gov-civil-vilareal.ptDen ruvende virkelige vitenskapen bak sci-fi og animes mecha-roboter
>Enten det er en Stryder Titan fra Titanfall , en EVA -enhet fra Neon Genesis Evangelion , eller en god gammeldags Gundam-drakt, er mekaer gullstandarden for sci-fi-teknologi, sammen med hyperdrev og lyssperre. Nå som den høyt omtalte MegaBots vs Suidobashi mecha -kampen har endelig gått ned i vår egen verden, med Eagle Prime som gjenspeiler USA og Kuratas som kjemper for japanerne, har kampmegere kommet mye nærmere virkeligheten.
Selv om disse virkelige mekaene beveget seg mer som geriatriske gaffeltrucker enn ekte ødeleggelsesmotorer, var Eagle Prime v. Kuratas verdens første gigantiske robotkamp, og det demonstrerte noen av de store teknologiske utfordringene som står overfor byggingen av virkelige mecha.
Her er de store.
HVA VIL VI BYGGE DET FRA?
Når du ser på Eagle Prime og Kuratas, vil du legge merke til to ting: For det første går de ikke rundt på to bein, og for det andre er de veldig, veldig sakte. Det viser seg at ekte tobeint bevegelse er utrolig vanskelig jo større (og tyngre) noe blir. Faktisk, minst en person har kjørt tallene og funnet ut at en robot på størrelse med en Jaeger praktisk talt ville være umulig. En ingeniør ved navn JJ Duncan sier dette:
'Ingen kjente materialer ville være i stand til å understøtte belastningen ved så mye aktivitet i roboten, spesielt i leddene ... Høyfast stållegering har en sluttstyrke på 760 MPa (megapascal) og karbonfiber har en sluttstyrke på 6.370 MPa. Men hvis en robot slår et monster, hopper og løper, er G -kreftene som skapes store tall. '
hvorfor er 8 mile vurdert til r
I følge Jekanthan Thangavelautham , en robotikk -postdoktor ved MIT, vil en mekanisks byggemateriale være en av de største hindringene å overvinne fordi ethvert materiale som er sterkt nok til å tillate en gigantisk robot å være smidig og smidig, blir for tung og stiv til å faktisk trekke det av. Imidlertid sier han at stoffet beryllium ville være et potensielt alternativ, så vel som titan og karbonforsterket plast.
Kreditt: Cartoon Network
Du tror kanskje det Evangelion hadde den riktige ideen: Ikke bygg roboter, dyrk gigantiske mennesker og ettermonter dem med robotdeler, omtrent som en av dem de robotiske eksoskjelettene militæret eksperimenterer med. Menneskekroppen er faktisk et utmerket design for å håndtere ulendt terreng og bære tunge vekter, men problemet er ikke design, det er proporsjoner.
Ifølge Space.com Når høyden dobles, øker vekten åtte ganger, og etter hvert som størrelsen og vekten øker, øker mengden energi for å bevege det hele eksponentielt. Dette er faktisk et av prinsippene som begrenset dinosaurenes vekst, ifølge Andy Ruina, professor i robotikk ved Cornell University: 'Da [dinosaurene] ble større, hadde de vanskeligere å dra rundt sin egen vekt. Det er litt kontraintuitivt - du skulle tro at det ville balansere seg, men det gjør det ikke. '
HVORDAN VIL VI KRAFTE DET?
Hvis spørsmålet om byggematerialer kan erobres, blir den neste store utfordringen makt. Med mindre roboter går rundt med lange navlestreng som en EVA -enhet, trenger de en kraftig og relativt liten energikilde. I følge Thangavelautham:
'Bærbare fisjonreaktorer brukes til å drive hangarskip, men de må fremdeles miniatyriseres og effekttettheten forbedres betydelig for å få disse robotene til å gå ... Eksotiske energikilder er både hovedutfordringen og banebrytende teknologi som kan gjøre denne typen ting nå virkeligheten. '
Med 'eksotisk energi' betyr Thangavelautham atomkraft eller mørk materie. Men selv om vi finner en energikilde som kan gjøre de tunge løftene, har vi kanskje ikke teknologien til det utføre de tunge løftene. I et intervju med Gizmodo , Daniel Wilson tok opp et stort ingeniørproblem: 'Jeg vet ikke hvordan noen aktuator ville være i stand til å holde en så gigantisk struktur oppreist i sterk vind, langt mindre flytte den med nok fingerferdighet til å gå.'
Til og med løfte en Jaeger -arm parallelt med bakken ville være en kamp på grunn av den utrolige mengden dreiemoment som kreves: rundt 81 millioner pund-fot. Til sammenligning kan de kraftigste hydraulikksystemene i verden bare slippe ut ca 1,3 millioner lb.-ft.
