Практика многократно свидетельствует, что без обитаемых систем в океанских глубинах обойтись невозможно. Вот еще пример.
      В 1976 году вслед за катастрофой "Трэшера" американские летчики "потеряли" у берегов Испании ни много ни мало водородную бомбу! Глубина в этом районе достигает почти километра. Бомбу нашли и извлекли на поверхность с помощью двух различных аппаратов.
      На первом этапе, при обнаружении бомбы, был необходим эффект присутствия человека, то есть нужен был обитаемый аппарат. Честь найти водородную бомбу выпала на долю океанографического аппарата "Элвин". Систематический осмотр дна в предполагаемом районе нахождения бомбы в конце концов привел к успеху. Но работа эта оказалась весьма сложной.
      Экипаж "Элвина", обнаружив бомбу, поднялся, чтобы сообщить об этом, а погрузившись вторично, не нашел ее и вынужден был вновь начать поиск в лабиринте камней, неровностей и наносов.
      Наконец положение бомбы было зафиксировано.
      Но своей одной рукой "Элвин" не мог ни взять ее, ни присоединить к ней трос для подъема. И даже если бы размеры захвата позволили ему ухватить бомбу, он все равно не смог бы ее поднять из-за недостаточной грузоподъемности.
      Этап поиска благополучно завершился, а чтобы поднять бомбу, пришлось использовать уже не обитаемый, а телеуправляемый полуробот.
      За несколько лет до происшествия с бомбой был построен аппарат для подъема с морского дна учебных и экспериментальных торпед и ракет. Он работает "на привязи", оснащен механической рукой - захватом, телекамерой, осветительной аппаратурой. Этот полуробот водоплавающий. Такие свойства придает ему набор баллонов, укрепленных на аппарате и подобранных по весу так, что аппарат в воде находится в положении безразличного равновесия. Автономное его перемещение обеспечивается тремя винтами, получающими вращение от специальных электродвигателей.
      Длинный кабель, позволяющий ему опускаться на большие глубины, выполняет множество функций энергетического и информационного характера. По нему передается энергия, необходимая двигателям, телевизионное изображение на пост управления, управляющие сигналы с пульта управления.
      Способ работы этого аппарата сводится к следующему. При каждом погружении он нацеливается на взятие совершенно определенного объекта. Его задача состоит только в том, чтобы, найдя объект, выдвинуть необходимым образом захват и замкнуть его на объекте: непосредственно процедурой вытаскивания он не занимается. Захват, замкнувшийся на объекте, остается на нем в виде ошейника и отсоединяется от аппарата.
      Ошейник соединен с подъемным тросом, уходящим на надводный корабль-матку, обслуживающий аппарат и вытаскивающий схваченный объект.
      Ко времени "эпопеи" с водородной бомбой этот аппарат уже успел выудить из морских глубин 37 ракет и торпед. Подъем водородной бомбы увенчал его успехи и послужил толчком к постройке ряда специализированных аппаратов подобного назначения.
      Покорение глубин океана связано с необходимостью решать сложные инженерные задачи самого различного характера. Для этого необходим обширный парк самых различных машин, полуроботы обоих кланов - обитаемые и телеуправляемые.
      Мы все время подчеркивали то общее, что можно уловить в полуроботах океанских и сухопутных. Но, конечно, имеются и специфические проблемы для тех и других, навязываемые средой их обитания.
      Для океанских, например, одна из важнейших проблем связана с техникой погружения. Как быстро и безопасно добраться до нужной глубины? Как добиться, чтобы в процессе погружения и работы на глубинах корабль не терял равновесия? Как согласовать прочность и плавучесть корабля? Как обеспечить удобное положение аппарата по отношению к рабочему объекту?
      Сделать это можно по-разному. Уцепиться за объект манипулирования; либо выполнить задание, паря в воде над объектом; либо, наконец, стать непосредственно на дно (есть и такие аппараты). В каком случае какой из этих трех возможных способов предпочтителен?
      От успешного решения этих проблем зависит эффективность применения глубоководных полуроботоз, их способность быстро и точно двигаться, занимать удобные положения, работать механическими руками.
