Страница 4 из 16
РАССКАЖИТЕ, ОЧЕНЬ ИНТЕРЕСНО…
Костюм с мускулами
Слышал, что в Японии созданы перчатки, делающие человека силачом. А нельзя ли сделать костюм, который любого сделает Геркулесом?
Алексей Новгородкин,
г. Саратов
Идея эта уже более полувека, что называется, носится в воздухе. Например, сотрудники Корнельской авиационной лаборатории (г. Буффало, штат Нью-Йорк) Билл Милликен и Греди Айкен в середине 50-х годов XX века высказали идею использования сервомеханизма, дублирующего строение и движения человеческого тела, и даже попытались разработать основные принципы его конструкции, изучая естественные движения человека.
С самого начала идея состояла в том, чтобы сохранить способность человека к принятию решений и увеличить его физическую силу с помощью так называемого «усилителя механической мощности человека» (УММЧ). Немного позднее, в марте 1968 года, журнал «Продактс инжиниринг», описывая работы фирмы «Дженерал Электрик», привел слова Ральфа Мошера, руководившего этими работами. «Я полагаю, что главное — это разработать снабженный механическим приводом внешний скелет, который сможет носить человек», — сказал он.
Говоря иначе, инженеры «Дженерал Электрик» хотели создать шагающую машину, способную воспроизводить и усиливать движения рук и ног человека, как минимум, в 25 раз!
Предполагалось, что силач в таком костюме осилит любого противника на поле боя, сможет без устали переносить любые грузы, будет способен без подъемного крана и лебедки осуществлять монтаж тяжелых механизмов и конструкций…
Первая трудность, с которой столкнулись создатели экзоскелетона — такое название получил данный механизм, — состояла в том, что было непонятно, каким образом лучше приводить в действие рычаги, усиливающие деятельность ног, рук и корпуса? Использовать электродвигатели? Гидравлику? То и другое вместе?
Однако, когда попробовали оснастить каждый шарнир внешнего скелета соответствующими приводами, оказалось, что просто не хватает места, чтобы разместить все моторы, узлы и детали. Осуществление проекта отложили до лучших времен. Такие времена наступили лишь в 90-е годы прошлого столетия, когда были созданы довольно миниатюрные и в то же время достаточно мощные серводвигатели. В разных странах мира, в том числе и в России, было создано несколько экспериментальных экзоскелетонов. Скажем, на кафедре гидромеханики, гидромашин и гидроприводов МГТУ им. Н.Э.Баумана кандидатом технических наук А.К.Ковальчуком под руководством доцента С.Е. Семенова была создана шарнирная конструкция, внешне напоминающая робота. Приводилась она в действие опять-таки гидравликой (подробности см. в «ЮТ» № 4 за 1999 г.), а потому получилась довольно громоздкой и медлительной.
Современный экзоскелетон пока лучше демонстрировать на манекене, а не на человеке.
Следующий шаг сделали японцы. Так, в начале уже нынешнего столетия инженер Йошиюку Санкаи, работающий в университете города Тсукуба, представил прототип специального костюма под названием HAL, на разработку которого он потратил около 10 лет.
Эту конструкцию человек надевает на себя. Причем, как сообщил автор разработки, пользоваться этим костюмом могут даже инвалиды с нарушениями опорно-двигательного аппарата.
Последняя и наиболее продвинутая модель костюма, HAL-5, была продемонстрирована на японской выставке Robot Expo в конце 2006 года и вызвала весьма… скептические отзывы. Дескать, костюм неудобен, громоздок, поскольку приводится в движение опять-таки гидравликой.
Тем не менее, создатель костюма не забросил свою разработку и полагает, что после небольшой доработки его детище будет полностью готово к массовому производству.
Голубые трубки жилета Power Jacet и есть аналоги обычных мышц. Конечно, конструкция стала компактнее, чем раньше, но до идеала ей, согласитесь, пока далеко.
К концу текущего года Йошиюку Санкаи намерен выпустить, по меньшей мере, два десятка HAL-5. А еще через год-полтора, уверяет он, количество серийно выпущенных робокостюмов достигнет 400–500.
Первая партия устройств будет отдана госпиталю города Тсукуба, а вот куда пойдут остальные, пока неизвестно. Не исключено, что костюмами заинтересуется Минобороны.
Впрочем, как утверждает автор разработки, приобрести HAL-5 сможет любой, кто способен выложить из кармана от 42 000 до 60 000 долларов США — именно столько (как хороший автомобиль!) стоит один экземпляр чудо-костюма.
Вскоре стало понятно, почему Йошиюку Санкаи так торопится. На пятки ему наступают инженеры всем известной компании «Панасоник», создавшие свою версию сервокостюма. Он приводится в действие восемью группами искусственных мускулов (на фото они показаны, как голубые трубки). Приводы соответственно являются аналогами трапециевидной, дельтовидной и прочих мышц. Управляются эти «мускулы» с помощью сенсоров, установленных на локтях и запястьях рук пользователя.
Однако и здесь, как показало более внимательное изучение, создатели костюма выдают желаемое за действительное. Искусственными мускулами они назвали обыкновенные пневмоприводы. А вот до применения в конструкции силиконовых мышц, работа над которыми ведется в ряде лабораторий мира, еще далеко. Слишком уж эти мыщцы пока медлительны и маломощны.
В общем, получается, что создание настоящего экзоскелетона, который позволит каждому стать Гераклом, откладывается, по крайней мере, еще лет на 15–20…
С. НИКОЛАЕВ
УДИВИТЕЛЬНО, НО ФАКТ!
Знакомьтесь: Homo Sapiens
Может ли человек летать? А нырять на глубину 10 километров? А бегать быстрее гепарда? А почему бы и нет? Ведь мы почти себя не знаем. И, лишь понемногу проникая в тайны собственной «конструкции», обнаруживаем такое, чего не мог бы придумать даже самый гениальный инженер. Взять, например, зрение…
Взгляните на себя в зеркало. Какие бы у вас ни были глаза — карие, серые, голубые или зеленые, — в принципе, у всех они устроены одинаково.
Общепринятая схема строения глаза.
Почему у нас два глаза — вам, наверное, понятно: во-первых, два надежнее, чем один. Во-вторых, два глаза расширяют поле зрения и — пожалуй, это важнее всего — позволяют довольно точно определять расстояния до того или иного объекта, а также видеть мир вокруг объемным, стереоскопическим. Зажмурьте один глаз, подбросьте и попробуйте поймать монету. Согласитесь, с двумя глазами легче.
Дело в том, что каждый глаз видит и пересылает в мозг свое, несколько отличающееся от другого изображение. В зрительном центре мозга они накладываются друг на друга, формируя объемное изображение. Точно такой же эффект, кстати, дают стереопары — комплекты из двух слайдов, чуть-чуть отличающихся друг от друга; один показывает объект как бы с точки зрения правого глаза, а другой — левого. Посмотришь эти слайды с помощью специальной приставки, позволяющей видеть каждый слайд лишь «своим» глазом, и изображение кажется объемным.
Это еще не все тонкости нашего зрения.