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我们何时才能驾驶机甲?漫画场景变为事实挑衅巨大(图)

分类:新闻摘要 作者:为者常成 评论:0 点击: 365 次 日期:2016-06-16

MegaBots模仿了人类的外形,但挪动时依靠的是轮子而非双脚MegaBots模仿了人类的外形,但挪动时依靠的是轮子而非双脚
Kuratas机器人的轮子处理了计划和制作人工四肢时的一些问题Kuratas机器人的轮子处理了计划和制作人工四肢时的一些问题

  新浪科技讯 北京时间6月15日消息,据国外媒体报道,你能否空想过本人穿上机器人装甲参与战役,或者就是提起各种重物?这种漫画场景要成为事实,还面临着巨大的挑战。

  几十年来,当我们想象将来的战争场面时,总会想到巨大的、载人的机器装甲。这些庞然大物——又被称为“机甲”——已经成为将来战争的某种象征。有人操纵的机甲首先呈现于日本动漫,但很快就经由电视剧集《太空堡垒》(Robotech)传遍英国。好莱坞片子如《异形》、《阿凡达》和《环太平洋》等,也都呈现了机甲的形象。

  那么,这些机甲计划的可行性如何?我们能否见证人类有朝一日驾驶一台挪动的大型机器人呢?Harebrained Schemes公司的乔丹·韦斯曼在20世纪80年代推出了机甲主题的《战役科技》游戏(BattleTech,又被译为“暴战机甲兵”)。与此前的机甲例子不同,他在第一次构思本人的“战役机甲”时,采用了相对有根据的方式。在乔丹·韦斯曼的假想中,机甲主要由一个钢铁框架构成,周围环绕着充电的人工肌肉,能够挪动各个枢纽,此外还配备有陀螺仪和机上发电装置。

  这种机甲背后的概念听起来十分合理。韦斯曼所想象的人工肌肉很像电活性聚合物。“这些电子束状物根据接受到的电力情况,将会伸展或收缩,成为我们机甲上的肌肉,”韦斯曼说,“经过了这快速发展的30年,同样的材料已经被用在假肢的开辟上。”

  人形计划之所以如此有吸引力,原因之一是它非常符合人体工程学。“人类的解剖学特征在攀爬岩石或道路行走时非常高效,” 卡勒姆科学中心“挑战环境的近程应用”项目主管罗布·白金汉解释称,“一个士兵能够携带数倍于本人体重的货色穿越任何地形。”但是,用两条腿走路须要高度的敏捷性,稳定性很难控制。

  此外,要如何控制一个至少3米高的物体呢?爱丁堡机器人中心的Sethu Vijayakumar教授提出,能够将近程操纵(类似片子《异形》中呈现得“自动装卸机”)与能够对操纵者意图做出反应的自动体系相结合。“会有来自操纵者的高级意图,但很多低级控制将内置于平台上,好比在行走时维持稳定性,”Sethu说道。

  事实上,相比让机甲自立思考,由人来驾驶的可能性要高得多。“这是一项非常可行的技巧,” Sethu说,“比一个纯粹自立的体系愈加可行,因为纯粹自立的体系在感知和随机应变时会遇到很多问题。”不过,任何近程控制体系都须要一个能够抵御黑客攻击和断线的通讯平台,并且能进行每秒50万次的操纵运算。

  机甲的能量来源也是一个问题。韦斯曼假想的“战役科技”机甲是经由一个聚变反应堆供能的,但考虑到目前一个聚变反应堆的大小就相当于一间仓库,这种方式还很不事实。片子《环太平洋》中,机甲用的是传统的核裂变反应堆,只管能够供给很高的能量输出,但在安全性上令人担忧。“电池和能量密度在技巧上还落后于理论上的可能性,”Sethu说,“目前呈现了燃料电池的研究,但就应用而言还处在相当初期的阶段。”

德国的超重型坦克“八号坦克鼠式”在履带分管分量上存在问题德国的超重型坦克“八号坦克鼠式”在履带分管分量上存在问题
挪动机甲或者是科幻作者们喜欢的题材,但在事实生活中很难实现挪动机甲或者是科幻作者们喜欢的题材,但在事实生活中很难实现

  为驾驶员供给情境感知信息是另一个问题。“我们已经在实时控制——好比稳定性——上取得了进展,” Sethu教授说,“问题在于只管我们知道怎么做,但当你在真实世界中应用时,传感器呈现任何微小的偏差都会使控制体系停摆。”

  触觉反馈——你在应用游戏操纵杆时用到的——在确定能否触碰到物体时非常有用。但是,如果为驾驶者供给额外的感知信息,如机甲所感受到的内容,有可能会造成驾驶者承载过重的负担。

  当你建造的货色越来越大时,它也自但是然地变得越来越重。施加到物体表面的力量会由接触面积分管。当你制作出一个双足的机甲体系时,它的大部分分量会集中在两条腿上。这会导致“高跟效应”,即所有的分量集中于很小的面积上。“当一位女士将所有体重放到高跟鞋的细跟上时,鞋跟会穿透很多货色,”韦斯曼说道。

  第二次世界大战时,德国人在开辟超重型坦克的进程中也遇到了类似的问题。八号坦克鼠式的分量达到188吨,一开始在加固混凝土建筑中它的操纵一切正常,但在第一次野外测试时,它就陷入了泥土之中。

  另一个问题是让机甲走起来。陀螺稳定器已经被用来坚持机器(好比游轮)的均衡。但是,行走是一个相当不稳定的进程。人们走路时是先倾斜向前,然后再用脚步追上,因此当你造的机甲越高,它就越难以坚持均衡。

  无论是日本水道桥重工开辟的“Kuratas”,还是MegaBots公司开辟的“Mark 2”,都宣称本人是机甲。只管它们都模仿了人形,但都没有采用双足运动的方式,而是应用了轮子。模仿人形虽然在负载和能量分配上具有优势,但从工程角度却很难做到。

  为每个枢纽装上发动机或者是处理之道,而为了支撑身体其他部分,还须要更多的发动机。这些发动机分量都不轻,意味着压在枢纽上的分量又增加了,使机甲愈加难以坚持均衡。已经有人对“气动肌肉”展开研究,但这一方式也有问题。“你能够用这些气动肌肉打造多达5个枢纽,”Sethu说,“但当你试图从中建立一个双足体系时,它会在电子学、排线和接线等问题上失去控制。”

  人类其实已经开始了机甲的生产——ActiveLink公司推出了“Assist Suit AWN-03”可穿戴机甲原型机。这个机器人是为了处理人口老龄化造成的劳动力短缺问题而诞生的。起吊机和铲车并不能应用于任何情况,“有些特殊领域还不能机械化,产业工人依然须要本人搬动重物,” ActiveLink公司主席Hiromichi Fujimoto说道。

  接下来,ActiveLink公司将进一步减轻“Assist Suit”的分量,降低生产成本,并开辟出能从事更繁重工作的模型机。有朝一日,我们或者能穿上“外骨骼”来搬运货物,甚至是沉重的建筑材料。不过,巨塔一般的机甲在将来城市中穿行依然太过惊人。“它们是奇妙的空想,但作为实用的军事工具,你最不想要的便是高度,”韦斯曼说道。

  “从某种角度上,我们已经拥有了这一技巧,”Sethu说,“我们将迎来人形机甲,但只有在找到应用领域的时候。只有科幻小说家才会在意它能否有双腿和双手。”(任天)

 
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致儒先生

转载自:http://tech.sina.com.cn/d/i/2016-06-15/doc-ifxszkzy5300172.shtml




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