Костюм телеприсутствия

Электродистанционный интерфейс экзоскелета

Костюм телеприсутствия – экзоскелетный интерфейс телеуправления андроидом через тактильно-силовую обратную связь.

Находится в стадии проектирования.

Должен работать в радиусе 6000 км с задержкой управления (связь + её дешифровка + работа приводов) не более 0,1 сек.

Описание[править]

3D-кардан

Костюм телеприсутствия — это другими словами, электродистанционный экзоскелетный интерфейс подвешенный внутри 3D-кардана.

Костюм телеприсутствия — экзоскелет с пропорциональными датчиками сил, углов и приводами рук, ног внутри трехосного кардана + шлем с 3D-видео и 3D-звуком. 3D-кардан с датчиками угла и приводами передает пользователю векторы сил, ускорения, моменты действующие на тело аватара в 3-х осях местного пространства.

Силовая обратная связь костюма телеприсутствия передает в обе стороны датчиками:

углы (перемещения)
угловые скорости (скорости перемещения)
силы (моменты)
скорости изменения сил (скорости изменения моментов)

Пропорциональные датчики угла, силы плавно меняют выходной сигнал пропорционально входному действию.

При работе через интернет трафик силомоментных каналов костюма телеприсутствия не превышает 10Кб/сек. Это на порядки меньше трафика видеоканала или (при наличии) тактильного канала полнофункциональной искусственной сенсорной кожи андроида.

В костюме телеприсутствия человек жмет датчики силы экзоскелетов рук, ног. Датчики включив привод убегают от человека, обнуляя его силу, двигая руками (ногами) андроида до порога разности «угол руки андроида — угол руки человека». Приводами экзоскелетов внешняя среда управляет человеком, если его сила меньше внешней.

Системы приводов костюма телеприсутствия[править]

Костюмы телеприсутствия по типу управления аватаром делят на:

Однодатчиковые костюмы телеприсутствия: привод держит постоянной силу датчика-1 силы экзоскелета руки (ноги) костюма телеприсутствия. Привод включает переход силы за верхний или нижний порог датчика-1. Обратный переход порога выключает привод. Вместо датчика-2 для обратного движения руки – короткоходная пружина.
Двухдатчиковые костюмы телеприсутствия: привод включает превышение порога разности сил датчика сгибания и датчика разгибания руки. Обратный переход порога выключает привод.

Скорость привода костюма телеприсутствия прямо пропорциональна:

скорости изменения силы
величине перехода силы за порог датчика силы

Разность углов управляющего, исполнительного манипуляторов дает знак перемещения привода. По знаку Канал силы уравнивает цифры датчиков, двигая тот привод где меньше сила.

Без датчиков силы силовая обратная связь работает, но больше расход энергии, амплитуда паразитных колебаний: совпали углы – сила прижима, захвата колеблется 0-100% – рука раздавит груз.

Составляющие элементы костюма телеприсутствия[править]

Разными фирмами мира изготовлены все составные элементы костюма телеприсутствия, созданы протоколы передачи информации силовой обратной связи с копирующими манипуляторами.

Шлем виртуальной реальности[править]

Сферический экран шлема виртуальной реальности. Стереокартинка без очков. Векторы звуков передает многоканальная акустическая система шлема виртуальной реальности. Чтоб не гнать обратной связью 150кадр/сек из-за задержки «наклон головы – смена картинки», шлем виртуальной реальности закреплен в зажимной раме туловища.

Сферический экран шлема виртуальной реальности предполагается максимально возможного (руки пользователя снаружи экрана, чтобы не попали в кадр) диаметра для снижения вероятности морской болезни: головных болей, быстрой утомляемости пользователя от чрезмерного несоответствия (для мозга человека) расстояния «глаз – объект в экране» реальному расстоянию.

Перчатка-экзоскелет[править]

→ Перчатка виртуальной реальности

Перчатка-экзоскелет Festo

Перчатка-экзоскелет. НПО «Андроидная Техника»

Сложная часть костюма телеприсутствия – перчатка-экзоскелет с силовой обратной связью с кистью руки андроида. Эту технологию в 2012г демонстрировала семейная фирма Festo: человек перчаткой-экзоскелетом силовой обратной связью по проводам управлял кистью руки робота.

Перчатка-экзоскелет фирмы «Андроидная Техника» может управлять кистью руки андроида силовой обратной связью по радиоволнам или встречными модулированными лазерными лучами.

Пример современной перчатки-экзоскелета – перчатка HaptX Gloves от фирмы HaptX. В ней есть силовая и тактильная (на кончиках пальцев) обратная связь, матрица-передатчик тактильной обратной связи.

