Vom pilota vreodata roboti uriasi?

(Credit de imagine:

Battletech

)

V-ati dorit vreodata sa va legati intr-un costum robotizat pentru a purta lupta – sau chiar sa ridicati obiecte grele? Descarcarea unui astfel de dispozitiv de pe tabla poate fi o provocare uriasa.

F

De zeci de ani, a existat un fir comun in ceea ce credem ca vor arata campurile de lupta ale viitorului; costume gigant, purtatoare de barbati. Acesti behemoti titanici – altfel cunoscuti ca mechs – au devenit un fel de stenografie pentru viitorul razboiului. Robotii pilotati de oameni au aparut pentru prima data in anime-urile japoneze, dar in curand au migrat in Marea Britanie prin intermediul serialelor TV Robotech. Filme de la Hollywood precum Aliens, Avatar si Pacific Rim le-au imaginat si ele.

Dar, cat de viabile sunt aceste modele? Am putea vedea vreodata fiinte umane pilotand un robot care merge?

Jordan Weisman of Harebrained Schemes a creat pentru prima data jocurile BattleTech cu tematica mecanica in anii 1980. Spre deosebire de exemplele anterioare de mech-uri, el a adoptat o abordare relativ bazata atunci cand si-a conceput pentru prima data „BattleMech-urile”. Jordan a imaginat mecanisme construite dintr-un cadru de otel inconjurat de muschi artificiali incarcati electric care ar misca articulatiile, impreuna cu un stabilizator giroscop si o centrala electrica de la bord.

Ideea de baza din spatele mecanicilor lui Jordan este rezonabila. Muschii artificiali pe care si-i imagina seamana mult cu polimerii electroactivi. „Aceste pachete electrice, care s-ar extinde sau se vor contracta, pe baza electricitatii furnizate acestora, erau muschii mecanicilor nostri”, spune Weisman. „Avanseaza rapid 30 de ani si acelasi material este folosit acum in dezvoltarea membrelor protetice.”

MegaBots imita forma umana, dar calatoresc pe roti mai degraba decat pe picioare (Credit: Megabots / Flickr)

Unul dintre motivele pentru care forma umana este atat de atragatoare ca un vehicul este ca este un design remarcabil de ergonomic. „Anatomia umana este incredibil de eficienta pentru a urca peste pietre si a merge pe drumuri”, explica Rob Buckingham, directorul Race (Remote Applications in Challenging Environments) de la Culham Science Center. „Uita-te doar la un soldat care poate transporta de mai multe ori propria greutate corporala pe orice teren.” Cu toate acestea, compromisul este ca mersul pe doua picioare necesita o dexteritate semnificativa, iar stabilitatea poate fi destul de greu de controlat.

De asemenea, cum controlati ceva de cel putin 10 metri inaltime? Profesorul Sethu Vijayakumar de la Centrul de Robotica din Edinburgh sugereaza o combinatie de tele-operatii, precum cele utilizate pe „incarcatorul de putere” din filmul Aliens, cu sisteme automate care reactioneaza la intentiile pilotului. “Vor exista intentii de nivel inalt care vin de la operator, dar o mare parte din controlul de nivel scazut va fi incorporat in platforma, cum ar fi mentinerea stabilitatii la mers”, spune Sethu.

De fapt, a avea un mecanism biped pilotat de om este mai probabil decat unul care gandeste de la sine. „Acesta este un tip de tehnologie foarte fezabil”, spune Sethu. „Mai fezabil decat un sistem complet autonom, deoarece sistemele complet autonome au o multime de probleme in ceea ce priveste detectarea si luarea deciziilor contextuale.”

Cu toate acestea, orice tip de sistem de control al telecomunicatiilor ar necesita o platforma de comunicatii care sa fie robusta impotriva hacking-urilor si abandonului, si capabila sa functioneze de 500.

000 de ori pe secunda.

Exista, de asemenea, intrebarea ce ar alimenta mecanismul. Weisman a imaginat ca mecanismele Battletech sunt alimentate de un reactor de fuziune, dar avand in vedere ca reactoarele de fuziune actuale sunt de dimensiunea unui depozit, acest lucru este putin probabil. Cei din Pacific Rim au folosit reactoare nucleare conventionale (de fisiune), care ofera o putere mare, dar ar exista ingrijorari cu privire la siguranta. „Tehnologia bateriilor si a densitatii puterii ramane in urma fata de ceea ce este teoretic posibil”, spune Sethu. „Exista cercetari in ceea ce priveste celulele de combustibil, dar acest lucru este la inceputuri in ceea ce priveste ceea ce poate face.”

Rotile robotului Kuratas rezolva unele dintre problemele incercarii de a crea picioare artificiale (Credit: Pha Pha / Wikipedia CC BY-SA 2.0)

Furnizarea pilotului cu informatii contextuale si constientizarea situatiei este o alta problema. „Am facut progrese cu controlul in timp real, cum ar fi stabilitatea”, spune profesorul Sethu. „Problema este ca stim cum sa o facem, dar cand aveti senzori din lumea reala, orice usoara abatere a senzorilor arunca sistemul de control.”

