Imaginați-vă vreodată cum vă urcați într-un costum robot gigant și vă luptați, sau ridicați obiecte grele, răsturnați mașinile? Filmele arată că aceasta este o plăcere accesibilă. De fapt, crearea unui astfel de dispozitiv dintr-un plan poate fi o provocare imensă.
Timp de multe decenii, ne-am obișnuit să ne gândim că câmpul de luptă al viitorului va arăta exact așa: roboți uriași în care oamenii stau (sau mai bine nu stau). Acești monștri titanici - mai bine cunoscuți sub numele de 'Mechs - au devenit un fel de sinopsis pentru războaiele viitorului. Roboții piloți au apărut pentru prima dată în anime-urile japoneze, dar foarte curând au migrat în lumea occidentală prin tot felul de seriale. Filme de la Hollywood precum Aliens, Avatar și Pacific Rim au făcut o treabă excelentă arătând cum ar trebui să arate.
Filmele sunt filme, dar cât de reale sunt astfel de proiecte în realitate? Când vom vedea oameni care pilotează roboți uriași?
Jordan Weissman of Harebrained Schemes a realizat jocuri BattleTech cu tematică Mech în anii 1980. El a adoptat o abordare relativ practică atunci când și-a conceput Mech-urile în comparație cu exemplele anterioare. Jordan și-a imaginat mecanisme construite dintr-un cadru de oțel înconjurat de mușchi artificiali încărcați electric care mișcă articulațiile, cu un stabilizator giroscopic și o centrală electrică la bord.
Mesajul de bază al lui Jordan este suficient de clar. Musculatura artificială a fost într-o oarecare măsură asemănătoare polimerilor electroactivi. „Fasciculele electrice care se extind sau se contractă când a trecut energia electrică erau mușchii din burduf”, spune Weissman. „Treizeci de ani mai târziu, același material este folosit acum la dezvoltarea protezelor.”
Unul dintre motivele pentru care forma umană atrage designerii este designul său ergonomic special. „Anatomia umană este incredibil de eficientă pentru mersul pe stânci și pe drumuri”, explică Rob Buckingham, directorul Race al Culham Science Center. „Uită-te doar la un soldat care își poate purta de mai multe ori propria greutate pe orice teren.” Cu toate acestea, mersul pe două picioare necesită o dexteritate specială, iar menținerea echilibrului poate fi foarte dificilă.
De asemenea, cum gestionezi un gigant de trei metri? Profesorul Setu Vijayakumar de la Edinburgh Robotics Center propune o combinație de teleoperare și un sistem automat care reacționează la intenția pilotului. „Intenția de nivel superior va veni de la operator, dar o mulțime de control la nivel scăzut va fi încorporat în platformă, cum ar fi menținerea echilibrului în timpul mersului”, spune Setu.
Video promotional:
De fapt, realizarea unui mecanism biped controlat de om va fi mai ușor decât a face unul autonom. „Acesta este un tip de tehnologie complet fezabil. Mai probabil decât un sistem autonom, întrucât un sistem complet autonom are o mulțime de probleme în ceea ce privește luarea deciziilor senzoriale și contextuale."
Cu toate acestea, orice tip de sistem de telecontrol va necesita o platformă de comunicații rezistentă la manipulare și tolerantă la erori și capabilă să gestioneze 500.000 de operații pe secundă.
Există, de asemenea, întrebarea cu privire la ce energie va opera blana. Weissman a crezut că BattleTech Mechs va funcționa pe reactoare de fuziune, dar având în vedere reactoarele de fuziune de dimensiuni din fabrică de astăzi, acest lucru este puțin probabil. „Mech-urile de pe jantul Pacificului au folosit reactoare convenționale de fisiune nucleară, care oferă o putere mare, dar sunt extrem de nesigure. „Tehnologia bateriei și densitatea energiei rămân în urmă teoretic posibilă”, spune Setu. „Cercetările sunt în curs de desfășurare, dar sunt încă în fază incipientă în ceea ce privește ceea ce se poate face”.