      Про океанское дно люди сегодня знают, вероятно, немногим больше, чем двести лет назад они знали про сушу, про географию материков, про их фадру и фауну, про содержимое их недр. Сейчас наступил момент, когда наука и техника уже проникают в океан. Широкое освоение его богатств сопряжено с большими трудностями. Но трудность трудности рознь! Есть трудности, с которыми может справиться только фантаст, точнее, фантазер. А есть трудности, что преодолеваются в ходе научно-технического прогресса. Трудности освоения океана - трудности именно такого рода. Цепная реакция здесь неизбежна. Роботы будут работать в подводном царстве.
      ПОЛУРОБОТЫ В КОСМОСЕ
      17 ноября 1970 года реактивный "ковер-самолет"
      доставил на Луну автоматическую станцию "Луна-17".
      "Луноход-1", установленный на посадочной ступени этой станции, по команде с Земли съехал на поверхность Луны и приступил к выполнению программы исследований.
      Его экипаж жил и работал на Земле в привычных условиях и вместе с тем неделя за неделей, месяц за месяцем "объезжал" намеченные участки лунной поверхности, останавливаясь в случае необходимости на долгое время. Эти остановки не оборачивались для экипажа изнурительным бездельем и не требовали особых мер для его жизнеобеспечения. Как в этом случае не признать, что у телеуправляемых аппаратов уже сейчас есть ряд существенных преимуществ по сравнению с обитаемыми? А в будущем?
      Некоторым ориентиром при попытке ответить на этот вопрос может служить то соображение, что технические средства все время совершенствуются, расширяются их возможности и т. д. В силу этого эффект их использования, вероятно, будет приближаться к тому эффекту, который достигается при непосредственном присутствии оператора на месте событий.
      Создание орбитальных и лунных станций из области научной фантастики перешло в область сложных, но вполне реальных научных и инженерных задач. И уже сравнительно давно стало ясно, что для их решения должны будут использоваться манипуляторы и роботы самых различных типов и назначений.
      Искусственные небесные тела - спутники и орбитальные станции - это технические объекты, системы механизмов и устройств, нуждающиеся, как любые другие машины и механизмы, в управлении, контроле, ремонте, обслуживании. Три способа удовлетворить эти нужды уже использованы в космической технике.
      Один из них состоит в том, что все действия приборов и систем, порядок их работы, время включения и выключения заранее запрограммированы и выполняются автоматически. С момента запуска в космос спутник начинает жить своей собственной жизнью - он отделен от человека, не требует никаких забот, кроме тех, что связаны, например, с получением от него полезной информации.
      Второй способ основан на применении специализированных систем управления, по схемам действия подобных кнопочным системам. Нажатие кнопок на пульте управления наземной станции влечет за собой заранее оговоренный конструкцией системы результат:
      переориентацию спутника в пространстве, переключение электронных блоков и т. д. Это типичная телеуправляемая система.
      Наконец, третий способ состоит в том, чтобы сделать спутник обитаемым, поместив в него космонавта.
      Мы уже знаем, что чем шире и активнее в работе системы участвует человек, тем более четкой и функционально богатой она становится.
      Три типа спутников постоянно или время от времени циркулируют в околоземном пространстве - автоматические, телеуправляемые и обитаемые. И такого же типа орбитальные спутники составят еще один важный этап на пути овладения космосом.
      Но когда речь идет о поддержании или восстановлении работоспособности спутников и орбитальных станций, когда обсуждаются устройства и принципы действия аппаратов, которым эти работы предстоит выполнять, автоматические системы не рассматриваются.
      Сегодня для этих целей считается возможным применять только обитаемые или телеуправляемые аппараты, которые по идеям, заложенным в их конструкции, подобны сухопутным и глубоководным полуроботам.
      Подобны по той простой причине, что все это "семейство" призвано работать в условиях, недоступных человеку, или, как часто пишут в специальной литературе, в экстремальных условиях.
      При создании космических аппаратов добавляются еще две трудности, обусловленные невесомостью и колоссальными расстояниями, на которые необходимо передавать всю информацию, сигналы управления, сигналы обратной связи.
      Как уже говорилось в первой главе, таких аппаратов сейчас не существует в натуре, но рисунки, чертежи, проекты, хотя они публикуются очень скупо, все-таки дают представление о том, какими путями идут мысли конструкторов.
