和使用。
一般来说，文化遗产被定义为人类创造力产物的遗产，其形式为物理人造物，以及来自过去几代人的遗传群体或社区的无形属性，目前维持着这种遗产并为后代造福如（UNESCO，2010）所示。
物理或有形文化遗产产品被理解为建筑物和历史名胜，古迹，文物等，被认为是值得保存的未来。这些包括对考古学，建筑学，科学或技术具有特定文化意义的对象。自然景观也是文化的重要组成部分，包括领土和自然环境，包括科学上称为生物多样性的东西。物理艺术的意义可以在特定人群的社会经济，政治，民族，宗教和哲学价值的背景下解读。当然，非物质文化遗产比物质对象更难以保存。
过去存在的遗产往往是独一无二的，不可替代的，这将保存当代人的责任。一般来说，诸如艺术品和其他文化名作的小物件被收集在博物馆和艺术画廊中以供大公众观赏。
最近制定了一些规则和法律，目的是澄清遗产物品的价值，并为识别和分配文化产品的信用建立标准和程序。 1972年教科文组织大会通过的“关于保护世界文化和自然遗产的公约”（教科文组织，2010）。然后，在国家和国际层面制定了许多其他标准和协议，但主要是在建筑商品的框架内。
在将上述概念扩展到技术领域并特别涉及MMS的工程领域时，我们可能将机械及其部件连同其机械设计一起仍然运作或不运作视为可切割货物，并且我们可能将其视为无形货物程序和用于设计和操作这些机器的算法。
但是，如何将彩信中的机器或开发标识为文化遗产？这通常是通过历史研究对传统遗产进行的，但考虑到美学，人类学，自然保护和其他人类学科的框架，甚至通过考察经济方面和法律限制也可以考虑。因此，从历史的角度来看，不难发现一个值得充分保存内存的作品，主要来自过去。识别文化遗产的活动可以用非常复杂和多学科的任务进行。动机和评价总是来自处理诸如“人类历史”，“艺术史”，“建筑史”等历史考量的观点。同样，机器和他们的理论背景可以通过历史研究，技术解释，评估它们对社会发展的影响和对技术的影响，通过观察经济方面和社会行为来确定为文化遗产受影响。
商品的保存和成果是文化遗产价值的重要方面，但它们也是具有挑战性的活动，因为它们通常是相互对立的。一般而言，文化遗产的商品被存放，展示，并用于博物馆框架中，只能通过视觉检查才能访问大众。此外，越来越多的人要求访问者/用户与文化遗产相互作用，以便直接体验一个文化遗产的重要意义。机器设计及其理论背景可以在博物馆和展览中与其有形产品相对应地存储，但需要对那些技术特征不太容易理解的具体解释。
根据技术在人类进化中的重要性和贡献，可以研究和评估作为有形产品和无形产品的MMS发展，以创造可被认为是文化遗产的框架。本文旨在通过考虑机器和相应的工程知识，提出MMS的历史如何有助于将文化遗产扩展到技术内容。
机制与机器科学
本文重点讨论了机制设计（MD）在技术发展的文化遗产领域的潜在贡献。 MD是机械工程（ME）的一部分，因为MD可以包括ME的几个方面，如IFToMM术语中所报告的MMS和MD的定义中所指示的那样。 MD与更广泛的MMS领域相关，其中包括处理机制的所有方面。事实上，当机器人通过所有其他工程方面的输出进行设计和操作时，机器人就是机器的结构和功能的一个特定焦点。 MMS是机械工程学科的广泛领域
即关注与机械系统理论和应用相关的技术发展和工程问题。国际MMS联合会（www.IFToMM.org）（Ionescu，2003）给出了一个明确的MMS定义：“科学分支，它涉及基因组学的理论和实践，运动，动力学和控制：机器，机构和机构元素及其系统，以及它们在工业和其他环境中的应用，生物医学和环境中的应用。诸如能源和信息的转换和转让等相关过程也涉及这一领域。“
在MMS工作的学者和专业人士在多个层面致力于旨在创新和应用机械在技术和科学各个领域的多个方面。一般而言，机器和机构的识别范围是为了任务的目的将能量传输或精炼成动作应用。因此，对MMS的历史演进的兴趣可以被认识到任何系统功能的机械方面的现代发展和趋势。但是，如今，为了实现优化功能，机械部件以外的其他方面也被认为是机械部件的基础，例如从电气，电子和软件领域引入机电一体化的现代概念。因此，即使是来自其他工程领域的学科现在也参与了MMS活动，并且具有不同性质系统集成的愿景。因此，MMS的科学特性被认为是TMM（机械和机制理论）的一种演变，不仅对于理论上广泛的背景，甚至包括其他科学如物理和数学，甚至为了理解的目的那些作为当今机器的多学科机电一体化系统。在MMS的这种科学观点中，它被认为是机器及其理论背景历史演变的知识和理解的基础。
