В наше время средства индивидуального транспорта — велосипеды, электросамокаты, гироскутеры, моноколёса и прочее — стали неотъемлемой частью городских улиц и давно уже не воспринимаются как диковинка и чудачество. Все они чрезвычайно повышают мобильность городского населения, однако имеют одно общее слабое место — колеса. Лестницы, бордюры, выбоины в асфальте, не говоря уже о банальном бездорожье, чаще всего становятся для них непреодолимым препятствием или источником травм. Но есть ли альтернатива? Возможно.

Еще в глубокой древности люди додумались искусственно увеличивать длину шага, банально привязав к ноге палку. Да, речь идёт о самых обычных ходулях. Сейчас это воспринимается, скорее, как цирковая забава, однако еще лет сто назад в Европе ими вовсю пользовались пастухи, чтобы поспевать за стадами и дальше видеть, рыбаки, чтобы бить рыбу острогой во время прибоя, да и обычные люди для перехода неглубоких речек и в болотистой местности. Например, в 1891 году французский пекарь Сильвен Дордон отмахал на ходулях от Парижа до Москвы, пройдя почти 3000 км всего за 58 дней.

Использование ходулей имело несколько преимуществ. Это расширяло поле зрения, позволяя пастухам наблюдать за удалёнными стадами овец. Высокие ходули также помогали преодолевать большее пространство за меньшее время. Да и в наши дни в Южной Америке, Марокко и Бирме применение ходуль при сборе фруктов, покраске, штукатурных работах или монтаже электропроводки — обычное дело.

Но ходули, конечно, никак не подходят для города — пройти в них можно ровно до первого тоннеля, низко висящего провода, гирлянды или рекламной растяжки. Рассмотрим другую конструкцию.

В 1889 году некий мистер Айр Райнхарт из Миннеаполиса предложил довольно оригинальный гибрид роликовых коньков и велосипеда. Размещённый на уровне пояса диск с рукоятками предполагалось вращать руками, передавая усилие через серию ременных передач на закреплённые на ступнях колеса. Это позволяло развивать сравнимую с велосипедом скорость на ровной дороге и в то же время давало возможность перешагивать через различные препятствия. Вроде уже лучше — и быстро, и низко. Если предположить, что проблему удержания равновесия удалось бы решить, не привлекая навыки эквилибристики уровня 100 000 лайков на Ютубе. Но снова колёса — как минимум ступеньки становятся проблемой. Ну и потом, ручной привод, это же несовременно, зря что ли человечество придумывало «пламенный мотор»?

Вот точно так же размышляли в апреле 1976 года двое студентов Уфимского авиационного института Виктор Гордеев и Константин Чебыкин, вернувшись с очередных военных сборов. Особенно недобрым словом они поминали марш-броски в армейских кирзовых сапогах — таких тяжёлых, что хоть мотор к ним прикручивай. А собственно, почему бы и нет?

Вскоре на выставке «Научно-техническое творчество молодёжи» (НТТМ-76) появился новый экспонат — кирзовые сапоги 43 размера с мотором. Каждый сапог был оснащён двухтактным двигателем внутреннего сгорания. Цилиндры двигателей были расположены по обеим сторонам голенища. Штоки поршней упирались в рессоры, закреплённые на направляющих полках, а те, в свою очередь, были привинчены к опорной платформе на которой располагалась подошва сапога. К пятке сапога крепилась силовая пластина, там же располагался компрессор. Как и всё в то время, эти сапоги предлагалось изготовлять гражданам самостоятельно, о чём говорилось в статьях типа журнала «Техника – молодежи», № 9, 1976 г или «Юный техник. Для умелых рук» за тот же месяц:

При наступании подошвой сапога на силовую пластину она с помощью тросиков тянула цилиндры вниз на поршни. Воздушно-топливная смесь, поступавшая из компрессора в цилиндры, самовоспламенялась от сжатия и детонировала. Цилиндры при этом устремлялись вверх и тянули за собой опорную платформу с усилием около 600 кг. Совместная работа поршней и рессор частично гасила ударную нагрузку от толчка. Очень частично. Конструкция в теории позволяла обычному человеку совершать шаги длиной по три метра, затрачивая на 100 таких шагов всего 70 грамм горючего. Были у конструкции и ощутимые недостатки — при работе вся эта машинерия оглушительно гремела, а ударные нагрузки на ноги, да и организм в целом не позволяли бежать в таких «сапогах-скороходах» больше 500 метров.

Конструкция «кирзачей-скороходов» много раз дорабатывалась. В 1983 году конструкторы представили последнюю, четвертую модель УМБ (устройство механизации бега) «Персей», которая уже мало напоминала своего прародителя. Теперь это были уже не сапоги, а скорее те же ходули. Это было вызвано необходимостью смягчить ударные нагрузки и в целом снизить шумность конструкции.

Однако эффективных показателей добиться всё же не удалось. Вредное воздействие на организм неподготовленного человека, особенно на коленный сустав, оставалось слишком сильным, вплоть до необратимых осложнений при долгосрочном использовании. 

Кстати, по той же причине не прижились популярные лет 5 назад подпружиненные ходули-джамперы. Так называемые «боки» появились в 2000 году и представляли собой по сути рессору с подошвой, закрепляемую на ноге человека. Это они на заглавной картинке, кстати.  Боки позволяли совершать двухметровые шаги или полутораметровые прыжки вверх и начали быстро набирать популярность как молодёжный вид спорта. Однако среди обычных горожан они не прижились — перемещение на них требовало ощутимых физических усилий, а долгие прогулки на боках давали опасную нагрузку на суставы. Сейчас их используют только акробатические коллективы и небольшое число спортсменов-энтузиастов.

