A sétálók , vagy járógépek olyan gépek széles választéka , amelyek csuklón hajlított vagy elforgatott tartószerkezetek ("lábak") segítségével mozognak, szinkronizált transzlációs átrendeződésük módszerével (kifelé egy személy vagy egy lépésre hasonlítanak). állat, azaz "séta" mozgású gép) meghatározott kivitelű hidraulikus , mechanikus , elektromos és egyéb hajtásokkal és ezek kombinációival - elektromechanikus , hidromechanikus stb.
Egyrészt a kivitelezés tervezési bonyolultsága, a rendeltetési cél tisztázatlansága, és ebből adódóan a gyakorlati alkalmazási kör bizonytalansága, másrészt az alacsony költség, a megbízhatóság és a könnyű kezelhetőség miatt. szárazföldi járművek a mobil platform hagyományos változatain (elsősorban kerekes , lánctalpas , sínes , kábelköteles , valamint marógyűrűs , mágneses levitációs stb.), sétálógépek a való életben még nem terjedtek el széles körben. A gyakorlatban alkalmazott mechanizmusok közül a sétáló kotrógépek nevezhetők . Az iparba és a nemzetgazdaságba való bevezetésüket (valamint katonai felszerelésként való bevezetésüket) akadályozó és kezelendő további fontos tényezők az energiaköltségek, amelyek önmagukban is viszonylag magasak és a gép mozgótestének tömegének növekedésével nőnek. , a mozgatható tartószerkezetek hossza (járó "végtagok") és lépésamplitúdója , valamint a vestibularis terhelések az emberi kezelőre ( vezetőre ) a kezelőkabin instabil helyzetéből adódóan "kétlábú" és "négylábú" helyzetben. modellek (ezért a gyalogos tartószerkezetek ilyen konfigurációs lehetőségeit megvalósító fő munkaterület a robotika , amely nem igényel személyt az autóban, és távolról vagy beépített fedélzeti számítógéppel vezérelhető cselekvési algoritmus).
A Walkerek nagyon népszerűek a sci -fiben , mint a földi járművek lehetséges példái (beleértve a katonai járműveket is), különösen az animékben és a mangákban , ahol aktívan használják őket a mecha-sentai műfaji jellemzőként . A kerekes és lánctalpas járművekhez képest a gyalogosokat fokozott terepjáró képesség jellemzi. A gyalogjárók létrehozásának fő problémája az ár és a hatékonyság aránya (beleértve a menetsebességet), valamint a kellően energiaigényes és egyben kompakt erőműforrások és a gyaloglábak nagy sebességű meghajtóinak hiánya. A fejlesztések azonban már folynak a teljes értékű járógépek létrehozására.
A szó mai értelmében vett első gyalogló megalkotójának P. L. Csebisev orosz tudós tekinthető , aki az 1860-1870 - es években . kísérleteket állított fel különféle konfigurációjú járószerkezetekkel [1] Azonban sem az akkori ipar, sem a tudomány nem igényelt ilyen eszközöket, és sokáig léteztek bizarr találmányok, játékok stb. formájában. Gyakorlati alkalmazásukról ipari ill. katonai feladatok nem jöhettek szóba. Az első racionalizálási javaslat a gyalogjárók katonai célokra történő használatára 1940-re nyúlik vissza, a második világháború kezdeti szakaszában , a Wehrmacht franciaországi sikerei , brit tudósok, az Allen & Co mérnöki vállalat alkalmazottai, A. Hutchinson és F. Smith egy ezer tonnás gyalogtank (1000 tonnás gyalogtank) létrehozását javasolta négy támasztószáron a német Panzerwaffe hatékony ellensúlyozására . Irányításukkal a cég mérnökei válogatást készítettek rajzokból és műszaki dokumentációkból a találmány ipari gyártásához. Egy sétáló tartály felfüggesztési rendszere elméletileg stabilitást biztosított számára a mozgás során egyenetlen felületen. A brit birodalmi hatóságokat a hadiiparban és a tudományban nem sikerült felkelteni ebben a projektben, és a tervet nem is a tervezett formában valósították meg, a hadügyminisztérium leállította a projekt finanszírozását a gyakorlatiasabb munkaterületek javára, és a tudósoknak csak sikerült tervezzen egy kísérleti prototípust egy kisebb gyalogos tankhoz (fegyverek nélkül), amely zoomorf nézetben, egyfajta forgó csípő- és térdízülettel (guruló combízület) rendelkezett, amelyet egy kábelrendszer vezérelt, amely összefonta a gép támasztó végtagjait és konvergált. a kezelői konzolt . A kezelő a karok és a lábak erejével irányította a gépet a karokon, illetve a pedálokon. Karok mozgatják az elülső végtagokat, pedálok - a hátsó végtagokat. A kezelő mechanikai erőfeszítéseit hidraulikus erősítők segítségével a támasztó végtagok hajlásaira vitték át . Az autó sikeresen mászott fel a dombokra, mint egy halom könyv [2] .
