Все новое — это хорошо забытое старое. Механика имеет древнюю историю развития. Начиная с Архимеда, все стали понимать, что значит рычаг, плечо, точка опоры. Казалось бы, такое простое сочетание изучено уже давно, но нельзя объять необъятное.
Наука знает лишь каплю в океане вселенной и мироздания. Такое простое сочетание дает удивительные результаты, которые человечество может использовать и в робототехнике. Ведь перед нами ставятся задачи создания механики экзоскелета, одной из проблем которых является соотношение КПД и веса конструкции. Как в авиации, каждый килограмм на счету. А это значит: чем больше работы выполнит механизм экзоскелета при меньшем весе, тем выше будет его КПД.
Мы живем в веке робототехники и интеллектуальных систем. Прослеживая историю, помним, как совсем недавно, чтобы просверлить сверлом отверстие, требовался сверлильный станок с мотором 220–360 В, который имел огромные габариты и большой вес.
В XXI в. для того, чтобы просверлить отверстие, требуется лишь маленький бесколлекторный моторчик с небольшим редуктором. А медленные троллейбусы превзошли электрические автомобили, КПД которых даже чуть выше, чем у двигателя внутреннего сгорания. Следовательно, технологии шагнули в новое время. Нет ограничения технологиям для создания настоящих экзоскелетов.
Однако в вопросах механики мы все равно пользуемся основами, что были даны нам в древности. Архимед научно обосновал, что рычаги бывают разными:
— рычаги первого рода — детские качели (перекладина), ножницы;
— рычаги второго рода — тачка (точка опоры — колесо), приподнимание предмета ломом движением вверх;
— рычаги третьего рода — метла дворника, грабли; задняя дверь багажника или капот легковых автомобилей на гидравлических телескопических упорах; подъем кузова самосвала (с гидроцилиндром в центре); движение мышцами рук и ног человека и животных.
Хотя механизмы и позволяют получить выигрыш в силе или в скорости, возможности такого выигрыша ограничиваются законом сохранения энергии. В применении к машинам и механизмам он гласит: энергия не может ни возникать, ни исчезать, она может быть лишь преобразована в другие виды энергии или в работу.