|
Когда мы сядем за штурвалы гигантских роботов
|
|
|
|
Когда-нибудь представляли, как залезаете в гигантский роботизированный костюм и ведете бой, ну или поднимаете тяжелые объекты, переворачиваете машины? Фильмы показывают, что это доступное удовольствие. На деле же создать такое устройство из чертежа может быть огромной проблемой.
|
|
|
|
За многие десятилетия мы привыкли считать, что поле боя будущего будет выглядеть именно так: гигантские роботы, в которых сидят (а лучше не сидят) люди. Эти титанические чудовища — больше известные как мехи — стали своего рода синопсисом для войн будущего. Пилотируемые роботы впервые появились в японском аниме, но очень скоро мигрировали и в западный мир через всякие сериалы. Голливудские фильмы вроде «Чужих», «Аватара» и «Тихоокеанского рубежа» прекрасно показали, как это должно выглядеть.
|
 |
|
Фильмы фильмами, а насколько реальны такие проекты в действительности? Когда мы уже увидим людей, пилотирующих гигантских роботов?
|
|
|
|
Джордан Вайсман из Harebrained Schemes делал игры на тему мехов BattleTech в 1980-х годах. Задумывая своих боевых мехов, он выбрал относительно приземленный подход, если сравнивать с предыдущими примерами. Джордан представлял мехов, построенных из стальной рамы, окруженной электрически заряженными искусственными мускулами, которые двигают суставы, с гироскопным стабилизатором и бортовой электростанцией.
|
|
|
|
Основная идея Джордана вполне понятна. Искусственная мускулатура была в некоторой степени как электроактивные полимеры. «Электрические пучки, которые расширяются или сжимаются при пропускании электричества, были мышцами наших мехов, — говорит Вайсман. — Прошло 30 лет, и этот же материал в настоящее время используется в разработке протезов».
|
|
|
|
|
|
Одна из причин, по которым форма человека привлекает конструкторов, это ее особенный эргономический дизайн. «Анатомия человека невероятно эффективна для шагания по камням и дорогам», объясняет Роб Букингем, директор Race в Научном центре Калэма. «Просто взгляните на солдата, который может переносить вес, в несколько раз превышающий его собственный, через любую местность». Впрочем, передвижение на двух ногах требует особой ловкости, а удерживать равновесие может быть очень трудно.
|
|
|
|
Кроме того, как управлять трехметровым гигантом? Профессор Сету Виджаякумар из Эдинбургского центра робототехники предлагает использовать комбинацию телеопераций и автоматической системы, реагирующей на намерения пилота. «Намерения высшего уровня будут поступать от оператора, но очень много контроля на низком уровне будет встроено в платформу, вроде поддержания равновесия при ходьбе», говорит Сету.
|
|
|
|
На самом деле, сделать двуногого меха, которым управляет человек, будет проще, чем автономного. «Это вполне выполнимый тип технологии. Более вероятный, чем автономная система, поскольку полностью автономная система имеет массу проблем с точки зрения сенсорного и контекстуального принятия решений».
|
|
|
|
Тем не менее любой тип системы телеуправления потребует коммуникационную платформу, которая будет устойчива для взломов и сбоев и сможет обрабатывать 500 000 операций в секунду.
|
|
|
|
Есть также вопрос, на какой энергии будет работать мех. Вайсман думал, что мехи BattleTech будут работать на термоядерных реакторах, но учитывая то, что современные реакторы синтеза размером с целый заводик, это маловероятно. Мехи в «Тихоокеанском рубеже» использовали обычные реакторы ядерного деления, которые действительно обеспечивают высокую выходную мощность, но крайне небезопасны. «Технологии батарей и плотности энергии отстают от теоретически возможных, — говорит Сету. — Исследования ведутся, но они пока находятся в зачаточном состоянии с точки зрения того, что можно сделать».
|
|
|
|
Предоставление пилоту контекстной информации и осведомленности о ситуации — еще одна проблема. «Мы добились прогресса с контролем в реальном времени, например, равновесия, — говорит Сету. — Проблема в том, что мы знаем, как это сделать, но при работе с датчиками реального мира любое незначительное отклонение в датчиках вырубит систему».
