Si kdaj predstavljate, kako se povzpnete v ogromno robotsko obleko in se borite ali dvigujete težke predmete, prevračate avtomobile? Filmi kažejo, da je to cenovno ugodno zadovoljstvo. Dejansko je ustvarjanje takšne naprave iz načrta lahko velik izziv.
Dolga desetletja smo že navajeni razmišljati, da bo bojno polje prihodnosti videti točno tako: velikanski roboti, v katerih ljudje sedijo (ali bolje, da ne sedijo). Te titanske pošasti - bolj znane kot 'Mechs' - so postale svojevrsten sinopsis za vojne prihodnosti. Pilotirani roboti so se prvič pojavili v japonskem animeju, vendar so se zelo kmalu preselili v zahodni svet skozi vse vrste serijskih publikacij. Hollywoodski filmi, kot so Aliens, Avatar in Pacific Rim, so se odlično izkazali, kako bi morali videti.
Filmi so filmi, a kako resnični so takšni projekti v resnici? Kdaj bomo videli ljudi, ki pilotirajo velikanske robote?
Jordan Weissman iz Harebrained Schemes je v osemdesetih letih izdeloval igre BattleTech na mehko temo. Ko je zasnoval svoje Mechse, se je v primerjavi s prejšnjimi primeri lotil razmeroma zemeljskega pristopa. Jordan si je zamislil mehe, zgrajene iz jeklenega ogrodja, obkroženega z električno nabitimi umetnimi mišicami, ki premikajo sklepe, z žiroskopskim stabilizatorjem in vgrajeno elektrarno.
Jordanovo osnovno sporočilo je dovolj jasno. Umetna muskulatura je bila do neke mere podobna elektroaktivnim polimerom. "Električni žarki, ki se širijo ali krčijo ob prehodu električne energije, so bile mišice našega meha," pravi Weissman. »Trideset let kasneje se ta isti material zdaj uporablja pri razvoju protez.
Eden od razlogov, zakaj človeška oblika privlači oblikovalce, je posebna ergonomska oblika. "Človeška anatomija je neverjetno učinkovita za hojo po skalah in cestah," pojasnjuje Rob Buckingham, direktor dirke v Znanstvenem centru Culham. "Samo poglejte vojaka, ki lahko ponese večkrat svojo težo po katerem koli terenu." Vendar hoja na dveh nogah zahteva posebno spretnost in vzdrževanje ravnotežja je lahko zelo težko.
Pa tudi, kako upravljati trimetrski velikan? Profesor Setu Vijayakumar iz Edinburškega centra za robotiko predlaga kombinacijo teleoperacije in avtomatiziranega sistema, ki se odziva na pilotove namene. "Namen na visoki ravni bo prišel od operaterja, vendar bo v platformo vgrajeno veliko nadzora na nizki ravni, kot je ohranjanje ravnotežja med hojo," pravi Setu.
Promocijski video:
Pravzaprav bo lažje narediti dvonožni meh, ki ga nadzira človek, kot samostojnega. »To je povsem izvedljiva vrsta tehnologije. Verjetneje kot avtonomen sistem, saj ima popolnoma avtonomen sistem veliko težav v smislu čutnega in kontekstualnega odločanja."
Vendar pa bo za kakršen koli sistem daljinskega upravljanja potrebna komunikacijska platforma, ki je odporna proti nedovoljenim spremembam in je zmožna obdelati 500.000 operacij na sekundo.
Vprašanje je tudi, na kakšno energijo bo krzno delovalo. Weissman je mislil, da bodo BattleTech Mechs delovali na fuzijske reaktorje, vendar je zaradi današnjih tovarniško velikih fuzijskih reaktorjev to malo verjetno. "Mehi na pacifiškem obrobju" so uporabljali običajne reaktorje za jedrsko cepitev, ki sicer zagotavljajo visoko izhodno moč, vendar so zelo nevarni. "Tehnologija baterij in gostota energije teoretično zaostajata," pravi Setu. "Raziskave sicer potekajo, vendar so še vedno v povojih glede na to, kaj je mogoče storiti."