При управлении через перчатку-экзоскелет кистью андроида, матрицы-приемники тактильной обратной связи расположены на поверхности пальцев и ладони кисти андроида.

При управлении через перчатку-экзоскелет кистью аватара в виртуальной реальности, роль матрицы-приемника тактильной обратной связи играет чувствительная виртуальная кожа аватара. Тактильный сигнал с виртуальной кожи аватара для перчатки-экзоскелета пользователя симулирует софт компьютерной игры.

Области применения[править]

Общественную потребность в костюме телеприсутствия создает планируемое освоение природных ресурсов в многокилометровой глубине дна океанов; обслуживание вредных, опасных (химических, радиоактивных...) производств и оказание квалифицированной медпомощи больным в районах опасной эпидемии.

Костюм телеприсутствия рассматривают госпрограммы освоения многокилометровых глубин океана принятые в Японии, России. На дне (5,6км) Тихого океана Япония найдя месторождения редкоземельных металлов в 1000 раз больше мировых запасов, приняла госпрограмму освоения ресурсов морского дна: редкоземельные металлы, гидрат метана, нефть, газ…. Арктика: 30% мировых запасов нефти, газа: в Карском море 13млрд тонн нефти.

Домашний костюм телеприсутствия как средство телеуправления андроидом по криптозащищенной интернет-линии, позволяет рабочим, инженерам не выходя из дома дистанционно работать андроид-аватаром подводного города (разработка природных ресурсов: нефть, газ, редкоземельные металлы...) в многокилометровой глубине Северного ледовитого океана. Андроид подводного предприятия работает без остановки (с зарядкой аккумулятора) 24ч в сутки с передачей управления андроидом между операторами разных смен.

Передача управления андроидом с домашнего костюма-1 телеприсутствия (оператор-1) к домашнему костюму-2 телеприсутствия (оператор-2): оператор-2 примет работу в режиме односторонней (от андроида) обратной связи. Костюм-1 телеприсутствия (оператор-1): усиление в направлении «оператор – андроид» плавно уменьшится (сигнализация + процентное усиление на экране) до нуля, в костюме-2 телеприсутствия (оператор-2) плавно растет (сигнализация + процентное усиление на экране) до 100%.

Ничто так не подстегнет создание лунных и марсианских баз как костюм телеприсутствия – единственная недостающая технология для постоянно обитаемых баз. Без костюма телеприсутствия невозможен самоокупаемый бизнес на Марсе, Луне.

Современные проекты[править]

Вице-премьер Дмитрий Рогозин: Российский Фонд перспективных исследований [аналоги: DARPA (США), DLR (Германия), GDA (Франция), SASTIND (Китай), DRDO (Индия), MAFAT (Израиль] совместно с КБ «Рубин» работает над созданием спецтехники для Арктики. Инженеры создают роботизированные подводные города, осуществляющих разведку, освоение арктического шельфа... проект — особо перспективная двойная технология... Арктика создает большую конкуренцию своими природными богатствами... для защиты национальных и экономических интересов Россия должна создать в арктическом регионе комплексную систему защиты, арсенал инструментов.

Костюм телеприсутствия как средство телеуправления андроидом разрабатывает российская фирма «Андроидная техника». Планируют применить как костюм виртуальной реальности и универсальный симулятор. Мировой рыночный потенциал домашнего костюма телеприсутствия, как костюма виртуальной реальности многопользовательских игровых, познавательных, профобразовательных (универсальный симулятор), профессиональных и рекламных сайтов, обещает превзойти мировой рыночный потенциал автомобиля (60% мировой промышленности).

Военное применение[править]

Военное применение костюма телеприсутствия ограничено помехоустойчивостью канала обратной связи с андроидом к создаваемым противником помехам. Проблему помехоустойчивости канала обратной связи планируют решить встречно-направленными узконаправленными лазерными лучами с датчиковым (управление компьютерами направленностью передающих лазеров и приемных датчиков луча) и инерциально-гироскопическим взаимным самонаведением лучей. Планируют обратную связь рентгеновскими, ультрафиолетовыми, инфракрасными и террагерцовыми лучами.

Борьба с помехами противника предполагает гонку мощностей лучей обратной связи на полях сражений. Чувствительность приемных каналов обратной связи компьютер андроида по калибровочному сигналу установит обратно пропорционально мощности лучей на приемнике для отсечения помех противника. На расстоянии до 2км в условиях гонки мощностей лучей равными противниками непрерывно полностью блокировать все частоты электромагнитных волн во время войны нереально, учитывая псевдослучайный перескок частоты передатчика, приемника.

