Ar kada įsivaizdavote, kaip lipate į milžinišką robotinį kostiumą ir kovojate, na ar keliate sunkius daiktus, vartote automobilius? Filmai rodo, kad tai yra prieinamas malonumas. Tiesą sakant, sukurti tokį įrenginį iš plano gali būti didžiulis iššūkis.
Per daugelį dešimtmečių mes įpratome manyti, kad ateities mūšio laukas atrodys būtent taip: milžiniški robotai, kuriuose žmonės sėdi (arba geriau ne sėdėti). Šie titaniški monstrai - geriau žinomi kaip „mechai“- tapo savotiška ateities karų santrauka. Bandomieji robotai pirmą kartą pasirodė japonų anime, tačiau labai greitai per įvairiausias serijas migravo į Vakarų pasaulį. Tokie Holivudo filmai kaip „Ateiviai“, „Avataras“ir „Ramiojo vandenyno rajonas“puikiai parodė, kaip tai turėtų atrodyti.
Filmai yra filmai, bet kiek realūs yra tokie projektai? Kada pamatysime žmones, pilotuojančius milžiniškus robotus?
Jordanas Weissmanas iš „Harebrained Schemes“1980-aisiais sukūrė „Mech“tematikos „BattleTech“žaidimus. Jis sumanė savo mechus, palyginti su ankstesniais pavyzdžiais. Jordanija įsivaizdavo mechus, pastatytus iš plieninio rėmo, apsupto elektrai įkrautų dirbtinių raumenų, judančių sąnarius, su giroskopiniu stabilizatoriumi ir borto elektrine.
Pagrindinė Jordanijos žinia yra pakankamai aiški. Dirbtinė raumenys tam tikru mastu buvo panašūs į elektroaktyvius polimerus. „Elektros spinduliai, kurie išsiplėtė arba susitraukė praleidus elektrą, buvo mūsų dumplių raumenys“, - sako Weissmanas. „Po trisdešimties metų ta pati medžiaga dabar naudojama kuriant protezus.“
Viena iš priežasčių, kodėl žmogaus forma traukia dizainerius, yra ypatingas ergonomiškas dizainas. „Žmogaus anatomija yra nepaprastai veiksminga vaikštant uolomis ir keliais“, - paaiškina Robas Buckinghamas, „Culham“mokslo centro „Race“direktorius. - Tiesiog pažvelk į karį, kuris gali kelis kartus viršyti savo svorį bet kurioje vietovėje. Tačiau vaikščioti dviem kojomis reikia ypatingo vikrumo, o išlaikyti pusiausvyrą gali būti labai sunku.
Be to, kaip valdyti trijų metrų milžiną? Profesorius Setu Vijayakumaras iš Edinburgo robotikos centro siūlo derinti teleoperaciją ir automatizuotą sistemą, reaguojančią į piloto ketinimus. „Aukšto lygio ketinimus pateiks operatorius, tačiau platformoje bus įmontuota daugybė žemo lygio valdymo funkcijų, pavyzdžiui, išlaikant pusiausvyrą einant“, - sako Setu.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Tiesą sakant, lengviau valdyti žmogaus valdomą dvikojį mechanizmą nei atskirą. „Tai yra visiškai įmanoma technologijos rūšis. Labiau tikėtina nei autonominė sistema, nes visiškai autonomiška sistema turi daug problemų jutiminių ir kontekstinių sprendimų priėmimo srityje “.
Tačiau bet kokio tipo nuotolinio valdymo sistemoms reikės ryšio platformos, kuri būtų apsaugota nuo klastojimo ir tolerantiška gedimams bei galinti atlikti 500 000 operacijų per sekundę.
Taip pat kyla klausimas, kokią energiją kailis veiks. Weissmanas manė, kad „BattleTech“mechai veiks su sintezės reaktoriais, tačiau atsižvelgiant į šiandieninius gamyklos dydžio sintezės reaktorius, tai mažai tikėtina. Ramiojo vandenyno pakraštyje esantys mechai naudojo įprastus branduolio dalijimosi reaktorius, kurie išties teikia didelę galią, tačiau yra ypač nesaugūs. „Baterijų technologijos ir energijos tankis teoriškai atsilieka“, - sako Setu. „Tyrimai vykdomi, tačiau, atsižvelgiant į tai, ką galima padaryti, jie vis dar yra kūdikystės stadijoje.
Dar vienas iššūkis yra pilotui suteikti kontekstinę informaciją ir situacijos suvokimą. „Padarėme pažangą realiuoju laiku valdydami, pvz., Balansą, - sako Setu. "Problema ta, kad mes žinome, kaip tai padaryti, tačiau dirbant su realaus pasaulio jutikliais, bet koks nedidelis jutiklių nuokrypis išjungs sistemą."