Posredovanje pilota kontekstualnih informacij in zavedanja razmer je še en izziv. "Napredovali smo s sprotnim nadzorom, kot je ravnotežje," pravi Setu. "Težava je v tem, da vemo, kako to storiti, toda pri delu s senzorji iz resničnega sveta bo vsako manjše odstopanje senzorjev zaustavilo sistem."
Povratne informacije o vibracijah - tako kot na igralnih palicah - so koristne za ugotavljanje, ali se česa dotikate ali ne. Toda če pilotu zagotovimo dodatne občutke, ki dodajo kontekst temu, kar doživlja robot, obstaja nevarnost, da pilota zasuje z nepotrebnimi informacijami.
Seveda, bolj ko nekaj zgradiš, težje postane. Pritisk na površino je sila, deljena s površino. Ko imate dvonožni sistem, kot je kožuh, je večina mase koncentrirana na dveh nogah. To ustvari "učinek lasnice", kjer je vsa teža skoncentrirana na majhnem območju. "Če vzamete žensko in jo koncentrirate v četrt centimetra v peto peto, bo lahko prebila kar nekaj materiala," pravi Weissman.
Nemci so se s podobnim problemom soočili pri razvoju nadtežkega miškega tanka med drugo svetovno vojno. Težka 188 ton je dobro prestala preizkuse na železobetonskem betonu, a se je že pri prvem poljskem preizkusu zataknila v tla.
Druga težava bi bila pri pridobivanju krzna za hojo. Žirostabilizator že omogoča strojem, kot so ladje za križarjenje, da se uravnavajo. Kljub temu je dejanje hoje zelo nestabilen proces. Ljudje hodijo tako, da stopijo naprej in svojo težo položijo na noge. In višji kot je predmet, težje je uravnotežiti.
Kuratas, ki ga je razvila težka industrija Suidobashi, in Mark-2, ki ga je razvil MegaBots, za oba pa veljata kot "Mechs". Čeprav oba posnemata človeško obliko, se roboti zanašata na gibanje na kolesih namesto na dvonožno. Ena težava je, da je posnemanje človeške oblike - ki ima dobro porazdeljen sistem teže in energije - izziv za inženirje.
Motori v vsakem spoju bi lahko rešili težavo, vendar takšna rešitev zahteva težke motorje, ki podpirajo preostali del telesa. Motorji so sorazmerno težki, zato bo veliko teže skoncentrirano v sklepih in krzno bo težje vzdrževalo ravnotežje.
Raziskave o pnevmatskih mišicah napredujejo, vendar bosta za vsak sklep potrebni dve. "Iz pnevmatskih mišic lahko ustvarite nekaj s petimi sklepi," pravi Setu. "Ko pa jih poskušate sestaviti v dvonožni sistem, gre vse hudiče glede elektronike, usmerjanja in ožičenja."
Izdelali smo meha že s prototipom Assist Suit AWN-03 exoskeleton podjetja ActiveLink. Ta podporna obleka se razvija kot rešitev za pomanjkanje delovne sile, ki se lahko pojavi s staranjem prebivalstva. Viličarji in dvigala niso primerni za vse situacije. "Obstaja nekaj osamljenih polj, ki jih ni mogoče mehanizirati, industrijski delavci pa bodo še vedno morali nositi težke predmete sami," pravi Hiromichi Fujimoto, predsednik ActiveLink.
Naslednji korak v Assist Suit bo zmanjšanje teže in proizvodnih stroškov ter nato razvoj modela za težje delo. Nova asistenčna obleka bo lahko dvigovala predmete, ki jih človek sicer ne bi mogel dvigniti sam.
Nekega dne bomo imeli človeški pilotirani eksoskeleti za premikanje bremen in po možnosti težke gradnje. Toda velikanski Mehi, ki prestopajo stavbe, bodo še vedno ostali uspešnica. "V leposlovju je vse videti lepo, a če govorimo o praktičnem vojaškem transportu, verjetno ne želite, da bi bil visok," pravi Weissman.
"V določenem smislu je vsa tehnologija že prisotna," pravi Setu. "Izdelali bomo humanoidne meke, če jih bomo lahko uporabili." Samo pisce znanstvene fantastike skrbi, ali bodo imeli dve roki in dve nogi."
ILYA KHEL