从事MMS活动的社区在地方，国家和国际层面都聚集在一起，即使在学术和专业框架内也有不同的侧重点。特别是，MMS社区可以通过指出也与这些国家和地方实体相关联的主要国际机构来表征。他们是IFToMM和ASME，美国机械工程学会。在其活动中，通过多个具体技术领域的专门委员会，开展先进形成，协调国际研究活动，编辑计划和会议组织的活动，促进成果的传播和新问题的讨论。 MMS领域的其他讨论和成果展示论坛是与国际和国际框架公布的与工程学会或国际出版社相关的若干期刊。
MMS的历史在上述技术框架内以广泛的活动得到了解决，但具有独特的特点，即符合工程师对工程方法的兴趣，主要用于了解和发展过去成就的过程。值得一提的是IFToMM MMS历史常设委员会和ASME机械工程历史与遗产委员会。通过他们的活动，他们主要为技术学者和专业人员推动对MMS过去的考虑。
MMS用于文化遗产的历史
在图1中，可以有助于评估MMS历史上的产品作为文化遗产的主要方面的总结，通过强调这种评估的多学科与上述考虑。该计划的目的不是详尽无遗，事实上，由于文化遗产史家的贡献，需要有一个互补的观点。图1中的必要步骤的概念和相应列表表明，强调MMS中的实现可以被视为技术文化遗产的任何其他产品。因此，这个概述被认为是方便的，以表明这种考虑的可行性，而不是提出新的程序。
图1中文字遗产机制设计的评估和鉴定可以通过以下步骤与传统文化遗产程序类似地概述：
获得一般信息，作为第一次筛查活动，
对多学科背景感兴趣
搜索原始文件和信息来源，就涉及多学科观点的历史资料进行调查
即使在历史学家的帮助下，通过历史记录来验证文件和资料来源
分析文件的技术性与其时间相关
了解技术影响和对技术的影响
时间和后续时期的发展
考虑社会发展对社会的影响
评估其他方面，以引用该文件作为文化遗产产品的价值，并为大众提供成果
将文件解释提交给社区
将价值确认为文化遗产的产物。
上述程序总结了一项复杂的活动，需要在文化遗产以外的地区与专家合作采取多学科方法。现有的方法可以被认为是在科学博物馆中为机器和教科书带来并带来了许多技术成就的方法。但大多数情况下，这些展览只是针对过去的解决方案令人惊讶的参观者，这些解决方案具有一些现代化的外观或内容。
可以在华盛顿的史密森博物馆，伦敦的大英博物馆和米兰的科学博物馆中找到有关大型公共建筑方面的例子。在引用的博物馆中，MMS展品的失败可以理解为这些展品只展示了一些产品，但它们不能概括出他们的MMS特性，甚至没有相应的理论背景。机械设计作为文化遗产产品的完整结果将需要在机械设计和理论方面有更广泛的理解和展望。由于这种意识的初步阶段，很容易说服技术专家和历史学家，即使是在结构和程序上都设计的机制，也值得充分考虑作为广义文化遗产的产品。
近年来，尝试着手建立机制设计集合的方法在最近已经有所体现，但主要以博物馆展览的产品（模型，书籍，机器缩放重建）的形式出现，或者只是在档案中，但对大众来说有限的机会。在莫斯科鲍曼技术大学（俄罗斯），康奈尔大学（美国），德累斯萨拉技术大学（德国）和都灵技术大学（意大利）的机制系列中可以指出一些重要的例子，仅举几例重要的例子。引用的大学馆藏并非面向普通大众，而主要侧重于技术问题。在欧洲的“Thinkmotion”项目（7FP欧盟项目：2010-2013年CIP-ICT-PSP.2009.2.3）中可以考虑最近为机制设计文化遗产制定的计划，其目标是使通过欧洲共同体的Europeana网页，通过数字图书馆向大众提供MMS的历史。
MMS发展简介
随着时间的
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