Vibracijos grįžtamasis ryšys, panašus į žaidimo vairasvirtes, yra naudingas nustatant, ar jūs ką nors paliečiate, ar ne. Tačiau suteikiant pilotui papildomų pojūčių, kurie prideda kontekstą prie to, ką robotas patiria, kyla pavojus, kad pilotas bus užvaldytas nereikalinga informacija.
Natūralu, kad kuo daugiau ką nors pastatai, tuo jis tampa sunkesnis. Ant paviršiaus daromas slėgis yra jėga, padalyta iš ploto. Kai turite dviejų kojų sistemą, pavyzdžiui, kailį, didžioji masės dalis sutelkta į dvi kojas. Tai sukuria „plaukų segtuko efektą“, kai visas svoris sutelkiamas mažame plote. "Jei pasiimsite moterį ir sukoncentruosite ją į ketvirtį colio į telyčio kulną, ji galės permušti nemažą kiekį medžiagos", - sako Weissmanas.
Vokiečiai susidūrė su panašia problema kurdami itin sunkų pelės tanką Antrojo pasaulinio karo metu. Svėręs 188 tonas, jis gerai išlaikė gelžbetonio bandymus, tačiau per pirmąjį lauko bandymą įstrigo žemėje.
Kita problema būtų gauti kailį vaikščioti. Giroskopo stabilizatorius jau leidžia tokioms mašinoms kaip kruiziniai laivai susibalansuoti. Nepaisant to, vaikščiojimas yra labai nestabilus procesas. Žmonės eina žengdami į priekį ir uždėdami svorį ant kojų. Ir kuo aukštesnis objektas, tuo sunkiau išlaikyti pusiausvyrą.
„Suidobashi Heavy Industry“sukurtas „Kuratas“ir „MegaBots“sukurtas „Mark-2“- abu teigė, kad jie yra „mechai. Nors abu jie imituoja žmogaus formą, robotai remiasi judėjimu ratais, o ne dvipusiais. Viena problema yra tai, kad žmogaus formos mėgdžiojimas, turintis gerai paskirstytą svorio ir energijos sistemą, yra iššūkis inžinieriams.
Kiekvieno sujungimo varikliai galėtų išspręsti problemą, tačiau tokiam sprendimui reikalingi sunkūs varikliai, palaikantys likusį kūną. Varikliai yra palyginti sunkūs, todėl sąnariuose bus sutelktas didelis svoris, o kailiui bus sunkiau išlaikyti pusiausvyrą.
Pneumatinių raumenų tyrimai vyksta į priekį, tačiau kiekvienam sąnariui reikės dviejų. „Iš pneumatinių raumenų galite sukurti ką nors su penkiais sąnariais“, - sako Setu. - Bet kai bandai juos sujungti į dviejų kojų sistemą, viskas eina į pragarą elektronikos, maršruto ir laidų atžvilgiu.
Mes jau pradėjome gaminti silfoną su „Active Suit“prototipu „Assist Suit AWN-03“. Šis paramos kostiumas yra kuriamas kaip darbo jėgos trūkumo, kylančio senėjant gyventojams, sprendimas. Šakiniai krautuvai ir keltuvai netinka visoms situacijoms. „Yra keletas izoliuotų laukų, kurių negalima mechanizuoti, o pramonės darbuotojai vis tiek turės patys nešti sunkius daiktus“, - sako Hiromichi Fujimoto, „ActiveLink“prezidentas.
Kitas „Assist Suit“žingsnis bus sumažinti svorį ir gamybos sąnaudas, o tada sukurti sunkesnio darbo modelį. Naujasis pagalbinis kostiumas galės pakelti daiktus, kurių kitaip žmogus negalėtų pakelti pats.
Vieną dieną turėsime žmonių valdomus egzoskeletus, skirtus kroviniams perkelti ir galbūt sunkioms statyboms. Tačiau milžiniški mechai, žengiantys per pastatus, vis tiek išliks populiariausia medžiaga. „Grožinėje literatūroje viskas atrodo gražiai, bet kalbant apie praktinį karinį transportą, tikriausiai nenorite, kad jis būtų aukštas“, - sako Weissmanas.
"Tam tikra prasme visos technologijos jau yra," sako Setu. „Mes padarysime humanoidinius mechus, jei galėsime jais naudotis“. Tik mokslinės fantastikos rašytojams rūpi, ar jie turės dvi rankas ir dvi kojas “.
ILYA KHEL