«Техника-молодежи» 1972 г №2, с.16-17, 19

Профессор Г.Катыс демонстрирует свой шагоход.

Б.Тюрин, инженер

ДВИГАТЬСЯ, качаясь, вертясь и перевертываясь

«Но что я увидел! Громадный, выше домов, треножник, шагающий по молодой сосновой поросли: машина из блестящего металла, топчущая вереск и сосны... Блеснула молния, и треножник четко выступил из мрака; он стоял на одной ноге, две другие повисли в воздухе... Можете вы себе представить складной стул, который, покачиваясь, переступает по земле?» Вспоминаете «Борьбу миров»? Таким представлялась Г. Уэллсу боевая марсианская машина.

Нечто подобное (с точки зрения способа передвижения), но пока еще миниатюрное, не выросшее из пеленок эксперимента я увидел в лаборатории Института проблем управления Академии наук СССР, возглавляемой доктором технических наук, профессором Георгием Петровичем Катысом.

В содружестве с И. К. Мельниченко он создал простой и оригинальный «информационный шагающий аппарат».

Это устройство, прочно стоящее на двух треногах, «ходит» не только по ровной поверхности. Оно запросто переправляется через «пропасть» между столами, взбирается на стулья, слезает с них. По сравнению с колесными машинами круг непреодолимых препятствий сузился для этого аппарата весьма ощутимо

Нельзя же, в самом деле, ездить только по дорогам? Ведь на матушке Земле немало «белых пятен», куда не проберешься на обычном транспорте. Человек приступил к освоению дна океана, и ему недостаточно плавающих подводных аппаратов. Наконец, недалек день, когда космические корабли совершат посадку на поверхность Венеры, Марса, Сатурна, Юпитера и других планет. Там тоже пригодятся шагающие машины, для которых расселины, трещины в почве, относительно невысокие скалы и барьеры не преграда. Они очень маневренны: для того чтобы изменить направление движения, им не нужно разворачиваться. И еще. Один из важнейших критериев оценки космического вездехода — его энергетическая экономичность. У колесных (да и у гусеничных) движителей много энергии расходуется на трение с контактирующей поверхностью и на ее деформирование. У шагающих устройств эти затраты могут быть значительно снижены, так как «ходулям» не приходится преодолевать сопротивление грунта. А если к тому же учесть, что при движении по рыхлой или зыбучей почве колесо и гусеница оставляют глубокую колею, а «ходули» — небольшие ямки, то преимущество шагоходов станет еще нагляднее.

Не удивительно, что ученые и инженеры многих стран мира разрабатывают и строят шагающие аппараты. У всех созданных машин был общий недостаток: сначала они переставляли ноги, а потом подтягивали тело. Присмотритесь, как передвигается человек: поднимает ногу, наклоняется вперед, как бы «роняя» себя, и лишь тогда ставит ее на землю. Иначе говоря, мы предварительно переносим центр тяжести вперед, за границы проекции тела на поверхность. Вот этот-то простой и вместе с тем гениальный принцип движения и положен в основу «информационного шагающего аппарата». Доклад о нем, сделанный Катысом на 3-м симпозиуме ИФАК по управлению в космическом пространстве (город Тулуза, Франция), вызвал необычайный интерес у специалистов.

Каков он, этот удивительный аппарат? Представьте себе пустотелую штангу, шарнирно укрепленную на двух ногах-треногах. Относительно каждой опоры она может поворачиваться наподобие семафора в вертикальной плоскости и вращаться, описывая дугу в горизонтальной. Вдоль штанги по зубчатой рейке перемещается блок, в котором размещены системы управления, измерительное и исследовательское оборудование, источники питания, электроприборы — словом, все механизмы. Нетрудно догадаться, что на него приходится львиная доля веса машины.

Допустим, блок переместился на левый край штанги. Под его тяжестью правый край вместе с правой треногой приподнимается. Угол подъема в зависимости от конструктивных параметров может достигать 60°! Штанга поворачивается вокруг оси левой опоры на заданный угол, и блок ползет вверх по рейке. Как только он перейдет за опору, штанга опустится и встанет на обе ноги. При перемещении блока на правый край поднимается левая тренога и начинается новый цикл таких же движений.

Одно из замечательных свойств аппарата — то, что он в зависимости от цели исследования может менять свою «походку». Если ему, скажем, задано быстро достигнуть какого-либо пункта, штанга будет поворачиваться на 180°, и машина «пойдет» строго по прямой, делая шаги, равные расстоянию между опорами. Если же надо обследовать какую-то площадь, угол поворота штанги резко уменьшится, и аппарат «засеменит» мелкими шажками. При этом диаграмма сканирования поверхности может быть самой разнообразной (см. вкладку).

Такому автомату-исследователю не страшны ни пропасти (лишь бы их ширина не превышала расстояния между опорами), ни скалы, ни обрывы (лишь бы шагающая опора доставала до макушки или дна). Телевизионные приемники у основания треног вовремя определят размеры препятствий. В режиме шагания аппарат несколько медлителен. Поэтому на ровных участках лучше всего ставить опоры на колеса. Колесно-шагающий аппарат удачно сочетает в себе достоинства шагохода и автомобиля.

В 1971 году на 4-м симпозиуме ИФАК по управлению в космическом пространстве (город Дубровник, Югославия) профессор Катыс рассказал о еще одном детище их коллектива — так называемом «перевертыше». Этот аппарат состоит из двух тележек, блока с приборами и целой системы осей и рычагов, кинематически связывающей их. На блок падает примерно 80% веса всей машины, и ее центр тяжести, по существу, совпадает с центром тяжести блока. При движении в колесном режиме блок лежит на одной из тележек, а другая покоится на нем. При встрече с препятствием — предположим, с расселиной — верхняя тележка с помощью управляемых рычагов ложится на противоположный «берег», на нее перевертывается и укладывается блок, а на него — нижняя тележка. Машина мчится дальше, но теперь как бы вверх ногами. А если на пути встретился зыбучий грунт? Тут на колесах далеко не уедешь, и устройство переходит на режим «шагания с переворотом». Шагает, правда, медленно, зато верно.

«Информационный шагающий аппарат» и «перевертыш» пока еще делают свои первые шаги. Но к ним стоит внимательно присмотреться специалистам по изучению космоса, геологам, полярникам, океанологам, географам — всем тем, чей труд и научный поиск немыслим без добротного, надежного помощника — вездехода.