Бионика

Категория:
Роботы в промышленности


Бионика

В 1960 г. военно-воздушные силы США провели первую конференцию по бионике. Этот термин был придуман доктором Гансом Эстерайхером для обозначения новых технологических устройств в соответствии с принципами проектирования, наблюдаемыми в биологических организмах. С тех пор термин получил широкое распространение. В действительности, хотя протезы (заменяющие отдельные органы человека) и не достигли уровня сложности, изображаемого в научно-фантастических фильмах, тем не менее некоторые из них весьма совершенны.

Все более сложными и похожими на естественные органы становятся, в частности, протезы конечностей, а движения искусственных рук обычно управляются волевым усилием. Электрические сигналы от мышц культи заставляют функционировать соответствующий рабочий орган. Чем сильнее сокращается мышца культи, тем быстрее приходит в движение протез и сильнее его захват. В некоторых из них усилие определяет в обратной связи руки пропорциональный сигнал к срединному нерву, а уровень покалывания, которое чувствует человек, пропорционален сжатию, которое он оказывает. Хотя такие системы никоим образом не относятся к ро-бототехническим, несомненно, что схожесть технологии, используемой как в бионике, так и в робототехнике, делает их очень близкими родственными областями.

Областью, близкой к конструированию протезов, является ортотика, буквально «коррекция исправленных частей». Шагающие машины представляют собой аппараты, которые, подобно искусственным конечностям, все больше становятся «роботоподобными». Созданы экспериментальные аппараты — экзоскелетоны, которые в конечном счете позволяют ходить парализованным. Такие системы работают хуже, чем органы нормального человека. Но в прошлом различные образцы этих аппаратов были сделаны и для того, чтобы попытаться увеличить силу здорового человека. Одним из наиболее известных по печати примеров был «Хардимэн» фирмы «Дженерал электрик». Он был сделан в 1968 г. для выполнения таких задач, как складирование и другие производственные работы, извлечение, погрузка бомб и работа в удаленных зонах. Затянутый ремнями в аппарате человек мог без усилий поднимать несколько сот килограммов. Однако сложность управления не позволила системе получить распространение.

Вероятно, есть одна область бионики, которая, по-видимому, соединится, наконец, с теорией управления роботами,— это работа, выполняемая Джеральдом Петровским в Государственном университете в Дайтоне (штат Огайо). Петровский с успехом экспериментирует, возвращая способность двигаться парализованным конечностям, используя микропроцессоры для искусственного возбуждения двигательных нервов конечностей (попытки непосредственно возбуждать мышцы требуют более высокого электрического напряжения, а помещенные на кожу электроды вызывают жжение и раздражение). Изучение структуры импульсов и работы мышц, вызывающих данное движение тела, позволило переводить эту информацию в программу компьютера, который в свою очередь может возбудить парализованную конечность.

В 1982 г. одному парализованному добровольцу удалось сделать первые шаги с помощью новой техники. Очевидно, для того чтобы действительно ходить свободно, используя этот подход, требуется, чтобы датчики были прикреплены к узлам так же, как это сделано у эквивалентного двуногого робота. Проблемы управления тоже очень похожи. Исследования, проводимые в пограничных областях между чисто биологической и чисто технической системами, показывают, что в действительности таких границ фактически не существует.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум