Ламонт Дрексель (Lamont Drechsel) — достаточно покладистый и добродушный инженер-механик, но сейчас он выглядит, словно свирепый отпрыск солдата Джейн и Робокопа. Одетый в камуфляжную робу, он пристегивается к каркасу из органического стекла, имеющему шарнирные соединения в локтях, бедрах и суставах, которые повторяют движения человека.

Ламонт становится на колени, выпрямляется и обводит грозным взглядом мастерскую инженерной фирмы Sarcos, Солт-Лейк-Сити, Юта, фирмы, изготовившей этот аппарат. «Он на удивление удобный,» – говорит Ламонт, расплываясь в улыбке. «Я чувствую себя так, словно могу выполнить практически всё, что хочу.»

Ощущение свободы у Дрекселя станет еще сильнее после того, как он и его коллеги приставят поршни к шарнирам, каждый из которых будет двигаться в ответ на нажатие руки или сгиб ноги. В результате получится экзоскелет – фактически, моторизированный бронекостюм. Такое устройство может дать солдату огромное преимущество в бою. «Мы хотим, как минимум, удвоить силу и выносливость наших солдат,» – говорит Эфрагим Гарсиа (Ephrahim Garcia), руководитель программы разработки экзоскелета для Агентства перспективного планирования научно-исследовательских работ Министерства обороны США, часто сокращенно называемого DARPA. Прошлой весной агентство выделило первые гранты из своего проекта на 50 млн.долларов по разработке экзоскелета, расширяющего возможности человека.

Гранты были направлены в Sarcos, Окриджскую национальную лабораторию и Лабораторию человеко-машинного взаимодействия при Калифорнийском университете в Беркли. Техническое задание было следующим: создать экзоскелет только для ног, который будет готов к первым испытаниям к 2003 году, и полноразмерную версию, готовую к 2005 году.

Надев на себя устройство, построенное для специалистов DARPA, оператор без труда может приподнять 400 фунтов, включая более крупное оружие, пуленепробиваемые доспехи, улучшенные устройства связи и массу провизии, оставаясь при этом постоянно активным не менее 4 часов. Экзоскелеты можно оптимизировать также и для выполнения других боевых задач, таких как более быстрый бег по сравнению с обычными людьми, прыжки через заборы или поднятие булыжников при проведении спасательных работ. Добавьте толику искусственного интеллекта, и костюм сможет спасти своего хозяина, если тот будет ранен. «Вы можете дать команду, которая отправит этого парня домой,» — говорит Стефан Джейкобсон (Stephen Jacobsen), глава Sarcos.

Программа по созданию моторизированного экзоскелета родилась из предположения, что войны будущего будут урбанистическими. Солдатам понадобится взбираться по лестницам, стрелять в узких переулках и прыгать с крыш, при этом ничего из перечисленного невозможно сделать, находясь в танке или самолете. Однако Фрасуа Пин (François Pin), возглавляющий окриджскую рабочую группу, видит также и множество невоенных областей применения экзоскелета. «Строительство это отрасль промышленности, оттягивающая на себя ежегодно в одной только Америке 4 биллиона долларов, и при этом она крайне примитивна. Люди калечатся каждый день. Транспортировка грузов, поиск и спасение – возможности просто безграничны.» В конечном счете, экзоскелеты способны изменить общество. Престарелые смогут снова вернуть свои сниженные в силу возраста физические возможности, а парализованные опять смогут ходить. «Это потаенная мечта каждого. Все хотят бать сильными,» — говорит Джейкобсон.

Именно благодаря этому инстинктивному желанию сама идея экзоскелетов не является новой. Роберт А. Хайнлайн запаковал своих солдат в моторизированное обмундирование в своем романе Звездный десант еще в 1959 году, а в 1986г. в фильме Чужие усиленная машиной Сигурни Уивер (Sigourney Weaver) в роли одного из главных персонажей энергично раскидывала врагов.

Хотя научная фантастика опережает реальную жизнь, участники проекта по разработке экзоскелетов верят, что научно-технический прогресс в области выработки энергии, микроэлектроники и технологий управления в конце концов поможет воплотить мечту в реальность. «Я искренне верю, что в течение пяти лет мы к этому придем,» – убежден Хомаюн Казеруни (Homayoon Kazerooni), директор Лаборатории человеко-машинного взаимодействия Беркли. Тем не менее, даже такие оптимисты, как Джейкобсон, признают большие масштабы поставленной задачи. «На каждом этапе придется столкнуться с огромными техническими трудностями,» – говорит он.

Основная проблема это энергия. Приводы – роботизированные эквиваленты мышц – должны быть сильными, эффективными, прочными, легко управляемыми и тихими, — и каждую из этих задач решить достаточно трудно. Sarcos является одной из ведущих робототехнических фирм в мире, занимающейся разработкой различных роботов, начиная с подводных роботов-спасателей для военно-морского флота и заканчивая аниматронными пиратами для «Пиратов Карибского моря» производства компании Уолт Дисней. У каждого из этих устройств, однако, «есть свой скелет в шкафу», говорит Джейкобсон. «Где-то в электрической начинке есть большой генератор. Гидравлика имеет скрытый двигатель и насос. С этой же машиной у вас не будет возможности обзавестись таким «скелетом». » Ключ к успеху, как считает Джейкобсон, это найти способ имитации работы мышечных тканей: «Мышца исключительно важна в этой конструкции. Если вы соберете у взрослого человека все его мышцы и совершите их полное сокращение, то они смогут поднять 20 тонн. А они вместо этого бегают по огородным грядкам.»

«У каждой из лабораторий есть своя собственная идея о том, как решить эту проблему,» — говорит Пин. Его окриджская группа планирует использовать топливную батарею для питания гидравлических приводов. Костюм от Sarcos будет включать в себя отдельный водородный или бензиновый поршень на каждом суставе — подход, нацеленный на избежание потерь, являющихся бичом всех систем с распределенной энергией. А лаборатория Казеруни в Беркли будет проводить эксперименты с пневматической системой, питаемой перекисью водорода. Но до сих пор еще никто не создал привод, который смог бы приблизиться к требуемой эффективности.

Хотя вопросы получения энергии остаются острыми, управляющие технологии за последние 10 лет значительно продвинулись вперед. В конце 1990-х гг. группа Пина построила искусственную руку, быстро реагирующую на команды и способную загружать бомбы весом 4 тыс.фунтов в отсеки реактивного истребителя F-15. Оператор захватывает некое подобие ручки на краю каркаса руки, и машина следует его движениям, обеспечивая обратную связь по усилию таким образом, что оператор может ощущать вес бомбы, ее форму и инерцию. «У нас в десантных войсках есть молодые ребята, которые никогда не видели компьютер; так вот, они успешно загрузили все бомбы за 15 минут с помощью этой штуки,» – говорит Пин.

Эта гидравлическая захватывающая рука была разработана в Калифорнийском университете Беркли для загрузки и выгрузки бомбовых грузов воздушных судов, которые один человек никогда не смог бы поднять самостоятельно.

Но в полноразмерном экзоскелете механизм обратной связи по усилию должен быть чрезвычайно тонким. Sarcos имеет огромный опыт в построении систем с ведущими и ведомыми элементами, в которых человек, на котором надето управляющее приспособление, управляет движениями робота. «Мы выяснили, что люди не могут хорошо работать под постоянной нагрузкой. Даже если вас подтолкнуть с усилием в один-два фунта, вы все равно быстро устанете,» – говорит Джейкобсон. Экзоскелет, продолжает он, «должен едва вас касаться, но при этом быть чрезвычайно восприимчивым и легким в управлении.» В распоряжении Sarcos имеются инновационные датчики, которые позволяют людям с ампутированными конечностями управлять механическими руками через почти незаметные движения кожи или мышцы, но остается неясным, смогут ли такие датчики работать на полностью одетом солдате в полноразмерном экзоскелете.

Если какая-то из лабораторий добьется успеха, экзоскелеты могут очень быстро появиться в ошеломительном количестве вариаций форм. Казеруни считает, что сначала на рынок попадут неполноразмерные версии экзоскелета. «Фабричному рабочему достаточно иметь всего лишь пару усиленных рук,» – говорит он. «Можно найти множество применений только для рук или только для ног.»

Джейкобсона особенно вдохновляют потенциальные возможности моторизированных ног. «Лишь до 3 % объектов в мире можно добраться с помощью велосипеда, а ногами можно добраться до 85 % объектов,» – утверждает он. Он рисует в своем воображении этакого механизированного Кентавра: человек надевает передний комплект ног и управляет ими, а еще одна или несколько пар ног следуют сзади, поддерживая платформу. «Вы сможете переносить грузы куда угодно,» – говорит он. «А позднее появится рынок с множеством различных типов полноразмерных костюмов. Так же как сейчас есть маленькие автомобили, большие автомобили и большие грузовики, потом будут специализированные костюмы, рассчитанные на выполнение различных задач,» – предсказывает он.

Энергия это решающее недостающее звено, убежден Джейкобсон. Все остальное трудно, но выполнимо. «Двигатели, больше чем что-либо еще, позволили полететь самолету,» – говорит он. «Это примерно то же самое. Люди хотели летать, и они изобрели самолет. Все что добывает воду, растет. Сейчас у нас как раз происходит добыча воды.»

Категория: XOS 1 | Нет комментариев »

Комментарии