A sétálógépek fejlesztésének kezdete a háború utáni időszakban, az 1950 -es években tehető . 1954-ben az Egyesült Államok alapkutatási és kutatási programot indított olyan „természetes gépek” létrehozására, amelyek tervezésükben megvalósítják az élőlények mozgásának természetes formáit és módszereit . A dolgok nem léptek túl a rajzokon és az effajta vállalkozás technikai megvalósításának céltalanságának indoklásán. Az érintett tudományos intézmények közül a legtávolabbra jutott a Rutgers Egyetem , amelynek tudóscsoportja a gépészmérnöki tanszék vezetője, R. K. Bernard professzor vezetésével tulajdonképpen irányt szabott minden további, ezirányú munkának. A tudósok alaposan kidolgozták a biomechanikus meghajtás fejlesztésének elméleti oldalát, és tesztelték a gyalogló, futás, ugrás, vágtató, ugró és kúszó eszközök miniatűr modelljeit. A vizsgált formák közül a tudósok szerint a "levered vehicle" (levered vehicle) volt a legmegfelelőbb a különféle katonai feladatok ellátására, ugráló vagy gyalogló kivitelben. Ugyanakkor az ugrálógépet ismerték el ideális választási lehetőségnek, a tervező intézményeket arra kérték, hogy a közönséges szöcskéket vegyenek modellként a végtagok és mozgások másolásához az állatvilág képviselői között . Mindazonáltal azt is felismerték, hogy ez a lehetőség a legnehezebb a technikai megvalósítás szempontjából, hiszen minden bizonnyal további eszközöket igényel a repülési pálya korrigálása (ugyanazok a szöcskék rendelkeznek ehhez szárnyakkal, amelyek lehetővé teszik a repülési pálya korrigálását és a leszállási pontosság növelését, ill. a kenguruk a farkat használják), nem beszélve a támasztó végtagok dinamikus terheléséről a lökés és főleg a leszálláskor. Ezért annak ellenére, hogy az ugrálógépek sebességében és manőverezhetőségében jobbak voltak, mint a gyalogosok, az utóbbiakat a műszaki tanulmányozás szempontjából könnyebbnek ismerték el. A Michigani Egyetem Gépészmérnöki Kara a kar dékánja, Joseph Shigli professzor irányítása alatt kapott feladatot az ilyen gépek sebességváltó- és fogaskerekes modelljeinek kidolgozására . Valójában közvetlenül azelőtt, hogy prof. Shigli és tudóscsoportja tíz pontból álló taktikai és technikai feladatot tűzött ki, amely lényegében meglehetősen specifikus (10 pontból 8 felelt meg az élőlények mozgásának elveinek, és csak 2 volt egyértelműen mesterséges eredetű), mivel minden korábbi mű absztrakt jellegű volt . A University of Michigan csapata egy 16 ágból álló gépet készített, amelyet egy kezelő kézi vezérléssel vezérelt a gép szerkezetének hátulján található fülkéből. Ez a michigani prototípus és a prof. irányítása alatt végzett munka. Shigli rengeteg empirikus bizonyítékot adott a korábbi sétálógép-tervek megvalósíthatóságára/megvalósíthatatlanságára vonatkozóan. Kicsit később Shigli a The New Scientist című folyóiratban közzétette eredményeinek tömör összefoglalóját . Az 1960-as évek elején a motor forgási energiáját a támasztó végtagok transzlációs mozgásaivá alakító forgattyús mechanizmussal ellátott pókszerű sétálóeszközt a Detroiti Arsenal Land Locomotion Laboratoryja tervezett Warrenben , Michiganben [3] .
