Техника - молодёжи 2005-02, страница 24
TOP SCIENCE роботы Ланс УЛАНОФФ БИОМЕХАТРОННЫЙ ЧЕЛОВЕК Быстрее, лучше, сильнее: теперь не только в кино. Теперь не только в фантастических фильмах типа Robocop и Bionic Showdown: The Six Million Dollar Man and the Bionic Woman возможно появление «бионических людей». В настоящее время мечты фантастов получают прочную основу. В лабораториях в разных концах Соединенных Штатов ученые работают над робототехнологией, расширяющей возможности человека и известной как биомехатроника (biomechatronics), — иными словами, пытаются объединить биологический организм и машину. Освоив работу уборщиков, как, например, iRobot Roomba, и сферу развлечений, как Sony AIBO, отдав должное военным специальностям (iRobot Packbot) начали «приживаться» на человеческом теле. В лаборатории Media Lab Массачусетсского технологического института (MIT) в Кембридже доцент Хью Херр возглавляет группу биоме-хатроники, уже в течение пяти лет проектирующую активный ортопедический аппарат «лодыжка-ступня» (Active Ankle-Foot Orthosis, AAFO). Этот пластмассовый робот с двигателем, микропроцессором и источником питания может вернуть движение парализованной ноге. В отличие от протеза, этот ортопедический ап парат не заменяет отсутствующую конечность. Ус-тройство AAFO массой 1,4 кг покрывает ногу от колена до пальцев ног и вос-станавл и -вает естественные дви-гательные функции. В бу дущем, вероятно, он поможет нарастить возможности здорового тела. На другом побережье Roomba -США, в Калифорнийском университете в Беркли, лаборатория робототехники и инженерной психологии (Robotics and Human Engineering Laboratory) работает над экзоскелетом нижних конечностей человека (Berkeley Lower Extremity Exoskeleton, BLEEX), роботом, который надевается на ноги и помогает при переноске тяжелых грузов на большие расстояния. В устройстве используются датчики, электромеха Экзоскелет нижних конечностей человека BLEEX нические приводы, объединенные вычислительной сетью, моделирующей движения идущего человека и обрабатывающей сложные алгоритмы расчета движений экзоскелета. Руководитель проекта профессор университета Беркли Хомаюн Казеруни утверждает, что прототип устройства позволяет переносить груз массой около 36 кг в специальном рюкзаке. «Вы просто идете, и робот идет вместе с вами»,- говорит ученый. Устройство, проектирование которого финансируется Агентством перспективных исследований МО США (Defense Advanced Research Project Agency, DARPA), будет особо полезно военным, пожарникам и спасателям. Пройдет несколько лет, прежде чем оба устройства найдут коммерческое применение, и их внедрение потребует больших затрат. Но Херр уверен, что будущее за устройствами, расширяющими возможности человеческого тела: «В предстоящее десятилетие появятся усилители для человеческого корпуса, которые увеличат силу и выносливость человека. Мы увидим новые бесколесные транспортные средства, дополняющие наши собственные конечности, с помощью которых можно будет передвигаться по сильно пересеченной местности с малыми затратами и очень эффективным расходованием энергии. Я предполагаю, что в не робот-уборщик которых ситуациях люди начнут отказываться от колес, так как их собственные ноги, усиленные техническими приспособлениями, окажутся значительно удобнее». Кейд МЕЦ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ КОЖА Шестое чувство, а также седьмое и восьмое... Когда-нибудь в будущем специальное устройство слежения будет предупреждать родителей младенца не только о громком плаче в детской. Благодаря сотням крошечных беспроводных датчиков, закрепленных на одежде ребенка, вы сможете получать информацию о малейших изменениях температуры, пульса и о движении малыша. Если у него лихорадка или ему трудно дышать, вы узнаете об этом спустя несколько секунд. Исследователи университета штата Техас в Арлингтоне Зейнеп Селик-Батлер и Дональд Батлер прошли большой путь к созданию всеведаю-щего монитора состояния младенца. Как и другие ученые, занятые проектированием гибких компьютерных микросхем, эта супружеская пара работает над гибкими микродатчиками, миниатюрными устройствами, достаточно податливыми, чтобы их можно было вшить в оконные занавески и обычные предметы одежды. При этом они настолько интеллектуальны, что обнаруживают малейшие изменения в окружающей среде. «Мы следили за всеми работами по конструированию транзисторов и светодиодов на гибких подложках, — говорит Дональд Батлер, — и решили разместить на гибкой подложке и датчики». Они назвали свой проект Smart Skin (интеллектуальная кожа) и уже продемонстрировали прототип для слежения за изменениями температуры тела, предполагая в скором будущем создать устройства, реагирующие на разнообразные иные стимулы. «Мы планируем смоделировать способность кожи, — рассказывает Зейнеп Селик-Бат-лер, — реагировать на прикосновение и иное давление». Ее муж считает, что в будущем удастся построить датчики для мониторинга изменений в потоке воздуха, которые предупредят, например, об открытом окне или утечке газа. Основа прототипа — гибкая полимерная подложка, которая выдерживает температуру до 400°С. В данном случае микродатчики изготавливаются из оксида иттрия, бария и меди, материала, чувствительного к инфракрасному излучению. Датчики могут размещаться в разных местах и отслеживать различные параметры. Вшитые в форму солдата, они смогут обнаруживать токсичные химические вещества или бактерии, переносимые по воздуху. Датчики, имплантированные непосредственно под кожу диабетику, будут контролировать уровень инсулина ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ 2' 2 0 0 5 22 |