Feedbackul haptic – de tipul pe care il obtineti in joystick-urile de jocuri – este util pentru a determina daca atingeti ceva sau nu. Cu toate acestea, furnizarea pilotului cu senzatii suplimentare, care adauga context la ceea ce experimenteaza mecanismul, prezinta riscul supraincarcarii pilotului cu prea multe informatii.

Fireste, cu cat construiti ceva mai mare, cu atat devine mai greu. Presiunea exercitata pe o suprafata este forta impartita la zona afectata. Cand aveti un sistem biped, asa cum ati face pe un mech, o mare parte din masa sa este concentrata in cele doua picioare. Aceasta creeaza „efectul stiletto”, unde toata greutatea este concentrata intr-o zona foarte mica. „Cand iei o femeie si ii pui toata greutatea pe un sfert de centimetru pe spatele pantofului stiletto, acesta va patrunde intr-o multime de material”, spune Weisman.

Aceasta este o problema similara cu cea pe care germanii au intalnit-o atunci cand au dezvoltat tancul Maus ultra-greu in timpul celui de-al Doilea Razboi Mondial. Cantarind 188 de tone, a functionat bine in timpul testelor initiale pe beton armat, dar s-a scufundat in pamant in timpul primei sale incercari pe teren.

O alta problema ar fi facerea mersului mecanic. Un stabilizator giroscop permite deja masinilor, cum ar fi navele de croaziera, sa se echilibreze. Cu toate acestea, actul de a merge este un proces destul de instabil. Oamenii umbla basculandu-se inainte si prinzandu-se cu un picior. Si cu cat faci ceva mai inalt; cu atat devine mai greu de echilibrat.

Rezervorul german Maus a avut probleme cu raspandirea incarcaturii grele pe senile sale (Credit: Superewer / Wikipedia)

Se pretinde ca atat „Kuratas” dezvoltat de Suidobashi Heavy Industry, cat si „Mark 2” dezvoltat de MegaBots sunt mecanici. Desi amandoi imita forma umana, nu folosesc miscare bipeda si se bazeaza in schimb pe locomotia cu roti pentru a traversa. Una dintre probleme este ca imitarea formei umane – care are un sistem distribuit bun de incarcare si energie – este o sarcina grea din perspectiva ingineriei.

Motoarele de la fiecare articulatie ar putea fi o cale de a o inconjura, dar aceasta solutie ar necesita motoare grele pentru a sprijini restul corpului. Aceste motoare sunt relativ grele, ceea ce ar insemna ca ar exista o cantitate semnificativa de greutate axata pe articulatii, ceea ce face ca mecanismul sa fie mult mai greu de echilibrat.

Au fost cercetate muschii pneumatici, dar ar fi necesara deschiderea si inchiderea a doua articulatii. „Puteti construi ceva care are pana la cinci articulatii folosind acesti muschi pneumatici”, spune Sethu. „Dar in momentul in care incercati sa construiti un sistem biped din acesta, acesta scapa de sub control in ceea ce priveste electronica, rutare si cablare.”

Avem deja inceputurile productiei de mech, cu prototipul Active Suit exoskeleton Assist Suit AWN-03. Procesul de asistenta este dezvoltat ca o solutie la lipsa fortei de munca care ar putea aparea din cauza imbatranirii populatiei. Palanele si stivuitoarele nu sunt potrivite pentru fiecare situatie. „Exista anumite domenii care nu pot fi mecanizate, iar muncitorii din industrie vor trebui in continuare sa transporte singuri obiecte grele”, spune Hiromichi Fujimoto, presedintele Activelink.

Mech-urile de mers pe jos pot fi un favorit al autorilor SF, dar vor fi greu de realizat in viata reala (credit: Suidobashi Heavy Industries)

Urmatoarea etapa a costumului de asistenta va fi reducerea greutatii si a costurilor de productie, inainte de a analiza dezvoltarea unui model pentru munca mai grea. Noul costum de asistenta va putea ridica obiecte pe care o persoana nu le-ar putea ridica singure.

Intr-o zi, s-ar putea sa avem exoscheleturi pilotate de oameni pentru miscarea marfurilor si, eventual, pentru constructii grele. Cu toate acestea, falnicele mech-uri care calatoresc prin orase futuriste vor ramane chestiile de succes. „Sunt o fantezie fantastica, dar, ca vehicul militar practic, ultimul lucru pe care vrei sa-l faci este inalt”, spune Weisman.

Altii sunt de acord. „In anumite privinte, avem deja tehnologia”, spune Sethu. „Vom primi mech-uri umanoide, dar numai daca vom gasi o aplicatie. Numai scriitorilor de stiinta-fictiune le pasa daca are doua picioare si doua brate ”.

Alaturati-va peste 600.000 de fani viitori, placandu-ne pe Facebook sau urmariti-ne pe Twitter , Google+ , LinkedIn si Instagram

Daca ti-a placut aceasta poveste,  inscrie-te la buletinul informativ saptamanal bbc.com , numit „ Daca ai citit doar 6 lucruri in aceasta saptamana ”. O selectie selectata de povesti de la BBC Future, Earth, Culture, Capital, Travel si Auto, livrate in casuta de e-mail in fiecare vineri.

ARTICOLE SIMILAREDE LA ACELAȘI AUTOR