Už ste si niekedy predstavovali, ako vliezate do obrovského robotického obleku a bojujete, dobre, či dvíhate ťažké predmety, preklápate autá? Filmy ukazujú, že je to cenovo dostupné potešenie. V skutočnosti môže byť vytvorenie takéhoto zariadenia z modrotlače obrovskou výzvou.
Po mnoho desaťročí sme si zvykli myslieť, že bojisko budúcnosti bude vyzerať takto: obrí roboti, v ktorých ľudia sedia (alebo radšej nesedia). Tieto titánske príšery - známejšie ako „Mechs“- sa stali druhovým zhrnutím vojen budúcich. Pilotovaní roboti sa prvýkrát objavili v japonských anime, ale veľmi skoro migrovali do západného sveta prostredníctvom najrôznejších sérií. Hollywoodske filmy ako Aliens, Avatar a Pacific Rim odviedli skvelú prácu, keď ukázali, ako by to malo vyzerať.
Filmy sú filmy, ale aké skutočné sú také projekty v skutočnosti? Kedy uvidíme ľudí pilotovať obrovské roboty?
Jordan Weissman z Harebrained Schemes vyrobil v 80. rokoch minulého storočia hry BattleTech s mechovou tematikou. Keď koncipoval svoje Mechy v porovnaní s predchádzajúcimi príkladmi, zvolil prístup relatívne k zemi. Jordan si predstavil mechy postavené z oceľového rámu obklopeného elektricky nabitými umelými svalmi, ktoré hýbu kĺbmi, s gyroskopickým stabilizátorom a palubnou elektrárňou.
Jordánska základná správa je dostatočne jasná. Umelé svalstvo bolo do istej miery ako elektroaktívne polyméry. „Elektrické lúče, ktoré sa rozširujú alebo sťahujú, keď prechádza elektrina, boli svaly v našom mechu,“hovorí Weissman. "O tridsať rokov neskôr sa rovnaký materiál teraz používa pri vývoji protéz."
Jedným z dôvodov, prečo ľudský tvar láka dizajnérov, je jeho špeciálny ergonomický dizajn. „Ľudská anatómia je pri chôdzi po skalách a cestách neuveriteľne efektívna,“vysvetľuje Rob Buckingham, riaditeľ závodu v Culham Science Center. „Stačí sa pozrieť na vojaka, ktorý unesie niekoľkonásobok svojej váhy cez akýkoľvek terén.“Chôdza na dvoch nohách však vyžaduje špeciálnu zručnosť a udržiavanie rovnováhy môže byť veľmi ťažké.
Ako tiež zvládate trojmetrového obra? Profesor Setu Vijayakumar z Edinburgh Robotics Center navrhuje kombináciu teleoperácie a automatického systému, ktorý reaguje na zámer pilota. „Zámer vyššej úrovne bude pochádzať od operátora, ale do platformy bude zabudované množstvo ovládania na nízkej úrovni, napríklad udržiavanie rovnováhy pri chôdzi,“hovorí Setu.
Propagačné video:
V skutočnosti bude výroba bipedálneho mecha ovládaného človekom ľahšia ako výroba samostatného mechanizmu. "Toto je úplne uskutočniteľný typ technológie." Pravdepodobnejšie ako autonómny systém, pretože plne autonómny systém má veľa problémov v zmysle zmyslového a kontextového rozhodovania. ““
Akýkoľvek typ diaľkového ovládania však bude vyžadovať komunikačnú platformu, ktorá je odolná voči nedovolenej manipulácii a odolná voči chybám a schopná zvládnuť 500 000 operácií za sekundu.
Je tiež otázka, na akú energiu bude kožušina pracovať. Weissman si myslel, že BattleTech Mechs bude pracovať na fúznych reaktoroch, ale vzhľadom na dnešné fúzne reaktory veľkosti továrne je to nepravdepodobné. „Mechovia na tichomorskom okraji“používali konvenčné reaktory na štiepenie jadra, ktoré síce poskytujú vysoký výkon, ale sú mimoriadne nebezpečné. „Technológia batérií a hustota energie teoreticky zaostávajú,“hovorí Setu. „Výskum prebieha, ale stále je v začiatkoch, pokiaľ ide o to, čo sa dá urobiť.“
Ďalšou výzvou je poskytnúť pilotovi kontextové informácie a situačné povedomie. "Urobili sme pokrok pomocou ovládania v reálnom čase, ako je vyváženie," hovorí Setu. „Problém je v tom, že vieme, ako to urobiť, ale pri práci so senzormi v reálnom svete každá nepatrná odchýlka v senzoroch systém vypne.“
Vibračná spätná väzba - podobne ako tá, ktorá sa nachádza na herných joystickoch - je užitočná na zistenie, či sa niečoho dotýkate alebo nie. Poskytnutie ďalších pocitov pilotovi, ktoré dodávajú kontext tomu, čo robot zažíva, však prináša riziko zahltenia pilota nepotrebnými informáciami.
