Rollator

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 10. oktober 2022; verifikation kræver 1 redigering .

Walkers , eller gangmaskiner , er en række maskiner , der bevæger sig ved hjælp af støttestrukturer ("ben"), der er bøjet eller roteret på et hængsel , ved hjælp af metoden med deres synkroniserede translationelle omarrangering (udad, der ligner et trin af en person eller dyr, det vil sige en maskine på en "gående" bevægelse) med hydrauliske , mekaniske , elektriske og andre drev af de specificerede designs og deres kombinationer - elektromekaniske , hydromekaniske , osv.

På grund af designkompleksiteten af ​​udførelsen, tvetydigheden af ​​det påtænkte formål og som et resultat usikkerheden om omfanget af praktisk anvendelse på den ene side og på den anden side de lave omkostninger, pålidelighed og brugervenlighed af landkøretøjer på traditionelle versioner af en mobil platform (primært hjul , bælte , skinne , kabel-kabel , samt fræser-ring , magnetisk levitation osv.), gangmaskiner har endnu ikke fået bred distribution i det virkelige liv. Af de mekanismer, der anvendes i praksis, kan gågravemaskiner kaldes . Andre vigtige faktorer, der forhindrer deres introduktion i industrien og den nationale økonomi (såvel som deres introduktion som militært udstyr ), og som skal tages hånd om, er energiomkostninger, som er relativt høje i sig selv og stiger med stigende masse af maskinens bevægelige krop. , længden af ​​bevægelige støttestrukturer (gående "lemmer") og trinamplitude samt vestibulære belastninger på den menneskelige operatør ( chauffør ) på grund af den ustabile position af førerkabinen i "to-bened" og "fir-bened " modeller (derfor er det primære arbejdsområde, der implementerer sådanne konfigurationsmuligheder for gangstøttestrukturer, robotteknologi , som ikke kræver, at en person er i bilen og styres eksternt eller af en indbygget computer med en indbygget handlingsalgoritme).

Walkers er meget populære i science fiction som mulige eksempler på landkøretøjer (inklusive militære), - især findes de i anime og manga , hvor de aktivt bruges som en mecha-sentai genrefunktion . I sammenligning med hjul- og bæltekøretøjer er vandrere karakteriseret ved øget cross-country evne. Hovedproblemet i skabelsen af ​​vandrere er forholdet mellem pris og effektivitet (herunder marchhastighed) samt manglen på tilstrækkeligt energikrævende og samtidig kompakte kilder til kraftværk og højhastighedsdrev til gangben. Udviklingen er dog allerede i gang for at skabe fuldgyldige gangmaskiner.

Historie

Skaberen af ​​den første vandrer i ordets moderne betydning kan betragtes som den russiske videnskabsmand P. L. Chebyshev , der i 1860'erne  - 1870'erne . opstillet eksperimenter med gangmekanismer af forskellige konfigurationer [1] Men hverken industri eller videnskab i disse år efterspurgte sådanne anordninger, og de eksisterede i lang tid i form af bizarre opfindelser, legetøj osv. Om deres praktiske anvendelse til løsning af industrielle eller militære opgaver var udelukket. Det første rationaliseringsforslag om at bruge rollatorer til militære formål går tilbage til 1940 - i den indledende fase af Anden Verdenskrig , imponeret over succeserne fra Wehrmacht i Frankrig , britiske videnskabsmænd, ansatte i Allen & Co ingeniørfirmaet A. Hutchinson og F. Smith foreslog at skabe en tusind tons gangtank (1000 tons gåtank) på fire støttende lemmer for effektivt at modvirke den tyske Panzerwaffe . Under deres vejledning udarbejdede virksomhedens ingeniører et udvalg af tegninger og teknisk dokumentation til den industrielle produktion af denne opfindelse. Ophængssystemet i en gåtank gav ham teoretisk stabilitet i bevægelse på en ujævn overflade. Det var ikke muligt at interessere de britiske imperiale myndigheder i den militære industri og videnskab i dette projekt, og planen blev ikke implementeret i den planlagte form, krigsministeriet stoppede med at finansiere projektet til fordel for mere praktiske arbejdsområder, og videnskabsmænd nåede kun at designe en eksperimentel prototype af en mindre gåtank (uden våben), der havde et zoomorfisk syn, en slags roterende hofte- og knæled (rullende lårled), styret af et system af kabler , der viklede maskinens støttelemmer ind og konvergerede i operatørens konsol . Operatøren styrede maskinen ved kraften fra armene og benene på henholdsvis håndtagene og pedalerne. Håndtag sætter gang i forbenene, pedalerne - bagbenene. Operatørens mekaniske indsats blev overført til bøjningerne af de støttende lemmer ved hjælp af hydrauliske boostere . Bilen klatrede med succes op ad bakkerne som en bunke bøger [2] .