|
|
|
|
Виброотклик — вроде того, что имеется у игровых джойстиков, — полезен для определения, прикасаетесь вы к чему-то или нет. Но предоставление пилоту дополнительных ощущений, которые будут добавлять контекста к тому, что испытывает робот, несет в себе риск перегрузки пилота излишней информацией.
|
|
|
|
Естественно, чем больше вы что-то строите, тем тяжелее оно становится. Давление, оказываемое на поверхность, это сила, деленная на площадь. Когда у вас двуногая система, вроде меха, большая часть массы сосредоточена в двух ногах. Это создает «эффект шпильки», когда весь вес сосредоточен в небольшой области. «Если взять женщину и сосредоточить весь ее весь в четверти дюйма в шпильке на туфле, она сможет пробить материал изрядной толщины», говорит Вайсман.
|
|
|
|
С подобной проблемой столкнулись немцы при разработке сверхтяжелого танка «Маус» во время Второй мировой войны. При весе в 188 тонн он хорошо прошел испытания на железобетоне, но при первом же полевом испытании увяз в земле.
|
|
|
|
Другой проблемой будет заставить меха ходить. Гироскопный стабилизатор уже позволяет машинами, вроде круизных судов, балансировать самостоятельно. Тем не менее акт ходьбы это весьма нестабильный процесс. Люди ходят, наступая вперед и перенося вес на ногу. И чем выше объект, тем труднее ему балансировать.
|
|
|
|
Kuratas разработки Suidobashi Heavy Industry и Mark-2 разработки MegaBots, оба заявлены как мехи. Хотя они оба имитируют человеческую форму, вместо двуногого движения роботы эти мехи полагаются на колесное передвижение. Одна из проблем в том, что имитация человеческой формы — которая имеет хорошо распределенную систему веса и энергии — сложная задача с точки зрения инженеров.
|
|
|
|
Моторы в каждом суставе могли бы решить проблему, но такое решение требует тяжелых моторов для поддержки и остального тела. Моторы сравнительно тяжелы, следовательно, значительный вес будет сосредоточен в суставах, и меху будет тяжелее поддерживать равновесие.
|
|
|
|
Продвигаются исследования в области пневматических мускулов, но таких понадобится по два на каждом суставе. «На основе пневматических мускулов можно создать что-то с пятью суставами, — говорит Сету. — Но когда вы пытаетесь собрать из них двуногую систему, все превращается в ад с точки зрения электроники, маршрутизации и проводки».
|
|
|
|
Мы уже начали производство мехов с прототипом экзоскелета Assist Suit AWN-03 от ActiveLink. Этот вспомогательный костюм разрабатывается в качестве решения проблемы нехватки рабочей силы, которая может проявиться в процессе старения населения. Вилочные погрузчики и подъемники не подходят для всех ситуаций. «Есть некоторые отдельные поля, которые нельзя механизировать, и промышленным рабочим по-прежнему придется носить тяжелые предметы сами по себе», говорит Хиромичи Фудзимото, президент ActiveLink.
|
|
|
|
|
|
Следующим этапом Assist Suit будет снижение веса и производственных затрат, а потом уже и разработка модели для более тяжелой работы. Новый Assist Suit сможет поднимать объекты, которые человек в противном случае не смог бы поднять самостоятельно.
|
|
|
|
Однажды у нас будут пилотируемые людьми экзоскелеты для перемещения грузов и, возможно, тяжелого строительства. Но гигантские мехи, перешагивающие здания, все же останутся материалом блокбастеров. «В фантастике это все выглядит красиво, но говоря о практическом военном транспорте, вряд ли вы захотите, чтобы он был высоким», говорит Вайсман.
|
|
|
|
«В некотором смысле все технологии уже есть, — говорит Сету. — Мы сделаем человекоподобных мехов, если найдем им применение. Только фантастов волнует, будет ли у них две руки и две ноги».
|
|
|
|
http://hi-news.ru/robots/kogda-my-syadem-za-shturvaly-gigantskix-robotov.html
|