Furnizarea pilotului cu informații contextuale și conștientizarea situației este o altă provocare. „Am făcut progrese cu controale în timp real, cum ar fi echilibrul”, spune Setu. "Problema este că știm cum să o facem, dar atunci când lucrăm cu senzori din lumea reală, orice ușoară abatere a senzorilor va închide sistemul."
Feedbackul asupra vibrațiilor - similar cu cel găsit pe joystick-urile jocului - este util pentru a determina dacă atingeți ceva sau nu. Dar furnizarea pilotului cu senzații suplimentare care adaugă context la ceea ce experimentează robotul prezintă riscul de a-l copleși cu informații inutile.
Firește, cu cât construiești ceva mai mult, cu atât devine mai greu. Presiunea exercitată pe o suprafață este forța împărțită la suprafață. Când aveți un sistem biped, ca o blană, cea mai mare parte a masei este concentrată în cele două picioare. Acest lucru creează un „efect de ac de păr” în care toată greutatea este concentrată într-o zonă mică. „Dacă iei o femeie și o concentrezi pe ea într-un sfert de centimetru într-un toc stiletto, ea poate trece printr-o cantitate echitabilă de material”, spune Weissman.
Germanii s-au confruntat cu o problemă similară în dezvoltarea tancului super-greu Maus în timpul celui de-al doilea război mondial. Cu o greutate de 188 de tone, a trecut testele pe betonul armat bine, dar la primul test pe teren s-a blocat în pământ.
O altă problemă ar fi obținerea blanii să meargă. Stabilizatorul giroscopic permite deja mașinilor precum navele de croazieră să se echilibreze. Cu toate acestea, actul de a merge este un proces foarte instabil. Oamenii merg mergând înainte și plasându-și greutatea pe picioare. Și cu cât obiectul este mai înalt, cu atât este mai greu de echilibrat.
Kuratas dezvoltat de Suidobashi Heavy Industry și Mark-2 dezvoltat de MegaBots, ambele pretinse ca „Mechs”. Deși amândoi imită forma umană, roboții se bazează pe mișcarea cu roți în loc de mișcarea bipedă. O problemă este că imitarea formei umane - care are un sistem bine distribuit de greutate și energie - este o provocare pentru ingineri.
Motoarele din fiecare articulație ar putea rezolva problema, dar o astfel de soluție necesită motoare grele pentru a sprijini restul corpului. Motoarele sunt relativ grele, deci o mulțime de greutate va fi concentrată în articulații și va fi mai dificil pentru blana să mențină echilibrul.
Cercetările asupra mușchilor pneumatici avansează, dar vor fi necesare două pentru fiecare articulație. „Din mușchii pneumatici, puteți crea ceva cu cinci articulații”, spune Setu. „Dar când încerci să le asociezi într-un sistem cu două picioare, totul merge în iad în termeni de electronică, rutare și cablare”.
Am început deja producția de burduf cu prototipul Exoschelet AWN-03 Assist Suit de la ActiveLink. Acest proces de sprijin este dezvoltat ca o soluție la lipsa forței de muncă care poate apărea cu o populație îmbătrânită. Stivuitoarele și lifturile nu sunt potrivite pentru toate situațiile. „Există câteva câmpuri izolate care nu pot fi mecanizate, iar muncitorii industriali vor trebui în continuare să transporte singuri obiecte grele”, spune Hiromichi Fujimoto, președintele ActiveLink.
Următorul pas în costumul de asistență va fi reducerea greutății și a costurilor de producție și apoi dezvoltarea unui model pentru munca mai grea. Noul costum asistent va putea ridica obiecte pe care altfel o persoană nu le-ar putea ridica singure.
Într-o zi vom avea exoscheletele pilotate de om pentru mișcarea încărcăturilor și, eventual, pentru construcții grele. Dar gigantul 'Mechs care trece peste clădiri va rămâne în continuare material de succes. „În ficțiune, totul arată frumos, dar vorbind despre transportul militar practic, probabil nu vrei să fie înalt”, spune Weissman.
„Într-un fel, toată tehnologia este deja acolo”, spune Setu. „Vom face mech-uri umanoide dacă le putem folosi”. Doar scriitorilor de science fiction le pasă dacă vor avea două brațe și două picioare."
ILYA KHEL