Begyndelsen til udviklingen af ​​gangmaskiner blev lagt i efterkrigstiden, i 1950'erne . I 1954 indledte USA et program for grundforskning og forskningsarbejde om skabelsen af ​​"naturlige maskiner", der i deres design implementerer de naturlige former og metoder til bevægelse af levende væsener. Tingene gik ikke ud over tegningerne og begrundelsen for uhensigtsmæssigheden af ​​den tekniske gennemførelse af denne form for virksomhed. Den længst af de involverede videnskabelige institutioner avancerede Rutgers University , en gruppe videnskabsmænd, som under ledelse af lederen af ​​afdelingen for maskinteknik, professor R.K. Bernard, faktisk satte retningen for alt efterfølgende arbejde i denne retning. Forskere har grundigt udarbejdet den teoretiske side af spørgsmålet om udvikling af biomekanisk fremdrift og testet miniaturemodeller af gå-, løbe-, spring-, galop-, hoppe- og kravleanordninger. Af alle de undersøgte former var det "levered vehicle" (levered vehicle) i den hoppende eller gående udførelsesform, ifølge videnskabsmænd, der var bedst egnet til at udføre forskellige militære opgaver. Samtidig var det den hoppende maskine, der blev anerkendt som en ideel mulighed af denne art; designinstitutioner blev bedt om at tage almindelige græshopper som model til at kopiere lemmer og bevægelser blandt repræsentanter for faunaen . Ikke desto mindre blev det også erkendt, at denne mulighed er den vanskeligste for teknisk implementering, da den bestemt kræver yderligere midler til at korrigere flyvebanen (de samme græshopper har vinger til dette, hvilket giver dem mulighed for at korrigere flyvebanen og øge landingsnøjagtigheden, og kænguruer bruger halen), for ikke at nævne de dynamiske belastninger på de støttende lemmer på tidspunktet for skubbet og især landingen. Derfor, på trods af at hoppemaskinerne var overlegne i hastighed og manøvredygtighed i forhold til de gående, blev sidstnævnte anerkendt som lettere for teknisk undersøgelse. Fakultetet for maskinteknik ved University of Michigan, under ledelse af fakultetets dekan, professor Joseph Shigli , fik til opgave at udvikle modeller af transmission og gear til sådanne maskiner. Faktisk lige før Prof. Shigli og hans hold af videnskabsmænd satte, hvad man kan kalde en taktisk og teknisk opgave , på ti punkter, der er ret specifikke i det væsentlige (8 ud af 10 punkter svarede til principperne for bevægelse af levende væsener og kun 2 havde en klart kunstig oprindelse). da alle tidligere værker var af abstrakt karakter. University of Michigan-teamet skabte en 16-benet maskine med manuel styring af en operatør fra et førerhus placeret på bagsiden af ​​maskinens struktur. Det er Michigan prototypen og arbejdet udført under vejledning af prof. Shigli gav et væld af empiriske beviser vedrørende gennemførligheden/ugennemførligheden af ​​tidligere gangmaskinedesigns. Lidt senere offentliggjorde Shigli et fortættet resumé af sine resultater i The New Scientist . I begyndelsen af ​​1960'erne en edderkop-lignende ganganordning med en krumtapmekanisme til at konvertere motorens rotationsenergi til translationelle bevægelser af de støttende lemmer blev designet af Land Locomotion Laboratory i Detroit Arsenal i Warren , Michigan [3] .