Mindazonáltal a fenti kísérletek mindegyike inkább nem megerősítést, hanem tudományos és gyakorlati téves elméletek és elképzelések cáfolatát célozta, és vagy kis forrásból, vagy önerőből valósították meg. Az Egyesült Államokban a járógépek (főleg zoomorf, négy- és hatlábú) létrehozásával kapcsolatos munka intenzívebbé vált az 1960-as évek közepén. és egybeesett az amerikai katonai beavatkozás felerősödésével Délkelet-Ázsiában a második indokínai háború során . Az Egyesült Államok fegyveres erőinek a trópusi és szubtrópusi erdőkben való hadműveletekre való felkészületlenségével kapcsolatban, amely a vietnami ellenségeskedés eszkalációjának kezdeti szakaszában derült ki , az amerikai hadiipar vállalkozásai rohantak kitölteni az azonosított hiányt, egymással versengve. egyéb fegyveres erők különböző típusú szárazföldi alkatrészeinek irányítását felajánlani szárazföldi és kétéltű járművek projektjeinek, amelyeket a hagyományos kerekes és lánctalpas járművekhez képest megnövekedett terepjáró képesség jellemez , ami lendületet adott a csigás légcsavaros gépek fejlesztésének , hajlékony alvázú gépek (rugalmas vázas járművek), csuklós járművek (csuklós járművek), ellipszoid kerekű gépek (ellipszis kerekes járművek), hernyóhajtás felfújható korcsolyapályákkal, légpárnás harci és szállító járművek , különféle repülő járművek és "repülő dzsipek" ", az egyéni légmozgás eszköze sugár- és csavarhúzással . Kapott fejlesztés és sétálók.
1964. április 21-én, a New York-i világkiállításon megnyílt az Egyesült Államok Hadsereg Mobilitási Minisztériumának a jövőbe tekintő pavilonja , ahol a szárazföldi erők mobilitását biztosító futurisztikus eszközök nyolc ígéretes koncepciója között vázlatok és festmények formájában. bemutatták a "Land-Walker" (Army Landwalker) sétálót négy támasztó végtagon ("láb"), négy emelőkaros manipulátorral ("karokkal"), a szállítási és logisztikai szolgálat tisztjei ismertették a kiállítás látogatóinak a munka irányait. az US Army Transportation Administration kutatóintézetei a jövőre és a meghatározott típusú gépek alkalmazási lehetőségeire [4] .
Az US Advanced Research Projects Agency (DARPA), mindenféle forradalmi ötlet hagyományos pártfogója, elindította az Agile programot (AGILE), amely számos, a kontinentális államokban tesztelt, nem szokványos meghajtási lehetőségekkel rendelkező járműprojektet finanszírozott . a Panama-csatorna amerikai katonai kontingens által ellenőrzött zónájában (tudható, hogy több mint harminc különböző hajtású jármű prototípusa ment át a teszteken, de nem tudni biztosan, hogy voltak-e köztük sétáló járművek minták ). A sétálók potenciális felhasználási területei közé tartozott a gerillaellenes tevékenységek , a meredek partokkal és gyors sodrással rendelkező vízakadályok erőltetése, valamint a hegyvidéki sziklás terepen való erőszakos felvonulás . Általánosságban elmondható, hogy az 1960 -as évek hangulata , az akkori tudományos és technológiai vívmányok széles körben elterjedt bősége kedvezett a katonai és nem katonai felszerelések fejlesztésének különböző forradalmi irányainak kibontakozásához - sem előtte, sem utána. abban az évtizedben a világtörténelemben semmi léptékben és terjedelemben hasonló nem történt. A tervezők technikai fantáziájának csak a gyalogos járművek valós lehetőségei (amelyek nagyon korlátozottak voltak), a meglévő gyártóbázis és a költségvetési ellenőrző szervek szabtak határt , amelyek kíméletlenül "feldarabolták" az ígéretes munkaterületeket, "kiütve" a finanszírozást minden ilyen jellegű projektet, és vissza kell vinni őket a papír tervezési szakaszába. Az innovátorok logikája , akik pénzügyi és gyártástechnikai indoklással szolgáltak az ilyen jellegű projektekhez, meglehetősen egyszerű volt, és az ilyen típusú berendezések nagy terepjáró képességére vonatkozó ítéletekre támaszkodott: [5] „Bizonyos tereptípusokon egy Az ötvendolláros ló jobban teljesít majd, mint egy negyedmillió dolláros tank.” [6]