Prirodzene, čím viac niečo budujete, tým je to ťažšie. Tlak vyvíjaný na povrch je sila vydelená plochou. Ak máte dvojnohý systém, napríklad kožušinu, väčšina hmoty sa sústreďuje na obe nohy. Takto sa vytvorí „vlásenkový efekt“, pri ktorom sa všetka váha sústredí na malú oblasť. "Ak vezmete ženu a sústredíte ju na štvrť palca v ihlovom podpätku, dokáže preraziť značné množstvo materiálu," hovorí Weissman.
Nemci čelili podobnému problému pri vývoji superťažkého tanku na myši počas druhej svetovej vojny. S hmotnosťou 188 ton obstál v skúškach na železobetóne dobre, pri prvej poľnej skúške však uviazol v zemi.
Ďalším problémom by bolo prinútiť kožušinu chodiť. Gyroskopický stabilizátor už umožňuje strojom, ako sú výletné lode, samovyváženie. Čin chôdze je napriek tomu veľmi nestabilný proces. Ľudia chodia tak, že vykročia dopredu a svoju váhu si položia na nohy. A čím vyšší je predmet, tým ťažšie je vyváženie.
Kuraty vyvinuté spoločnosťou Suidobashi Heavy Industry a Mark-2 vyvinuté spoločnosťou MegaBots, obidve označované ako „mechy“. Aj keď obaja napodobňujú ľudskú podobu, roboty sa spoliehajú na pohyb na kolesách namiesto na dvojnohý. Jedným z problémov je, že napodobňovanie ľudskej formy - ktorá má dobre rozložený systém hmotnosti a energie - je výzvou pre inžinierov.
Problém mohli vyriešiť motory v každom kĺbe, ale také riešenie si vyžaduje ťažké motory, ktoré podopierajú zvyšok tela. Motory sú pomerne ťažké, takže veľká časť hmotnosti bude sústredená v kĺboch a bude pre kožušinu ťažšie udržiavať rovnováhu.
Výskum v oblasti pneumatických svalov napreduje, ale pre každý kĺb budú potrebné dva. „Z pneumatických svalov môžete vytvoriť niečo s piatimi kĺbmi,“hovorí Setu. „Ale keď sa ich pokúsite spojiť do dvojnohého systému, všetko ide do pekla, čo sa týka elektroniky, smerovania a zapojenia.“
Výrobu vlnovcov sme už začali s prototypom exoskeletu Assist Suit AWN-03 od spoločnosti ActiveLink. Tento oblek podpory sa vyvíja ako riešenie nedostatku pracovnej sily, ktorý môže vzniknúť pri starnutí populácie. Vysokozdvižné vozíky a výťahy nie sú vhodné pre všetky situácie. "Existujú niektoré izolované polia, ktoré sa nedajú mechanizovať, a priemyselní pracovníci budú musieť naďalej nosiť ťažké predmety sami," hovorí Hiromichi Fujimoto, prezident spoločnosti ActiveLink.
Ďalším krokom v Assist Suit bude zníženie hmotnosti a výrobných nákladov a potom vývoj modelu pre ťažšiu prácu. Nový pomocný oblek bude schopný zdvihnúť predmety, ktoré by inak človek nedokázal zdvihnúť sám.
Jedného dňa budeme mať človekom riadené exoskeletony na presun nákladu a možno aj ťažkej stavby. Ale gigantickí Mechovia, ktorí šliapu po budovách, zostanú stále revolučným materiálom. "V beletrii to všetko vyzerá pekne, ale keď hovoríme o praktickom vojenskom transporte, pravdepodobne nechcete, aby bol vysoký," hovorí Weissman.
"V istom zmysle už je tu celá technológia," hovorí Setu. "Vyrobíme humanoidné mechy, ak ich dokážeme použiť." Iba autori sci-fi sa starajú o to, či budú mať dve ruky a dve nohy. ““
ILYA KHEL