Будем ли мы управлять механическими гигантами?
В течение последних десятилетий мечта всех фантастов – огромный пилотируемый робот, внутри которого сидит человек. Своего рода механических костюм, повторяющий все его движения. Известные как мехи (mechs), эти роботы впервые появились в японском аниме, после чего мигрировали в Великобританию через популярные ТВ-сериалы, например Роботех (1985). «Футурист» прикинул, насколько реальны подобные механизмы, и сможем ли мы когда-нибудь их увидеть.
Джордан Вейсман (Jordan Weisman) из Harebrained Schemes создал игры BattleTech, основанные на идее борьбы мехов, еще в 1980-е. В отличие от предыдущих примеров подобных роботов, его технология заключалась в создании мехов со стальным каркасом, вокруг которого находились электрически заряженные искусственные мышцы, двигающие суставы при помощи стабилизатора с гироскопом и бортовой электростанцией. Идея Вейсмана довольно логична: искусственные мышцы, в его представлении, во многом похожи на электроактивные полимеры (т.е. изменяющие форму при применении к ним электрического напряжения).
«Эти электрические связки, которые расширялись или сжимались в зависимости от прилагаемой к ним электроэнергии, были основой наших мехов. Тридцать лет спустя эти же технологии используются при разработке протезов,» — говорит Вейсман.
Человеческое тело удивительно эргономично: оно позволяет нам и идти по прямой дороге, и взбираться на скалы. Это одна из главных причин, почему гигантский антропоморфный робот привлекателен как способ передвижения. Однако добиться стабильности и ловкости, необходимой при ходьбе на двух ногах, не так легко.
Другой проблемой может стать контроль робота в связи с его размерами. Профессор Сетху Виджаякумар (Sethu Vijayakumar) из Элинбургского центра робототехники предлагает использовать сочетание дистанционного управления и автоматических систем, отвечающих намерениям пилота.
«Более сложные задачи будут поступать от управляющего роботом человека, но контроль базового уровня будет встроен в платформу, например, поддержание стабильности при ходьбе,» – говорит Сетху.
Под вопросом остается и источник питания для подобного робота. Вейсман предполагал, что питание его мехов будет осуществляться от термоядерных реакторов, однако учитывая, что на данный момент по размерам они не уступают небольшому складу, это маловероятно. В фильме «Тихоокеанский рубеж» (2013) мехи заряжались от обычных ядерных реакторов, которые конечно дают высокую мощность, но вызывают беспокойства по поводу безопасности. По мнению Сетху, технологии аккумуляторов сейчас значительно отстают от того, что теоретически возможно:
«Мы пытаемся разработать нужные топливные элементы, однако технологии находятся на начальном этапе и они далеки от того, что нам нужно».
Кроме того, стоит учитывать, что чем больше машина, тем больше ее вес, однако у мехов нет возможности распределить вес равномерно. При дизайне двуногих роботов, большая часть его массы сосредоточена в двух ногах, что создает так называемый «эффект шпильки», когда вся масса сконцентрирована в маленькой области, подобно каблуку-шпильке у женщин.
Также, чем выше объект, тем сложнее ему будет балансировать при ходьбе. Стабилизатор с гироскопом уже позволяет некоторым машинам, например круизным кораблям, самостоятельно балансироваться. Однако ходьба является более сложным с точки зрения удержания равновесия процессом – люди ходят, наклоняясь вперед и перехватывая свой вес ногой, поэтому заставить мех ходить может также стать сложной задачей. Уже разработанные по человеческой форме роботы Kuratas, разработанный созданные компанией Suidobashi Heavy Industry, и Mark 2, разработанный компанией MegaBots, заявлены как мехи, однако они не используют ходьбу на двух ногах – они передвигаются при помощи колес. С инженерной точки зрения, повторение структуры человеческого тела можно назвать трудновыполнимой задачей. Можно попытаться встроить отдельные двигатели на стыке каждой конечности (в «суставы»), но это потребует высокой эксплуатации моторов для поддержания остального тела, а также станет причиной значительной прибавки в весе из-за их относительной тяжести. Использование пневматических мышц для двуногих роботов также не вариант, так как это лишит возможности контролировать их с точки зрения электроники, проводки и маршрутизации.
На данный момент производство мехов уже началось – существует прототип экзоскелета Assist Suit AWN-03 компании ActiveLink. Разработка этих «костюмов-помощников» должна стать решением проблемы нехватки рабочей силы в связи со старением населения.
«Есть некоторые определенные области производства, которые не могут быть механизированы, рабочим все так же придется носить тяжелые предметы,» — говорит Хиромичи Фудзимото (Hiromichi Fujimoto), президент ActiveLink, объясняя необходимость внедрения управляемых роботов.
Когда-нибудь у нас, возможно, будут пилотируемые людьми экзоскелеты для передвижения тяжестей и погрузок и возможно даже строительства. Однако огромные мехи, шагающие по футуристическим городам, останутся только в сюжетах блокбастеров.
«Это, конечно, замечательная идея, но в качестве практического военного транспорта вам точно не нужен слишком высокий объект,» — говорит Вейсман.
Ученые соглашаются, что технологии для их создания у человечества уже есть, однако значимость и эффективность таких гигантских человекоподобных роботов явно преувеличена научной фантастикой. Пока мехов создают только для развлечения.
Комментарии