Fra et praktisk perspektiv er gigantiske roboter bare for store for sitt eget beste.
HVORDAN VIL VI STYRE DET?
Når vi legger til side fallgruvene til konstruksjon, er de fleste mekanikere avhengige av en slags nevral forbindelse mellom pilot og robot: Stillehavsfeltet har sitt driftssystem, Titanfall har nevrale lenker, Evangelion har sin synkroniseringsfrekvens, og Gundams har det rett i navnet (trodde det avhenger av kanonen) - G energisk U nilateral N euro-Link D ispersive TIL utonomisk M anøver.
Det kan høres ut som sci-fi, men Boston-basert oppstart Neurable jobber allerede med evnen å kontrollere teknologien med tankene alene , og har til og med demonstrerte et VR -spill kalt Oppvåkning det er helt tankekontrollert. Sammen med spill som Iota -prosjektet , hvor du styrer en VR-mecha via et headset, begynner å styre en ti etasjer høy robot med bare tankene dine å høres ganske gjennomførbart ut.
1818 engel nummer kjærlighet
Konseptet med nevrale koblinger blir enda mer troverdig når du lærer at University of California har laget en maskin som kan oversette hjernebølger til ord og til og med fulle setninger. Selvfølgelig krever både Neurable og University of California -enheter elektroder festet til skallen, så en pilot må bruke hjelm - akkurat som de gjør i science fiction.
Du lurer kanskje på hvordan en enkelt person kan koordinere bevegelsene til en hel robot siden Stillehavsfeltet påstår at det er for komplekst for ett sinn å håndtere, men det viser seg at det er ganske enkelt å gå og bevege seg. Ifølge et papir av Robin R. Murphy, '... bevegelse er i ferd med å bli en av de enkleste funksjonene å delegere helt til en robot.'
Hemmeligheten, sier Murphy, er CPG, eller '' sentrale mønstergeneratorer '', en biologisk mekaniker som finnes hos de fleste leggedyr som lar dem koordinere bevegelsen av føttene. Forskere har brukt kunstige CPG -er for å få roboter til å gå siden 80 -tallet, og Boston Dynamics 'Atlas har til og med vist seg å navigere i vanskelig terreng av seg selv.
HVOR MYE VIL DET KOSTE?
Det siste spørsmålet er hvor mye penger verden må slamre for å få dette til. På omtrent 20 fot høy og 28 tonn (i tilfelle av en Atlas -modell ), Titans fra Titanfall er ikke så forskjellige fra Eagle Prime, Megabots flaggskiprobot. Eagle Prime har profilen av en lett tank, en racerbil og et militærfly alle blandet sammen: den har en V8-motor med 340 hestekrefter, den kan utøve 4600 lb.-fot, det hydrauliske trykket går 4000 psi, og den kryper rundt på tilpasset Ripsaw spor.
Ørnen Prime tok 2,5 millioner dollar å bygge , mens den japanske motparten Kuratas tidligere var selges for rundt 1 million dollar . I mellomtiden er Frankrikes AMX-56 Leclerc hovedstridsvogn, den dyreste tanken i verden, koster rundt 12,6 millioner dollar . For noe som Titanfalls små mekaniske maskiner, kan vi forvente at de vil koste i titalls millioner.
Men hva med en Jaeger- eller EVA -enhet, som kan stå alt fra 200 til 288 fot høy? For å vikle hodet rundt en maskin av denne skalaen, kan en god sammenligning være den nye USS Gerald Ford , Marines siste hangarskip . Den veier 90 000 tonn, er omtrent 1106 fot lang, og som en Jaeger er bæreren kjernefysisk drevet. De Gerald Ford kostet 13 milliarder dollar å bygge, noe som gir oss et anslag for ballpark for mengden dosh som trengs for å forsvare oss mot kaiju. I mellomtiden kjørte SciencePortal noen tall og fant at det å lage en Gundam fra grunnen (inkludert materialer og datamaskiner) ville kostet rundt 725 millioner dollar .
KONKLUSJON
Stillehavsfeltet regissør Guillermo del Toro en gang sagt , 'Det er noe med å ha noe virkelig, veldig stort som ødelegger mange små ting.' 700 millioner dollar og en oppfølger senere, det ser ut til at han hadde rett - det er noe med å se en gigantisk robot som begår katastrofale handlinger av eiendomsskade som gir glede for millioner.
Hvis vi bare kunne få disse pengene til FoU, kan vi kanskje lage den virkelige tingen.