Ikke desto mindre var alle ovenstående eksperimenter snarere beregnet til ikke at bekræfte, men snarere at tilbagevise forskellige falske teorier og ideer på en videnskabelig og praktisk måde, og blev udført enten på små midler eller på selvfinansiering. Intensiveringen af ​​arbejdet med at skabe gangmaskiner (hovedsageligt zoomorfe, på fire og seks ben) i USA fandt sted i midten af ​​1960'erne. og faldt sammen med intensiveringen af ​​amerikansk militær intervention i Sydøstasien under Anden Indokina-krig . I forbindelse med de amerikanske væbnede styrkers uforberedelse til operationer i tropiske og subtropiske skove , som blev afsløret i den indledende fase af eskaleringen af ​​fjendtlighederne i Vietnam , skyndte virksomhederne i den amerikanske militærindustri at udfylde det identificerede hul og dystede med hver andet at tilbyde kommandoen over jordkomponenter af forskellige typer af væbnede styrker deres projekter af land- og amfibiekøretøjer, karakteriseret ved øget cross -country evne sammenlignet med traditionelle hjul- og bæltekøretøjer, hvilket satte skub i udviklingen af ​​maskiner med sneglepropel , maskiner med et fleksibelt chassis (køretøjer med fleksible ramme), leddelte køretøjer (ledde køretøjer), maskiner med ellipsoide hjul (elliptiske hjulkøretøjer), larvefremdrift med oppustelige skøjtebaner, luftpudefartøjer kamp- og transportkøretøjer , forskellige typer flyvende køretøjer og "flyvende jeeps ", midler til individuel luftmobilitet på jet- og skruetræk . Modtaget udvikling og rollatorer.

Den 21. april 1964, på New York World's Fair , blev det amerikanske Department of the Army Mobility Looks to the Future - pavillonen åbnet , hvor blandt otte lovende koncepter af futuristiske midler til at sikre mobiliteten af ​​landstyrker i form af skitser og malerier blev præsenteret rollator "Land-Walker" (Army Landwalker) på fire støttende lemmer ("ben") med fire håndtagsmanipulatorer ("arme"), officerer fra transport- og logistiktjenesten forklarede udstillingens besøgende arbejdsvejledningen for forskningsinstitutionerne i US Army Transportation Administration for fremtiden og potentialet for anvendelsen af ​​den specificerede type maskiner [4] .

Det amerikanske Advanced Research Projects Agency (DARPA), en traditionel protektor for alle slags revolutionære ideer, initierede Agile-programmet (AGILE), som finansierede en række køretøjsprojekter med ukonventionelle fremdriftsmuligheder, der blev testet i kontinentalstaterne , samt i Panamakanalens zone kontrolleret af det amerikanske militærkontingent (det er kendt, at mere end tredive prototyper af køretøjer med forskellige typer fremdrift bestod testene, men det vides ikke med sikkerhed, om der var prøver af gående køretøjer blandt dem ). Udvalget af potentielle brug af vandrere omfattede deres brug til kontraguerilla-aktiviteter , fremtvingende vandbarrierer med stejle bredder og hurtige strømme, tvungne marcher i bjergrigt klippet terræn . Generelt begunstigede selve atmosfæren i 1960'erne , den overflod af resultater af videnskabelige og teknologiske fremskridt i den periode, indført i udbredt brug, udviklingen af ​​forskellige revolutionære retninger i udviklingen af ​​militært og ikke-militært udstyr - hverken før eller efter det årti fandt intet lignende sted i omfang og omfang i verdenshistorien. Designernes tekniske fantasiflugt blev kun begrænset af de reelle muligheder for gående køretøjer (som var meget begrænsede), den eksisterende produktionsbase og budgetkontrolorganer , som nådesløst "hakkede" lovende arbejdsområder og "slåede ud" finansiering fra eventuelle projekter af denne art og returnere dem tilbage til papirdesignstadiet. Logikken for innovatører , som gav økonomisk og produktionsteknisk begrundelse for projekter af denne art, var ganske enkel og støttede sig på vurderinger om den høje cross-country evne af denne type udstyr: [5] "På visse typer terræn, en halvtreds-dollar hest vil overgå en kvart million dollar tank." [6]