      Космическое такси - такое название они дали обитаемому аппарату, предназначенному для обслуживания и ремонта спутников и космических станций. Это своеобразная капсула, рассчитанная на одного оператора, как бы "костюм" космонавта. Она имеет достаточно жесткую конструкцию, позволяющую снаружи прикрепить к ней небольшие ракетные двигатели и пять механических рук. Размеры этого аппарата достаточны, чтобы внутри его устроить пост управления этими руками и двигателями, используемыми для движения в космосе и сближения с обслуживаемым объектом.
      Космическая станция может служить базой, гаражом для нескольких таких такси, где их операторы будут проводить свободное от работы время. А в рабочее время они будут обслуживать, ремонтировать, собирать и разбирать, заменять части и узлы спутников связи, метеорологических спутников, телевизионных спутников и т. п.
      Конструкторы не питают надежды, что аппарат в условиях невесомости и абсолютного вакуума сумеет, сблизившись с объектом, парить над ним. Три руки пятирукой капсулы предназначены для того, чтобы она ими могла надежно прикрепиться к объекту. Две другие руки, обладающие каждая семью степенями подвижности, предназначены для выполнения всех необходимых работ.
      Космическое такси, как вы, вероятно, уже догадываетесь, имеет опасного конкурента - телеуправляемую систему. Опять все те же соображения! Обитаемый аппарат требует помещения для оператора, специальных устройств жизнеобеспечения.
      А телеуправляемый аппарат можно вывести на орбиту и оставить его там всегда готовым к работе.
      Его оператор или операторы, а также другие специалисты будут работать, отдыхать, есть и спать в обычных условиях. Такой аппарат - это сравнительно небольшая платформа, нагруженная оборудованием и системами телеуправления, "экипированная" двигателями и механическими руками, - по расчетам конструкторов, можно спроектировать, чтобы его вес не превышал 250 земных килограммов.
      Но как все-таки быть с эффектом присутствия?
      Ведь каждому ясно, что живые "телекамеры" могут увидеть намного больше и намного лучше любых технических устройств, и люди - обладатели этих телекамер - во многих случаях используют увиденное гораздо быстрее и эффективнее, чем это сделает земной экипаж телеплатформы. Соревнование между обитаемыми и телеуправляемыми системами продолжается.
      СТОПОХОДЯЩИЕ
      СДЕЛАЕМ ОДИН ШАГ
      Наш далекий предок таскал грузы на собственном горбу. Взвалив на спину тушу убитого зверя, он нес ее на стоянку, обходя валуны, пробираясь между деревьями, увязая в песчаных, илистых, заболоченных почвах, взбирался на крутые откосы, горы и скалы. Грубо оценивая его возможности, считают, что за день он мог перенести груз, равный его собственному весу, на расстояние 10-45 километров.
      Транспортные возможности значительно выросли, когда человек догадался использовать для этой цели животных. Грузоподъемность вьючного животного примерно втрое превышает возможности человека при не слишком большом увеличении дальности перевозок Но оно не умеет так ловко, как человек, карабкаться по крутым склонам, продираться сквозь лесную чащу.
      Около 6 тысяч лет назад человек изобрел колесо.
      Колесная повозка по сравнению с вьючным животным чуть не в десять раз увеличила возможность перемещать грузы, однако при этом приходилось тщательно выбирать путь движения. Даже небольшие и совсем несложные для человека препятствия оказывались для повозки непреодолимыми; понадобилась искусственная дорога. Усовершенствование экипажей, повышение их скоростей требовали улучшенных дорог; улучшенные дороги открывали путь к усовершенствованию экипажей. Изобретение железной дороги привело к тысячекратному увеличению объемов перевозимых грузов и дальности их перевозок.
      Сегодня автомобили и поезда пересекают сушу во всех направлениях, и складывается впечатление, что "на колесе" можно проехать куда угодно. Наивность такого взгляда становится очевидной, если вспомнить, какие гигантские пространства до сих пор непроходимы для обычных транспортных средств. А в последние годы ведутся исследовательские и конструкторские работы, имеющие целью создать экипажи, которым предстоит двигаться по поверхности других планет.
      В первую мировую войну появился гусеничный ход.
