gov-civil-vilareal.ptA ciência do mundo real por trás dos robôs mecha de ficção científica e anime
>Seja um Stryder Titan de Queda do Titan , uma Unidade EVA de Neon Genesis Evangelion , ou um bom traje Gundam à moda antiga, mechas são o padrão ouro da tecnologia de ficção científica, junto com hiperdrives e sabres de luz. Agora que a altamente divulgada batalha de mechas MegaBots vs. Suidobashi finalmente caiu em nosso próprio mundo, com Eagle Prime representando os EUA e Kuratas lutando pelos japoneses, os mechs de batalha chegaram muito mais perto da realidade.
Embora esses mechas do mundo real se movessem mais como empilhadeiras geriátricas do que verdadeiros motores de destruição, Eagle Prime v. Kuratas foi a primeira luta de robôs gigantes do mundo e demonstrou alguns dos principais desafios tecnológicos enfrentados pela construção de mechas da vida real.
Aqui estão os grandes.
DE QUE O CONSTRUÍMOS?
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Olhando para Eagle Prime e Kuratas, você notará duas coisas: primeiro, eles não andam sobre duas pernas e, segundo, eles são muito, muito lentos. Acontece que o verdadeiro movimento bípede é incrivelmente difícil quanto maior (e mais pesado) algo se torna. Na verdade, pelo menos uma pessoa calculou os números e descobriu que um robô do tamanho de um Jaeger seria praticamente impossível. Um engenheiro chamado JJ Duncan diz o seguinte:
'Nenhum material conhecido seria capaz de suportar o estresse de tanta atividade no robô, especialmente nas juntas ... Liga de aço de alta resistência tem uma resistência final de 760 MPa (megapascais) e a fibra de carbono tem uma resistência final de 6.370 MPa. Mas se um robô está socando um monstro, pulando e correndo, as forças G criadas são grandes números. '
De acordo com Jekanthan Thangavelautham , um associado de pós-doutorado em robótica no MIT, o material de construção de um mech será um dos maiores obstáculos a serem superados porque qualquer material forte o suficiente para permitir que um robô gigante seja hábil e ágil será muito pesado e rígido para puxá-lo desligado. No entanto, ele diz que a substância berílio seria uma opção potencial, assim como titânio e plástico reforçado com carbono.
Crédito: Cartoon Network
Você pode pensar que Evangelion teve a ideia certa: não construa robôs, crie humanos gigantes e adapte-os com peças robóticas, como uma de aqueles exoesqueletos robóticos os militares estão experimentando. O corpo humano é realmente um excelente design para lidar com terrenos acidentados e carregar pesos pesados, mas o problema não é o design, são as proporções.
De acordo com Space.com , conforme a altura dobra, o peso aumenta oito vezes, e conforme o tamanho e o peso aumentam, a quantidade de energia para mover tudo aumenta exponencialmente. Este é na verdade um dos princípios que limitaram o crescimento dos dinossauros, de acordo com Andy Ruina, um professor de robótica da Universidade Cornell: 'Quando [os dinossauros] ficaram maiores, eles tiveram mais dificuldade em arrastar seu próprio peso. É um pouco contra-intuitivo - você pensaria que iria se equilibrar, mas não equilibra.
COMO PODEMOS ENERGIZÁ-LO?
Se a questão dos materiais de construção puder ser superada, o próximo grande desafio será o poder. A menos que os robôs estejam andando com longos cabos umbilicais como uma unidade EVA, eles vão precisar de uma fonte de energia que seja poderosa e relativamente pequena. De acordo com Thangavelautham:
'Reatores de fissão portáteis são usados para alimentar porta-aviões, mas eles ainda precisam ser miniaturizados e a densidade de potência significativamente melhorada para que esses robôs simplesmente andem ... Fontes de energia exótica são o principal desafio e a tecnologia inovadora que pode fazer esse tipo de coisa alcançar a realidade. '
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Por 'energia exótica', Thangavelautham significa energia nuclear ou matéria escura. Mas mesmo se encontrarmos uma fonte de energia que possa fazer o trabalho pesado, podemos não ter a tecnologia para realmente executar o trabalho pesado. Em uma entrevista com o Gizmodo , Daniel Wilson levantou um grande problema de engenharia: 'Não sei como um atuador seria capaz de manter uma estrutura tão gigante em pé com vento forte, muito menos movê-la com destreza suficiente para andar.'
Até mesmo levantando o braço de Jaeger paralelo ao chão seria uma luta devido à incrível quantidade de torque necessária: cerca de 81 milhões de libras-pés. Para efeito de comparação, os sistemas hidráulicos mais poderosos do mundo só podem produzir cerca de 1,3 milhão de libras-pés.
