Vai esat kādreiz iedomājušies, kā jūs kāpjat milzu robotu tērpā un cīnāties vai paceļat smagus priekšmetus, uzsitat automašīnas? Filmas parāda, ka tas ir prieks par pieņemamu cenu. Patiesībā šādas ierīces izveide no projekta var būt milzīgs izaicinājums.
Daudzu gadu desmitu laikā mēs esam pieraduši domāt, ka nākotnes kaujas lauks izskatīsies šādi: milzu roboti, kuros cilvēki sēž (vai labāk nesēž). Šie titāniskie monstri - labāk pazīstami kā “mehi” - ir kļuvuši par sava veida kopsavilkumu nākotnes kariem. Izmēģinātie roboti vispirms parādījās japāņu anime, bet ļoti ātri ar visu veidu seriāliem pārcēlās uz Rietumu pasauli. Holivudas filmas, piemēram, Aliens, Avatar un Pacific Rim, lieliski parādīja, kā tam vajadzētu izskatīties.
Filmas ir filmas, bet cik reāli šādi projekti ir patiesībā? Kad mēs redzēsim cilvēkus, kas pilotē milzu robotus?
Džordans Veismans no Harebrained Schemes 1980. gados veidoja Mech tēmu BattleTech spēles. Viņš ieņēma samērā piezemētu pieeju, kad iecerēja savus mehus, salīdzinot ar iepriekšējiem piemēriem. Džordans iztēlojās mehānismus, kas būvēti no tērauda rāmja, ko ieskauj elektriski uzlādēti mākslīgie muskuļi, kas kustina locītavas, ar žiroskopisko stabilizatoru un borta elektrostaciju.
Jordānijas pamatziņa ir pietiekami skaidra. Mākslīgā muskulatūra zināmā mērā bija līdzīga elektroaktīvajiem polimēriem. "Elektriskie stari, kas izplešas vai saraujas, kad elektrība tiek nodota, bija mūsu silfona muskuļi," saka Veismans. "Pēc trīsdesmit gadiem to pašu materiālu tagad izmanto protēžu izstrādē."
Viens no iemesliem, kāpēc cilvēka forma piesaista dizainerus, ir tā īpašais ergonomiskais dizains. "Cilvēka anatomija ir neticami efektīva staigāšanai pa akmeņiem un ceļiem," skaidro Robs Bakingems, Kulhamas Zinātnes centra sacensību direktors. "Vienkārši paskatieties uz karavīru, kurš var vairākas reizes pārsniegt savu svaru jebkurā reljefā." Tomēr staigāšana uz divām kājām prasa īpašu veiklību, un līdzsvara uzturēšana var būt ļoti sarežģīta.
Kā arī darboties ar trīs metru milzi? Edinburgas Robotikas centra profesors Setu Vijajakumars ierosina teleoperācijas un automātiskas sistēmas kombināciju, kas reaģē uz pilota nodomu. "Augstāka līmeņa nolūks būs no operatora, taču platformā tiks iebūvēta daudz zema līmeņa vadības, piemēram, līdzsvara saglabāšana staigājot," saka Setu.
Reklāmas video:
Faktiski būs vieglāk izveidot cilvēka kontrolētu divkāju mehānismu nekā patstāvīgu. “Šis ir pilnīgi iespējams tehnoloģijas veids. Visticamāk nekā autonoma sistēma, jo pilnīgi autonomai sistēmai ir daudz problēmu attiecībā uz sensoro un kontekstuālo lēmumu pieņemšanu."
Tomēr jebkura veida tālvadības sistēmām būs nepieciešama sakaru platforma, kas ir droša pret viltojumiem un izturīga pret bojājumiem un spēj veikt 500 000 operāciju sekundē.
Ir arī jautājums par to, kādu enerģiju kažokāda darbosies. Veismens domāja, ka BattleTech Mechs darbosies ar kodolsintēzes reaktoriem, taču, ņemot vērā mūsdienu rūpnīcas lielos kodolsintēzes reaktorus, tas ir maz ticams. “Klusā okeāna reģiona mechi” izmantoja parastos kodola skaldīšanas reaktorus, kas nodrošina lielu jaudu, taču ir ārkārtīgi nedroši. "Bateriju tehnoloģija un enerģijas blīvums atpaliek no teorētiski iespējamiem," saka Setu. "Pētījumi tiek veikti, taču tie joprojām ir sākuma stadijā, ņemot vērā to, ko var izdarīt."
Vēl viens izaicinājums ir pilota nodrošināšana ar kontekstuālo informāciju un situācijas izpratni. "Mēs esam panākuši progresu ar reāllaika kontrolēm, piemēram, līdzsvaru," saka Setu. "Problēma ir tāda, ka mēs zinām, kā to izdarīt, taču, strādājot ar reālās pasaules sensoriem, jebkura neliela novirze sensoros izslēgs sistēmu."
Vibrācijas atgriezeniskā saite - līdzīga tai, kāda ir spēļu kursorsvirās, ir noderīga, lai noteiktu, vai kaut kam pieskaraties. Bet pilota nodrošināšana ar papildu sajūtām, kas papildina robota piedzīvoto kontekstu, rada risku, ka pilots tiks nomākts ar nevajadzīgu informāciju.
Protams, jo vairāk jūs kaut ko būvējat, jo smagāks tas kļūst. Virsmas spiediens ir spēks, kas dalīts ar laukumu. Kad jums ir divkāju sistēma, piemēram, kažokāda, lielākā daļa masas ir koncentrēta abās kājās. Tas rada “matadata efektu”, kur viss svars tiek koncentrēts nelielā vietā. "Ja jūs paņemat sievieti un visu viņu koncentrējat ceturtdaļcentimetrā stiletto papēžā, viņa var izdurt diezgan daudz materiālu," saka Veismans.
Vācieši saskārās ar līdzīgu problēmu, izstrādājot īpaši smago peļu tvertni Otrā pasaules kara laikā. Sverot 188 tonnas, tas labi izturēja dzelzsbetona testus, bet pirmajā lauka pārbaudē iesprūda zemē.
Vēl viena problēma būtu iegūt kažokādu staigāt. Žiroskopu stabilizators jau ļauj tādām mašīnām kā kruīza kuģiem līdzsvaroties. Neskatoties uz to, pastaigas ir ļoti nestabils process. Cilvēki staigā, soli uz priekšu un uzliekot svaru uz kājām. Un jo augstāks ir objekts, jo grūtāk ir līdzsvarot.
Kuratas, ko izstrādājusi Suidobashi Heavy Industry, un Mark-2, ko izstrādājusi MegaBots, abi apgalvoja, ka ir “mehi. Lai gan viņi abi atdarina cilvēka formu, roboti paļaujas uz divriteņu kustību, nevis riteņu kustību. Viena problēma ir tā, ka cilvēka formas atdarināšana - kurai ir labi sadalīta svara un enerģijas sistēma - ir izaicinājums inženieriem.
Katra savienojuma motori varētu atrisināt problēmu, taču šādam risinājumam ir nepieciešami smagi motori, lai atbalstītu pārējo ķermeni. Motori ir salīdzinoši smagi, tāpēc locītavās tiks koncentrēts liels svars, un kažokādām būs grūtāk saglabāt līdzsvaru.
Pneimatisko muskuļu izpēte virzās uz priekšu, taču katram savienojumam būs nepieciešami divi. "No pneimatiskajiem muskuļiem jūs varat izveidot kaut ko ar piecām locītavām," saka Setu. "Bet, mēģinot tos apvienot divu kāju sistēmā, viss nonāk ellē attiecībā uz elektroniku, maršrutēšanu un elektroinstalāciju."
Mēs jau esam uzsākuši silfonu ražošanu ar ActiveLink prototipu Assist Suit AWN-03. Šis atbalsta uzvalks tiek izstrādāts kā risinājums darbaspēka trūkumam, kas var rasties novecojot sabiedrībai. Iekrāvēji un pacēlāji nav piemēroti visām situācijām. "Ir daži izolēti lauki, kurus nevar mehanizēt, un rūpniecības darbiniekiem joprojām būs pašiem jāpārnēsā smagie priekšmeti," saka Hiromiči Fujimoto, ActiveLink prezidents.
Nākamais solis Palīgtērpā būs svara un ražošanas izmaksu samazināšana un pēc tam smagāka darba modeļa izstrāde. Jaunais palīgsērps varēs pacelt objektus, kurus citādi cilvēks pats nevarētu pacelt.
Kādu dienu mums būs cilvēku vadīti eksoskeleti kravu pārvietošanai un, iespējams, smagai konstrukcijai. Bet milzu mechi, kas kāpj pāri ēkām, joprojām būs populārs materiāls. "Daiļliteratūrā tas viss izskatās jauki, bet, runājot par praktisko militāro transportu, jūs, iespējams, nevēlaties, lai tas būtu garš," saka Veismans.
"Savā ziņā visas tehnoloģijas jau ir," saka Setu. "Mēs izgatavosim humanoīdos mehānismus, ja tos varēsim izmantot." Tikai zinātniskās fantastikas rakstniekiem ir vienalga, vai viņiem būs divas rokas un divas kājas."
ILYA KHEL