      Гусеничные машины наряду с колесными вошли в строй и широко используются в мирное время в условиях бездорожья. Представление о том, насколько гусеничный ход эффективнее колесного, дают следующие числа: при движении по мягкой почве удельное давление на почву у гусеничной машины в 7-8 раз меньше, чем у колесной, а мощность, необходимая для передвижения, в пересчете на единицу веса в четыре раза меньше. Казалось, оптимальное решение найдено, ничего лучше гусеничного хода для бездорожья не придумаешь!
      А между тем поиски продолжаются. Одно из направлений этих поисков привело к шагающим машинам - педипуляторам, приблизительно воспроизводящим движения нижних конечностей человека, стопоходящего животного. Создано много различных конструкций таких машин, использующих для передвижения принцип шагания вместо обычного перекатывания. Интерес к ним возник уже давно Достаточно сказать, что теорией стопоходящей машины занимался еще в прошлом веке выдающийся русский математик П. Чебышев.
      Какими соображениями руководствуются ученые и инженеры, обращаясь к шагающим машинам? В чем же иногда проявляются преимущества машин этого типа перед колесными и гусеничными?
      При передвижении по неприспособленной поверхности принцип шагания позволяет при каждом шаге выбирать место, наиболее удобное, чтобы ступить ногой.
      Колесная и гусеничная машины оставляют за собой не пунктирный след стопы, а непрерывную колею, они не умеют переступать, перешагивать, и их нельзя этому научить. Глубокий след, остающийся за колесом или гусеницей, - результат уплотнения почвы - процесса, неизбежно связанного с затратой большого количества энергии. Стопа шагающей машины, как и стопа человека, тоже вдавливается в мягкую почву, и такое движение тоже сопряжено со значительным расходом энергии, однако опыты свидетельствуют, что расход ее меньше, чем у колесных и даже гусеничных машин.
      Наряду с этими преимуществами шагающим машинам свойственны серьезные недостатки. Колеса и гусеницы машин движутся непрерывно, равномерно. Ноги же шагающей машины по отношению к ее корпусу, как и ноги человека по отношению к туловищу, движутся очень сложным образом. Поддержание такого двих:ения требует затраты сравнительно большой энергии, при убыстрении его темпа быстро растут инерционные нагрузки. Шагающая машина не может и никогда не сможет двигаться со скоростью, хоть сколько-нибудь приближающейся к скорости колесной машины, это исключает целесообразность ее применения для движения по дорогам. Конструкция ноги шагающей машины, как и живой ноги, всегда оказывается сложной, она включает несколько подвижных сочленений, каждое из которых нуждается в независимом приводе.
      Недостатки стопохождения - неизбежная плата за маневренность и подвижность. Человек легко и быстро поворачивается вокруг вертикальной оси, может прыгать на одной или двух ногах по ровной и неровной поверхности, по ступеням лестницы, не поворачиваясь, отходить назад или в сторону, может приседать, менять походку, переходить на бег, переступать и перепрыгивать. Удивительные возможности этого способа персдвижения - вот что направило поиски инженеров, ученых и конструкторов в область стспохождеппя.
      Изучались и изучаются способы передвижения, используемые различными животными и насекомыми, движущимися шагом, бегом и рысью, галопом и прыжками.
      Поначалу движение прыжками казалось наиболее предпочтительным. Механизм прыгающей машины сравнительно прост: два неуравновешенных груза, вращающихся в противоположные стороны, развивают периодическую силу, действующую вдоль некоторой оси.
      Направлением действия силы легко управлять путем дополнительного поворота грузов. Под действием периодической силы площадка, на которой установлены грузы и приводящий их во вращение двигатель, может прыгать вперед или назад; меняя скорость вращения грузов, можно регулировать длину прыжка. Все бы хорошо, но...
      Кузнечик, оттолкнувшись от земли, крылышками поддерживает в полете равновесие и меняет направление и скорость движения, выбирая точку приземления.
      Кенгуру для этих целей использует хвост. Прыгающую машину при сколько-нибудь большой длине прыжка тоже надо было бы снабдить устройствами стабилизации и управления, чтобы она не кувыркалась в полете.
      Может быть, это и можно сделать, но тогда от ожидаемой простоты конструкции не останется и следа.