Problemet med den tekniske implementering af denne dom var, at mulighederne for at oversætte "mekaniske heste" til metal ikke var meget billigere end tanke for en kvart million dollars. Derudover ville industrilobbyen, fodret fra tankfabrikker , der producerede bæltepansrede køretøjer og tilknyttet de højeste politiske kredse, ikke under nogen påskud tillade at gribe ind i de sektorer af det føderale budget, som den satsede på, så selv talen om vedtagelse og masseproduktion af gående militærudstyr i en overskuelig fremtid gik ikke. Ikke desto mindre lykkedes det industrigiganten General Electric at monopolisere udviklingsretningen for gangteknologi (General Electric, General Motors , Westinghouse gennemførte deres egne industrirobotikprojekter ) [7] og modtog en række ordrer på udviklingsarbejde. Ordnance Department of the Defense Electronic Division i Pittsfield , Massachusetts . I vid udstrækning var "motorerne" i denne proces virksomhedens ansatte selv, som i lang tid var engageret i private eksperimenter med rollatorer, hvis hovedideologiske inspirator kan kaldes Ralph Mosher, som viede mange år til at arbejde med dette emne. Parallelt med General Electric blev projektet med sin egen " walking truck " (med et karosseri som en konventionel lastbil) udviklet under ledelse af Ronald Liston af Land Locomotion Division, Mobility Systems Laboratory, US Army Armored Directorate i Warren, Michigan . Samtidig modtog den nævnte videnskabsmand - Liston en særlig pris fra den amerikanske hærminister for forskning i et givet emne, sammen med videnskabsmænd fra Michigan Technological University , som understregede vigtigheden og prioriteringen af ​​dette område med Forskning for den militære ledelse [8] Arbejdet er dog ikke kommet videre end ingeniørernes skabelse af træmodeller i naturlig størrelse og en ufærdig prototype af Panserdirektoratet samt en prototype af General Electric virksomhed, der bestod testen, men ikke gik i produktion [6] [9] . I begyndelsen af ​​1970'erne. handlingerne fra amerikanske tropper i landteatret for militære operationer i Vietnamkrigen begyndte at forsvinde og bevægede sig ind i flyet af luftangreb på store administrative og industrielle centre for fjenden og taktiske luftfartsoperationer i deres egen bagdel. Under disse forhold blev terrængående køretøjer unødvendige, og næsten alle projekter af denne art, der var blevet udført indtil da, blev indstillet, mange for altid. Sovjetiske eksperimenter i samme periode, i retning af at skabe en slags rollator til praktisk brug under vand, var begrænset til en række ubeboede fjernstyrede køretøjer (informations- og kontrolkomplekser) " Manta ", udviklet af Institute of Oceanology of USSR Academy of Sciences og testet i 1971-1973. [ti]

Tilbage i form af tegninger, modeller og rammer af dokumentariske nyhedsfilm, eksempler på vandrende teknologi inspirerede science fiction-forfattere og figurer fra amerikansk film til at inkludere det i deres kunstneriske værker. Genfødslen af ​​gangteknologi i USA skete i kølvandet på slutningen af ​​detente -perioden og genvæksten af ​​internationale spændinger under næste runde af den amerikansk-sovjetiske konfrontation. I kølvandet på Strategic Defense Initiative ("Star Wars") iværksat af den amerikanske præsident Ronald Reagan , er der udviklet en række våbenprojekter baseret på nye principper. Blandt andet modtog Ohio State University i Columbus i juli-august 1983 intet mindre end en kontrakt om at udvikle en " walking tank " (walking tank). I den videnskabelige presse blev denne episode kommenteret ret sjovt, at militærkommandoen havde set nok af filmene fra Star Wars -cyklussen (hvor der var meget realistiske kampscener med " imperial walkers " på to og fire lemmer). Årsagen til at investere budgetmidler var det samme problem med at øge landkøretøjers cross-country evne, eftersom agenturet insisterede på, at halvdelen af ​​jordens overflade er fundamentalt ufremkommelig for hjul- og bæltekøretøjer [11] . Den tredje fødsel af gåteknologi, nu robotiseret, uden en operatør indeni, faldt på perioden med amerikansk militær intervention i tredjeverdenslande , men gik igen ikke videre end oprettelsen af ​​eksperimentelle prototyper.