Бокеры в естественной среде обитания

Однако можно ведь пойти и другим путём. В 1978 году Барт Шулман из Нью-Йорка подошёл к вопросу ускорения ходьбы с другой стороны — от бедра. Его «машина для бега трусцой» представляла собой достаточно простую конструкцию. Закрепленный за спиной двухтактный ДВС мощностью в одну л.с. приводил в движение лопатки, зафиксированные эластичными муфтами на бёдрах бегуна. Процесс движения в итоге напоминал скорее спортивную ходьбу, чем бег трусцой, но результаты оказались неплохими — около 30 км/ч при экономии усилий на ходьбу около 50%. Изобретение, правда, осталось в количестве одного экземпляра — желающих разгуливать с тарахтящим за спиной движком как-то не нашлось.

Но что, если целиком снять нагрузку с ног, задействуя механизацию по всей структуре шага? Можно и так. В 1976 году в Лаборатории Автоматизации и Микроэлектроники Монпелье (Франция) создали действующий прототип  экзоскелета для ног. Предназначался он, в первую очередь, для реабилитации людей с травмами ног и позвоночника, а также как перспективный ортез для возвращения способности к передвижению для парализованных. Вокруг пояса, бедра и голени оборачивались тканевые лангеты с воздушными карманами и штифтами. При нагнетании воздуха штифты жестко фиксировались, при сдувании наоборот, выходили из пазов, имитируя напряжение и расслабление мышц. Движение в тазобедренном и коленном суставах имитировалось гидравлическим приводом. Энергопитание шло от внешней сети по проводам.

Управление ортезом осуществлялось по схеме master-slave — физиотерапевт в парном ортезе совершал движение, а ортез на больном его повторял. В дальнейшем планировалось заменить парный ортез компьютерной программой либо дистанционным управлением.

Похожие проекты продолжают разрабатываться по всему миру. В частности российский проект ЭкзоАтлет, упомянутый в другой хабростатье.

Итак, имея перед глазами историческую перспективу, давайте порассуждаем, могут ли кибернетические «сапоги-скороходы» стать альтернативой самокату и гироскутеру. Несмотря на множество удобств, как уже говорилось, колёсные транспортные средства обладают рядом недостатков. Небольшой диаметр колёс обычно вкупе с маломощным двигателем превращает большинство препятствий на дороге в непреодолимые. Длительные крутые подъемы тоже становятся проблемой. Из-за слабых амортизаторов (или вообще отсутствия таковых) поездка даже по вроде бы гладкому асфальту похожа на покатушки по стиральной доске. В случае технической неисправности или разрядки аккумуляторов вы получаете вместо средства передвижения дополнительный груз, в отдельных случаях довольно тяжелый и неудобный. Наконец, из-за поднятого выше обычного центра тяжести и неустойчивой платформы человек становится очень уязвимым к падению, особенно в случае с моноколесом или гироскутером. В ряде стран вводятся ограничения по возрасту, экипировке и зонам для передвижения на них.

Теперь рассмотрим альтернативу. На мой взгляд, стоит сразу отказаться от устройств, сильно увеличивающих силуэт человека — по понятным причинам. Поэтому ходули и им подобные конструкции мы сразу отметаем. Пока наиболее перспективным видится полноценный экзоскелет ног с гидравлическим или пневматическим приводом и питанием от аккумулятора. То есть это будут не «сапоги», а «штаны-скороходы». В отличие от различных колёсных средств они будут повторять биомеханику движений человека, сохраняя интуитивную координацию и точность движений. Также  будет сохранен анатомически привычный центр тяжести, что снизит риск падения при резких поворотах, остановке или ускорении. Подобная конструкция не боится ступенек, бордюров и ям в асфальте (увы, слишком актуально для российских дорог и тротуаров). Более того, с распространением подобных устройств, позволяющих при необходимости совершать прыжки по три метра вперёд или на метр-полтора вверх, может измениться сам городской ландшафт (начинается с малого -- выделенных дорожек и непрерывных трасс для движения на УИМ). Наконец, такое средство передвижения нет нужды парковать при входе в помещение и даже при какой-либо поломке его можно будет компактно уложить в рюкзак или просто продолжить движение на своих двоих, пусть и с некоторой дополнительной нагрузкой (главное, к тому моменту не разучиться ходить в принципе).

Увы, энергопотребление механических ног неизбежно будет выше, чем у аналогичных колёсных средств. Так что тут, как и в случае с множеством других высокотехнологичных изобретений, всё упирается в «чашу Грааля» современной науки — мощный компактный источник энергии. Разумеется, можно приспособить для зарядки аккумулятора компактный бензогенератор, тем более применение линейных ДВС позволяет создать мотор чуть ли не карманного формата. Однако добавлять к городской атмосфере, и без того загрязненной автомобильными выхлопами, еще и выхлопы от пешеходов выглядит не очень удачной  идеей.

Изучив все плюсы и минусы городских индивидуальных механизмов, стартап в области робототехники и инженерии из Питтсбурга Shift Robotics представил в 2022 году Moonwalkers -- пару обуви с питанием от батареек, которая, по утверждению разработчиков, может увеличить скорость ходьбы до 250%.

Однако скорость скоростью, но большой экономии сил пешехода достичь пока не удалось. Такие дела.

Делитесь в комментариях своими идеями касательно механизированных пешеходов и альтернативного личного транспорта в целом.

НЛО прилетело и оставило здесь промокод для читателей нашего блога:
— 15% на все тарифы VDS (кроме тарифа Прогрев) — HABRFIRSTVDS