      Кроме того, чем выше и дальше прыжок, тем сильнее удар о землю; и чтобы спасти груз и машину от поломок, экипаж от увечий, ее нужно снабдить амортизацией, сравнимой с той, какую обеспечивают задние ноги кенгуру или кузнечика, блестяще приспособленные не только для отталкивания, но и для приземления.
      Поэтому движение прыжками осталось уделом некоторых конструкций механических трамбовок, медленно перемещающихся но обрабатываемой поверхности.
      Чем отличается бег от ходьбы? При ходьбе все время хотя бы одна из ног находится в контакте с землей, а во время бега опорные периоды чередуются с безопорными; чем шире шаг, тем длиннее безопорный период. Бегущий человек не задумывается над тем, как поддерживать равновесие тела, как ускорять и замедлять бег, переходить на шаг, удлинять или укорачивать его, - все это он делает "автоматически". Но вот если попытаться построить машину бегающей, движущейся рысью или галопом, то над этим вопросом придется серьезно задуматься. Пока, насколько нам известно, дальше размышлений на эту тему никто не пошел.
      Дорога поисков привела к машинам, передвигающимся не бегом или галопом, а неторопливым шагом.
      И тут возникает немало вопросов, связанных с попыткой в полном объеме воспроизвести походку стопоходящего существа. Чтобы в этом убедиться, поставим левую ногу немного впереди правой и затем сделаем всего лишь один шаг. Проследим, с какими действиями этот шаг сопряжен.
      1. Прежде всего начинает двигаться туловище так, что центр тяжести тела перемещается вперед и немного влево, его вес переносится на левую ногу.
      2. Правая нога начинает сгибаться в тазобедрелном и коленном суставах. Вот уже правая пятка оторвалась от земли, оттолкнулся правый носок, сообщив телу движение вперед.
      3. Теперь правая нога в воздухе. С разными угловыми скоростями сгибаются ее бедро и голень так, что, когда она оказалась впереди левой ноги, бедро и голень уже вытянулись в прямую линию и скорость их замедляется к моменту касания правой пяткой земли.
      4. А движение тела продолжается, и в момент, когда правая пятка коснулась земли, его тяжесть начинает переносится на правую ногу (вперед и немного направо).
      Так в грубых чертах и очень приблизительно выглядит механизм одного шага. Он сопряжен со сложнейшими движениями рук, туловища и головы. Причем все части человеческого тела движутся в различных направлениях, с различными амплитудами отклонений и различными скоростями. Искусственно воспроизвести такое сложное движение практически невозможно, и при попытках построить шагающую машину нет речи о том, чтобы повторить в ней весь механизм шагания человека или другого стопоходящего животного. Нога машины, как рука манипулятора, только приблизительно антропоморфна и, конечно, только в самом скромном объеме может воспроизводить двигательные функции естественной нижней конечности.
      ШАГАЮЩИЙ ГРУЗОВИК
      В детстве вы, наверное, пробовали ходить на ходулях. Длинная палка, к ней на некоторой высоте прикреплена опорная площадка для ноги - вот вся нехитрая конструкция ходули.
      Оказывается, ходить на ходулях легче, чем стоять на месте. Новичок, чтобы сохранить равновесие, вынужден все время двигаться, хаотически переступая вперед и назад, смещаясь вправо и влево. Даже опытный "ходульных дел мастер" - цирковой артист, исполняя номера, связанные с поддержанием равновесия, непрерывно перемещается.
      Можно усложнить конструкцию ходули, снабдив ее двухзвенным механизмом, имитирующим бедро и голень ноги. Связав две такие ходули общей площадкой, можно построить двуногий шагающий механизм. Для привода в движение механических ног можно использовать внешние источники мощности, например электро- или гидропривод, а за человеком оставить функции управления. В результате получится двуногая шагающая машина.
      Все бы хорошо, но управление ею займет внимание оператора в течение всего периода пользования, независимо от того, движется он с машиной или пытается стоять на месте: он не сможет ни на секунду отвлечься от непрерывного балансирования. И пожалуй, самый главный довод против двуногих шагающих машин заключается в том, что если привод одной из ног внезапно выйдет из строя и это произойдет, когда вторая нога в воздухе, то катастрофа становится неизбежной,
      В созданиях живой природы проглядывает определенная закономерность: чем ниже организация животного, тем большим количеством ног оно располагает.