Hybrider

Tilhængere af skabelsen og den udbredte introduktion af gangmaskiner, især den samme Mosher, der indså, at topledelsens opmærksomhed var gået uigenkaldeligt, og forsøgte at genoplive selve ideen om rollatorer, tilbød mellemliggende og kombinerede fremdriftsmuligheder: hjulgang, larve-gå, gå-flydende osv. e. I alle de ovennævnte muligheder havde maskinen en hoved- og hjælpeflytter. De gående lemmer blev tildelt rollen som en hjælpeflytter, der for eksempel er designet til at bevæge sig på blød, ustabil og tyktflydende jord, [12] selvudvinding af maskinen selv fra tyktflydende jord, [13] bugsering, skubbe og skubbe andre fastsiddende maskiner, [14] giver maskinen en stabil position på ujævnt underlag for mere nøjagtig sigtning af våben og udførelse af andet nyttigt arbejde, [15] skaber yderligere støttepunkter for at kompensere for rekylkraften fra løbevåben , idet lastens masse er flyttes under lastnings- og losseoperationer , [16] vedligeholdelse af militære undervandsfaciliteter og baser, [17] samt til andre behov. En alternativ mulighed var maskiner med modulære løftestangsanordninger (modulære ben), der gjorde det muligt for maskinen at udføre funktionerne som en kran , slæbebåd osv. I denne form handlede det ikke længere om at gå, men om løftestangsmaskiner, hvor håndtaget (s. ) kunne bruges til forskelligt mekanisk arbejde , herunder til bevægelse af bæremaskinen [18] . Ud over de maskiner med støtteben, der allerede er beskrevet ovenfor, blev der foreslået varianter af hjulgange , hvor langsgående hjulsæt på en fleksibel uafhængig affjedring blev brugt som understøtninger, der gik ved at dreje hjulsættet om sin akse [19] .

Robotmaskiner

I anden halvdel af 1980'erne. Corporation " Martin-Marietta " formåede at bringe DARPA-finansiering under det næste program til oprettelse af autonome landkøretøjer (Autonomous Land Vehicle Project) med forskellige typer fremdrift [20] . I dette tilfælde blev "autonome" forstået som robotmaskiner uden operatører og uden kabine, der opererer i en fuldt autonom tilstand i henhold til et programmeret program, eller i en semi-autonom tilstand ifølge kommandoer fra en fjernbetjening . Den indledende fase af programmet var computersimulering af dyrs bevægelse (Computer Simulation of Animal Navigation, CSAN), [21] hvortil der blev udviklet et specielt software- og hardwarekompleks med forskellige typer simuleret terræn [22] . Hvor langt Martin-Marietta-ingeniørerne nåede at rykke frem er stadig ukendt.

Kronologi

Følgende er de vigtigste milepæle i udviklingen af ​​gangmaskiner:

baggrund Historie

I science fiction

En af de første optrædener af gåmaskiner fandt sted i bøgerne om science fiction-klassikere: Jules Verne, i hans roman The Steam House og i HG Wells ' War of the Worlds (udtrykket "kampstativ" er blevet et kendt ord) .