De uma perspectiva prática, robôs gigantes são grandes demais para seu próprio bem.
COMO DEVEMOS CONTROLAR ISSO?
Deixando de lado as armadilhas da construção, a maioria dos mechs depende de algum tipo de conexão neural entre o piloto e o robô: da costa do Pacífico tem seu sistema de deriva, Queda do Titan tem ligações neurais, Evangelion tem sua taxa de sincronização e Gundams tem direito no nome (pensei que depende do cânone) - G eneral você nilateral N euro-Link D ispersivo PARA utonômico M aneuver.
Pode soar como ficção científica, mas a Neurable, empresa iniciante de Boston, já está trabalhando na capacidade controlar a tecnologia apenas com pensamentos , e tem mesmo demonstrei um jogo de realidade virtual chamado Despertar isso é completamente controlado pelo pensamento. Emparelhado com jogos como O Projeto Iota , onde você pilota um mecha VR por meio de um fone de ouvido, controlando um robô de dez andares de altura apenas com sua mente começa a soar bastante factível.
O conceito de ligações neurais fica ainda mais verossímil quando você descobre que a Universidade da Califórnia criou uma máquina que pode traduzir ondas cerebrais em palavras e até frases completas. Obviamente, os dispositivos Neurable e da University of California requerem eletrodos presos ao crânio, então um piloto precisará usar um capacete - assim como fazem na ficção científica.
Você pode se perguntar como uma única pessoa pode coordenar os movimentos de um robô inteiro, uma vez que da costa do Pacífico afirma que é muito complexo para uma mente lidar, mas acontece que andar e se mover é realmente muito fácil. De acordo com um jornal por Robin R. Murphy, '... locomoção está se tornando uma das funções mais fáceis de delegar totalmente a um robô.'
O segredo, diz Murphy, são os CPGs, ou 'geradores de padrão central', um mecânico biológico encontrado na maioria dos animais com pernas que lhes permite coordenar o movimento de seus pés. Cientistas têm usado CPGs artificiais para fazer robôs andarem desde os anos 80, e o Boston Dynamics 'Atlas tem até foi mostrado navegando em terrenos difíceis por si próprio.
QUANTO ISSO CUSTARIA?
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A questão final é quanto dinheiro o mundo terá de gastar para que isso aconteça. Com cerca de 20 pés de altura e 28 toneladas (no caso de um modelo Atlas ), os Titãs de Queda do Titan não são muito diferentes do Eagle Prime, o robô carro-chefe da Megabot. Eagle Prime tem o perfil de um tanque leve, um carro de corrida e uma aeronave militar, todos misturados: ele tem um motor V8 com 340 cavalos de força, é capaz de exercer 4.600 lb. pés, sua pressão hidráulica é de 4.000 psi e rasteja em uma serra mecânica personalizada faixas.
A águia Prime levou $ 2,5 milhões para construir , enquanto sua contraparte japonesa, o Kuratas, era anteriormente vendendo por cerca de US $ 1 milhão . Enquanto isso, o tanque principal de batalha AMX-56 Leclerc da França, o tanque mais caro do mundo, custa cerca de $ 12,6 milhões . Para algo como os mechs de pequena escala de Titanfall, podemos esperar que custem dezenas de milhões.
Mas e quanto a uma unidade Jaeger ou EVA, que pode ter de 60 a 80 metros de altura? Para envolver nossas cabeças em torno de uma máquina desta escala, uma boa comparação pode ser o novo USS Gerald Ford , a Porta-aviões mais recente da Marinha . Ele pesa 90.000 toneladas, tem cerca de 1.106 pés de comprimento e, como um Jaeger, o porta-aviões é movido a energia nuclear. O Gerald Ford custou US $ 13 bilhões para construir, o que nos dá uma estimativa aproximada da quantidade de dosh necessária para nos defender do kaiju. Enquanto isso, o SciencePortal analisou alguns números e descobriu que a criação de um Gundam a partir do zero (incluindo materiais e computadores) custou cerca de $ 725 milhões .
CONCLUSÃO
da costa do Pacífico diretor Guillermo del Toro uma vez dito , 'Há algo em ter algo muito, muito grande, destruindo um monte de pequenas coisas.' $ 700 milhões e uma sequência depois, parece que ele estava certo - há algo sobre assistir um robô gigante cometendo atos cataclísmicos de danos à propriedade que trazem alegria a milhões.
Agora, se pudéssemos canalizar esse dinheiro para P&D, poderíamos ser capazes de fazer a coisa real.