      Насекомому природой дано шесть ног, стопоходящему животному - четыре ноги, "венцу творения" - человеку - две. При создании шагающих машин пришлось пойти примерно по тому же пути - делать число ног тем большим, чем ниже уровень организации машины.
      Начнем ознакомление со стопоходящими машинами с четырехногой машины, которую иногда называют шагающим грузовиком, иногда механической лошадью.
      Машина, построенная в США, весит около 1,5 тонны, ее длина достигает 3,5 метра, высота 3 метров, длина ноги 2,3 метра. Она снабжена 90-сильным автомобильным двигателем, приводящим гидронасос, питающий гидродвигатели механизмов ног.
      Каждая из ног представляет собой трехзвенный рычаг или трехзвенный манипулятор, все звенья которого движутся в одной плоскости. Движение каждого из сочленений осуществляется отдельным приводом. Оператор располагается в кабине, помещающейся в центральной части машины, руками он управляет передними ногами машины. Управление сводится к тому, что оператор как бы ходит в кабине, двигая в некоторой привычной ему последовательности руками и ногами, причем руками он держит рукоятки, а ноги его стоят на педалях.
      Одновременно с движениями рукояток и педалей, воздействующих на гидромеханические сервосистемы, начинают двигаться ноги механической лошади, грузоподъемность которой достигает 500 килограммов, а скорость 10 километров в час. Оператор управляет одновременно 12 приводами и естественным образом может изменять длину шагов и темп движения -"лошадт". Все каналы управления обратимы - оператор чувствует сопротивление почвы, когда на нее становится нога машины, так, будто почвы касается непосредственно его нога.
      Естественно, что управление такой машиной требует от оператора определенных навыков, начиная с выработки оптимальной походки.
      Человек, счастливый обладатель всего лишь двух ног, не должен задумываться, какой ногой ему надо делать второй шаг, если первый шаг он сделал левой.
      Ясно, что второй шаг надо сделать правой, иначе он рискует оказаться в положении, которое занимает гимнаст, делая так называемый шпагат.
      Лошадь или корова, сделав шаг, например, передней левой ногой, оказываются перед проблемой довольно обширного выбора, что делать дальше. Чтобы разобраться в этом, обозначим переднюю левую ногу механической лошади цифрой 1, переднюю правую - цифрой 2, заднюю правую - цифрой 3, заднюю левую - цифрой 4. Будем считать, что одновременно в воздухе может быть только одна нога, иначе машина может опрокинуться. Если перебрать все варианты переступания ногами, окажется, что возможны шесть видов походок, в зависимости от того, какой последовательности придерживаться:
      1-2-3-4 1-3-4-2
      1-2-4-3 1-4-3-2
      1-3-2-4 1-4-2-3
      Анализ показывает, что разным походкам свойственна различная степень устойчивости. Лошади и корове природа определила для медленной ходьбы, например, когда они передвигаются по пастбищу, походку типа 1-3-2-4, которая, как оказывается, обладает максимальной устойчивостью.
      Шагающий грузовик построен давно и давно прошел испытания. Что они показали? Оператору удается одновременно управлять 12 сервосистемами и воспринимать и реагировать на 12 усилий, отраженных на его руки и ноги. К сожалению, нам неизвестно, какой из шести возможных походок пользовался оператор шагающего грузовика.
      Чтобы управлять машиной, нужна тренировка, позволяющая оператору освоить ряд важных особенностей, значительно отличающих машинную походку от естественной.
      Прежде всего существует рассогласование между управляющими движениями оператора и движениями ног машины, между моментом, когда сопротивления прикладываются к ее ногам и их подвижным сочленениям, и моментом, когда эти сопротивления чувствует оператор. Оператор сидит и поэтому испытывает при движении машины значительно меньшие усилия, чем их испытывает человек при ходьбе, когда воспринимает полностью вес своего тела. Наконец, движения оператора передаются ногам машины в четырехкратно увеличенном масштабе, то есть шаг машины в четыре раза больше шага оператора; чтобы при этом правильно соразмерять усилия и перемещения, тоже необходим навык.