Ennek az ítéletnek a technikai megvalósításával az volt a probléma, hogy a "mechanikus lovak" fémre fordításának lehetőségei nem voltak sokkal olcsóbbak, mint a tankok negyedmillió dollárért. Ráadásul a lánctalpas páncélozott járműveket gyártó harckocsigyárakból táplálkozó és a legmagasabb politikai körökhöz kötődő ipari lobbi semmi ürüggyel nem engedte behatolni a szövetségi költségvetés általa érintett szektorokba, így még a szóbeszéd sem a gyalogos katonai felszerelések elfogadása és tömeggyártása belátható időn belül nem ment. Ennek ellenére a General Electric ipari óriáscégnek sikerült monopolizálnia a gyaloglástechnika fejlesztési irányát (a General Electric, a General Motors , a Westinghouse saját ipari robotikai projektjeit hajtotta végre ) [7] , és számos fejlesztési megbízást kapott . Electronic Division, Pittsfield , Massachusetts . Ennek a folyamatnak a "motorjai" nagyrészt maguk a vállalat alkalmazottai voltak, akik hosszú ideig magánkísérleteket folytattak sétálókkal, amelyek fő ideológiai inspirálója Ralph Moshernek nevezhető, aki sok évet szentelt a munkának. ez a téma. A General Electricvel párhuzamosan Ronald Liston vezetésével egy saját „sétáló teherautó” projektjét fejlesztette ki Warrenben , az Egyesült Államok Hadseregének Páncélozott Igazgatóságának Mobilitási Rendszerek Laboratóriumában, a michigani Warrenben. . Ugyanakkor az említett tudós - Liston az Egyesült Államok hadseregének miniszterétől különdíjat kapott egy adott témában végzett kutatásért, a Michigani Technológiai Egyetem tudósaival együtt , amely hangsúlyozta e terület fontosságát és prioritását. kutatás a katonai vezetés számára [8] A munka azonban nem haladt túl azon, hogy a mérnökök életnagyságú fa maketteket és a Páncélos Igazgatóság egy befejezetlen prototípusát, valamint a General Electric egy prototípusát hozták létre. cég, amely átment a teszten, de nem ment termelésbe [6] [9] . Az 1970-es évek elejére. Az amerikai csapatok fellépése a vietnami háború katonai műveleteinek szárazföldi színterén kezdett elhalványulni, és átkerült az ellenség nagy közigazgatási és ipari központjaira irányuló légicsapások , valamint a saját hátukban végrehajtott taktikai repülési műveletek síkjába. Ilyen körülmények között a terepjárók szükségtelenné váltak, és szinte minden ilyen jellegű projekt, amelyet addig végrehajtottak, leállt, sok örökre. Ugyanebben az időszakban a szovjet kísérletek egyfajta víz alatti gyakorlati használatra szánt gyalogjáró létrehozása irányába korlátozódtak egy sor lakatlan, távirányítású járműre (információs és vezérlőkomplexum) „ Manta ”, amelyet az Óceánológiai Intézet fejlesztett ki. a Szovjetunió Tudományos Akadémiáján, és 1971-1973 között tesztelték. [tíz]
A rajzok, modellek és dokumentumfilm-híradók keretei maradtak, a sétatechnológia példái inspirálták a tudományos-fantasztikus írókat és az amerikai filmművészet alakjait, hogy beépítsék művészi munkáikba. A sétatechnológia újjászületése az Egyesült Államokban a Detente -korszak vége és a nemzetközi feszültség újbóli növekedése nyomán következett be az amerikai-szovjet konfrontáció következő fordulójában. A Ronald Reagan amerikai elnök által kezdeményezett Stratégiai Védelmi Kezdeményezés („Star Wars”) nyomán számos új elveken alapuló fegyverprojektet fejlesztettek ki. Többek között 1983 júliusában-augusztusában az Ohio Állami Egyetem Columbusban nem kevesebbet kapott, mint egy „ sétáló tank ” (walking tank) kifejlesztésére vonatkozó szerződést. A tudományos sajtó ezt az epizódot meglehetősen tréfásan kommentálta, hogy a katonai parancsnokság eleget látott a Star Wars ciklus filmjéből (ahol nagyon valósághű csatajelenetek voltak „ birodalmi sétálókkal ” két és négy lábon). A költségvetési források befektetésének oka ugyanaz volt, mint a szárazföldi járművek terepjáró képességének növelése, mivel a hivatal ragaszkodott ahhoz, hogy a Föld felszínének fele alapvetően járhatatlan a kerekes és lánctalpas járművek számára [11] . A sétatechnológia harmadik megszületése, amely ma már robotizált, kezelő nélkül, a harmadik világ országaiban végrehajtott amerikai katonai beavatkozás időszakára esett , de nem haladt tovább a kísérleti prototípusok létrehozásán.
A sétálógépek megalkotásának és széles körű bevezetésének hívei, különösen ugyanaz a Mosher, felismerve, hogy a felső vezetés figyelme visszavonhatatlanul elszállt, és megpróbálták feléleszteni a sétálók gondolatát, köztes és kombinált meghajtási lehetőségeket kínáltak: kerékjárást, hernyó-járó, séta-lebegő stb. e. A fenti opciók mindegyikében a gépnek volt fő- és segédmozgatója. A járóvégtagok segédmozgató szerepet kaptak, például puha, bizonytalan és viszkózus talajon való mozgásra, [12] viszkózus talajból magával a gép által történő önkivonásra, [13] vontatásra, tolásra és más egyéb tolásra. beragadt gépek, [14] stabil helyzetet biztosítva a gépnek egyenetlen talajon a fegyverek pontosabb célzásához és egyéb hasznos munkák elvégzéséhez, [15] további támaszpontok kialakítása a csövű fegyverek visszarúgási erejének kompenzálására, a rakomány tömege pedig be- és kirakodási műveletek során , [16] víz alatti katonai létesítmények és bázisok karbantartása során, [ 17] valamint egyéb szükségletekre mozgatták . Alternatív lehetőség volt a moduláris emelőszerkezettel (moduláris lábakkal) ellátott gépek, amelyek lehetővé tették a gépnek daru , vontató stb. funkcióit. Ebben a formában már nem gyaloglásról, hanem emelős gépekről volt szó, ahol a kar (s) ) különféle mechanikai munkákhoz , így a hordozógép mozgatásához is használható [18] . A fentebb már ismertetett tartószárakkal rendelkező gépek mellett javasolták a kerékjárók olyan változatait , ahol rugalmas független felfüggesztésű hosszirányú kerékpárokat alkalmaztak támaszként, a keréktárcsa tengelye körüli elforgatásával járva [19] .
Toló/traktor vontató
Stabilitásnövelő eszköz
Készülék a gép viszkózus talajból való eltávolítására
Rakétavető
Többcélú összeköttetés
Többcélú összeköttetés
M113 páncélozott személyszállító járulékos járóhajtással
Féllánctalpas daru
Lánctalpas daru
keréksétáló
Víz alatti sétáló
Az 1980-as évek második felében. A „ Martin-Marietta ” vállalatnak sikerült DARPA-finanszírozást bevonnia a következő programba az autonóm szárazföldi járművek létrehozására (Autonomous Land Vehicle Project) különféle típusú meghajtással [20] . Ebben az esetben „autonóm” alatt olyan robotgépeket értünk, amelyek kezelők és kabin nélkül működnek, teljesen autonóm üzemmódban egy programozott program szerint, vagy félautonóm üzemmódban a távirányító parancsai alapján . A program kezdeti szakasza az állatok mozgásának számítógépes szimulációja volt (Computer Simulation of Animal Navigation, CSAN), [21] melyhez speciális szoftver- és hardverkomplexumot fejlesztettek ki különböző típusú szimulált terepekkel [22] . Hogy a Martin-Marietta mérnökei meddig jutottak előre, egyelőre nem tudni.
A sétálógépek fejlesztésének főbb mérföldkövei a következők:
háttérA sétáló gépek egyik első megjelenése a tudományos-fantasztikus klasszikusok könyveiben történt: Jules Verne, a Gőzház című regényében, valamint HG Wells Világok háborújában (a „ harci állványok” kifejezés köznyelvvé vált) .
Robotika | |
---|---|
Főbb cikkek | |
Robot típusok | |
Figyelemre méltó robotok | |
Kapcsolódó kifejezések |