I populærkulturen

Liste over film og computerspil, hvor vandrere optræder

Se også

Noter

  1. ↑ 1 2 González de Santos et al., 2006 , s. 13.
  2. ↑ Shaker & Wise. Krig uden mænd, 1988 , s. 17.
  3. ↑ Shigley, Joseph E. Theory of walking vehicles . // New Scientist , 8. juni 1961, v. 10, nr. 238, s. 584-585.
  4. ↑ Hæren slutter sig til DoD, NASA i at arrangere verdensudstillingen . // Hærens forskning og udvikling , april 1964, v. 5, nr. 4, s. 36.
  5. ↑ Shaker & Wise. Krig uden mænd, 1988 , s. 73.
  6. ↑ 1 2 Liston, Ronald A. Walking Machine Studies . // Hærens forskning og udvikling , april 1967, v. 8, nr. 4, s. 22-24.
  7. ↑ Møller. Robotic Applications, 1991 , s. 37.
  8. ↑ ATAC Executive udvalgt til SARS Fellowship . // Hærens forskning og udvikling , april 1967, v. 8, nr. 4, s. 29.
  9. ↑ Gundel, BH Glamour i langrendsmobilitetsudstyr . // Hærens forskning og udvikling , marts 1968, v. 9, nr. 3, s. 26-27.
  10. ↑ Shaker & Wise. Krig uden mænd, 1988 , s. 42-43.
  11. ↑ Gå ind i gåtanken . // New Scientist , 4. august 1983, v. 99, nr. 1369, s. 348.
  12. ↑ Mosher. Applying Force Feedback, 1973 , s. 108-109.
  13. ↑ Mosher. Applying Force Feedback, 1973 , s. 108, 111.
  14. ↑ Mosher. Applying Force Feedback, 1973 , s. 112-113.
  15. ↑ Mosher. Applying Force Feedback, 1973 , s. 112, 114.
  16. ↑ Mosher. Applying Force Feedback, 1973 , s. 112, 117.
  17. ↑ Mosher. Applying Force Feedback, 1973 , s. 125-127.
  18. ↑ Mosher. Applying Force Feedback, 1973 , s. 127-131.
  19. ↑ Mosher. Applying Force Feedback, 1973 , s. 121-125.
  20. ↑ ERIM. Planlægningssystemer for ALV, 1989 , A-2.
  21. ↑ ERIM. Planlægningssystemer for ALV, 1989 , s. 6.
  22. ↑ ERIM. Planlægningssystemer for ALV, 1989 , s. ti.
  23. ↑ 1 2 González de Santos et al., 2006 , s. 6.
  24. ↑ González de Santos et al., 2006 , s. 3-7.
  25. ↑ Mekanisk hest . US patent nr. 491927, 14. februar 1893.
  26. ↑ González de Santos et al., 2006 , s. 6-8.
  27. ↑ Keith Haddock. Giant Earthmovers: An Illustrated History . — MotorBooks International. — 228 s. - ISBN 978-1-61060-586-1 .
  28. ↑ González de Santos et al., 2006 , s. 6-9.
  29. ↑ 1 2 3 González de Santos et al., 2006 , s. 9.
  30. ↑ Todd. Walking Machines, 1985 , s. 16-18.
  31. ↑ Todd. Walking Machines, 1985 , s. 171.
  32. ↑ González de Santos et al., 2006 , s. 8-9.
  33. ↑ Shaker & Wise. Krig uden mænd, 1988 , s. 42.
  34. ↑ 1 2 González de Santos et al., 2006 , s. fire.
  35. ↑ Ayres Robert  ; Miller, Steve . The Impacts of Industrial Robots Arkiveret 24. oktober 2018 på Wayback Machine , Carnegie Mellon University , 1981, s. 48.
  36. ↑ González de Santos et al., 2006 , s. 10-11.
  37. ↑ Todd. Walking Machines, 1985 , s. 160.
  38. ↑ González de Santos et al., 2006 , s. 23.
  39. ↑ Møller. Robotic Applications, 1991 , s. 138.
  40. ↑ Todd. Walking Machines, 1985 , s. 24-26.
  41. ↑ Todd. Walking Machines, 1985 , s. 151.
  42. ↑ González de Santos et al., 2006 , s. 8-11.
  43. ↑ Møller. Robotic Applications, 1991 , s. 53.
  44. ↑ 1 2 3 Raibert et al. Dynamic Legged Locomotion, 1995 , s. 2.
  45. ↑ Boston Dynamics: Ændring af din idé om, hvad robotter kan gøre

Litteratur

Links

 Robotik
Hovedartikler
Robottyper
Bemærkelsesværdige robotter
Relaterede termer