      Несмотря на все эти и другие особенности, усложняющие задачу оператора, опыты показали, что осуществить такой способ взаимодействия человека и машины можно. Повинуясь оператору, машина при испытаниях шла вперед и назад, поворачивалась на месте, балансировала на двух диагонально расположенных ногах, проходила через узкие проходы, тащила по полу груз весом полтонны, поднимала одной передней ногой груз в 200 килограммов, укладывала его на платформу автомобиля и т. д.
      Человек и машина связаны в единый биотехнический агрегат. Ноги машины повторяют движения ног человгка; выбор темпа движения, приспособление походки к условиям движения, соразмерение шагов с встречающимися на пути препятствиями, способы преодоления препятствий - все это определяет оператор. Его задачи примерно те же, что и при работе на копирующем манипуляторе.
      Только вместо двух механических рук ему приходится управлять четырьмя механическими ногами, но зато каждая из ног движется проще в плоскости. Каждая из рук обычного копирующего манипулятора обладает шестью степенями свободы (исключая движение захвата), значит, управляя двумя руками манипулятора, оператору приходится иметь дело с 12 степенями свободы. В шагающем грузовике каждая из ног обладает тремя степенями свободы, для четырех ног получаются те же 12 степеней свободы.
      Работы по созданию шагающего грузовика носили поисковый, экспериментальный характер. На базе таких работ часто появляются новые предложения и изобретения. Так, в частности, в технической печати обсуждается возможность создания машины, сочетающей принципы шагания и перекатывания. По хорошей дороге машина катится на колесах; при движении по бездорожью колесо играет роль стопы, а шагание осуществляется управляемым механизмом подвески колеса.
      В принципах построения шагающих машин, как и в принципах построения полуроботов, обнаруживаются две тенденции. Одна проявляется в стремлении обеспечить оператору эффект присутствия - посадить его в машину, другая создать телеуправляемую систему.
      МНОГОНОГИЕ МАШИНЫ
      Мы уже знаем о многообразии походок у четвероногих. Еще большее разнообразие их свойственно насекомым. Походка насекомого может сильно меняться, например, в зависимости от скорости его движения.
      При медленном движении, скажем, жук, имеющий шесть ног, может ходить, переставляя поочередно по одной ноге; варьируя при этом очередность, он имеет возможность выбрать одну из 120 типов походок.
      Прн большей скорости движения в фазе переноса могут одновременно находиться по две ноги, обычно по одной из трех левых и трех правых; таких походок - симметричных и несимметричных - может быть девять. Наконец, когда жук торопится, он переступает одновременно тремя ногами: двумя левыми и одной правой, затем одной левой и двумя правыми. Он идет так, что всегда опирается на три ноги, образующие опорный треугольник, внутри которого располагается центр тяжести его тела. Шесть ног - минимальное число, которое обеспечивает возможность идти медленно или быстро, не раскачиваясь из стороны в сторону, как это приходится делать двуногим и четвероногим, чтобы непрерывно сохранять устойчивое положение.
      Вот почему давно обсуждаются возможности (и конструкции) многоногих шагающих машин. Для такой машины вопросы устойчивости становятся особенно важными, когда она предназначена для автономного передвижения и не несет оператора, управляющего ее походкой, каждое мгновение готового своими действиями так или иначе стабилизировать ез положение. Без оператора "уровень организации" оказывается сравнительно низким, приходится число ног увеличивать. Лишняя пара ног машины позволяет оператору избавиться от необходимости балансировать вместе с ней; позволяет заниматься вопросами управления, отойдя от нее на расстояние и не ощущая ее движений.
      К настоящему времени уже разработано несколько типов многоногих шагающих машин. С вопросами их создания, принципами построения и устройства удобнее всего ознакомиться на примере шестиногой машины, получившей название "Лунный пешеход" (США).
      В отличие от ноги шагающего грузовика каждая нога "Лунного пешехода" автоматически движется по наперед заданному закону, который определяется структурой и размерами специального механизма, приводящего в движение ее бедро и голень. Посредством этого механизма вращательное движение электродвигателя преобразуется в шаговые движения ноги. В корпусе машины помещаются два одинаковых устройства - приводы для четырех левых и четырех правых ног.