Вмешательство хакера маловероятно: динамический пароль + динамическая шифровка канала + неизвестный алгоритм сжатия канала + псевдослучайные переключения с одних неизвестных операционных систем компьютера робота на другие + учет истории (гироскоп) ракурса прихода сигнала приемника....

Вариант: управление андроидом по многокилометровому закрученному или коаксиальному (защита от помех) кабелю (цифровой сигнал на высоковольтной СВЧ-несущей частоте) или оптоволокну, сматывающегося с катушки (на спине андроида), аналогично проводной системе управления современных противотанковых управляемых ракет.

От электромагнитных бомб компьютер андроида можно защитить высоковольтными (полупроводниковые контролеры с рабочим напряжением 500В для управления электромоторами на 500В продаются на мировом рынке) микропроцессорами + многослойная активная (электростатическая + электромагнитная) экранировка + замена всех проводов заземленными коаксиальными кабелями или оптоволокном (оптоволокно с сечением 1кв.мм передает мощность 100кВт)....

Для защиты андроида от применяемых противником сверхярких импульсных источников излучений андроид наделят элементами искусственного интеллекта. При потере управления военный андроид сохранит вектор, скорость перемещения, другие действия по таймерным, программным установкам оператора. Искусственный интеллект андроида будет всё время расти, что уравняет в военном отношении страны-жертвы с странами агрессорами. Это причина того, что англосаксонский лагерь (англосаксонские страны) через ООН с целью мирового господства добивается запрета автономных боевых роботов с искусственным интеллектом. Запрет даст англосаксонскому лагерю право, возможность уничтожить неугодные ему страны, как он уничтожил Ирак, Ливию, Югославию. Англосаксонский лагерь объявил в 21 веке о своем "праве" уничтожения Ирана ядерными ракетами за разработку ядерных ракет. Для России с её громадной территорией и сверхнизкой плотностью населения запрет ООН автономных военных андроидов с искусственным интеллектом будет катастрофой.

Военные андроиды для городских боев будет отличать сверхвысокая живучесть в сравнении с обычным солдатом. Из остатков подбитых андроидов будут на месте собирать новых андроидов-солдат. Рентгеновским (рентгеновский прожектор) и микроволновым зрением они будут видеть сквозь толстые стены, работать мощными пулеметами с большим запасом боеприпасов.

Задержка управления[править]

Задержка управления аватаром (андроидом) равна времени задержки приводов костюма телеприсутствия при передаче оператором сигнала андроиду + время передачи сигнала по линии связи к андроиду + время задержки отработки сигнала оператора приводами андроида + время передачи сигнала о выполненном движении по линии связи от андроида к оператору + время задержки отработки приводами костюма телеприсутствия сигнала от андроида.

Задержка управления андроидом равна удвоенному времени передачи сигнала в одну сторону + удвоенное время работы приводов костюма телеприсутствия + время отработки сигнала приводами андроида.

Для реверсивных машин (костюм телеприсутствия) задержка управления приводом – это половина времени цикла «разгон – торможение – реверсивный разгон – торможение» с учетом упругих деформаций, люфтов машины.

Наименьшее время задержки управления аватаром через интернет обеспечивает бессерверная обратная связь.

Главная проблема – задержка управления андроидом – в 21 веке решена в конструкции привода андроида Хонда Азимо: маховик (ротор электромотора на постоянных максимальных оборотах) + магнитореологическая муфта сцепления + редуктор. Магнитореологическая муфта сцепления андроида Азимо соединяет маховик с редуктором за 0,02сек, что соответствует техусловиям обратной связи «костюм телеприсутствия – андроид», определяемыми физиологией человека.

Требуемую физиологией (безопасное пользование без обучения) задержку управления аватаром не больше 0,1сек, определяет средняя частота (альфа-ритм мозга) опроса мозгом пропорциональных биодатчиков силы, удлинения мышц человека 10Гц.

Задержка управления реальным андроидом через костюм телеприсутствия больше, чем при управлении аватаром виртуальной реальности. В задержку управления виртуальным аватаром не входит задержка работы приводов андроида.

Рыночные аналоги костюма телеприсутствия[править]

По конструкции, софту, мощности приводов и системе каналов силовой обратной связи костюм телеприсутствия ближе всего к автосимуляторам на подвижной платформе, но по размерам вдвое больше, себестоимость производства примерно в 6 раз больше. Костюм телеприсутствия это универсальный симулятор, поэтому емкость (количество ежегодно продаваемых товаров) мирового рынка костюмов телеприсутствия оценивается в тысячи раз больше, чем сегодня у автосимуляторов на подвижной платформе.