El mejor diseño ergonómico para un arma a distancia de mano

De OP: ¿cómo se vería si su objetivo de diseño PRIMARIO fuera hacer que sea lo más fácil posible para un ser humano apuntar de manera intuitiva e instintiva?

Si quieres instintivo, parecería una roca. Los humanos lo tirarían.

https://www.smithsonianmag.com/smart-news/one-thing-humans-are-better-other-species-throwing-180949897/

Cuanto más aprendemos sobre los animales, menos parece separarlos de nosotros. Los elefantes son brillantes, los delfines son cobardes, los simios pueden hacer casi cualquier cosa que los humanos puedan hacer. Pero hay al menos una cosa que nos distingue: nuestra capacidad para lanzar cosas.

La evolución no tiene nada que ver con arcos y flechas, rifles, catapultas o cañones. Pero los humanos son lanzadores de piedras instintivos e intuitivos. Nuestros cuerpos y mentes evolucionan para lanzar piedras con precisión. Tenemos cultura y estamos aprendiendo el wazoo, pero si hay algo para lo que estamos programados como especie, es para tirar piedras. Incluso los niños pequeños son mucho mejores lanzando que nuestros primos simios que los simios se ven patéticos cuando intentan lanzar cosas. Los humanos son temiblemente letales con piedras arrojadas.

Un proyectil que se comportara como una piedra arrojadiza sería muy fácil de usar para los humanos porque las piedras arrojadizas son muy fáciles de usar para los humanos.

Creo que debería ser solo un par de binoculares láser. Si puede tener una "borrón y cuenta nueva" con fines de precisión pura y puntería, haría que el arma golpee donde mira a través de unos binoculares. Por ejemplo, en Zelda BOTW, hay un alcance, similar a los binoculares, donde puedes apuntarlo y hacer clic en un botón para dejar un alfiler donde apuntaste. Haz algo similar, pero haz que sea un disco de muerte de energía destructiva o algo así. Si está más cerca de tus ojos y puede pasar por el mismo lugar por el que miras, será muy preciso. Sé que lo querías más relacionado con los brazos, pero la forma más precisa de fotografiarlo sería centrarlo alrededor de tus ojos. Para mayor estabilidad, puede amarrarlo alrededor de su cabeza y estabilizar su cabeza de la manera que mejor sabemos hacer, recostarse.

Un arma inteligente

El problema no es tanto la forma del arma sino cómo la apuntas. En teoría, el arma ni siquiera necesita ser sostenida o cerca del tirador.

El arma idea entonces es un par de anteojos. Puede rastrear el movimiento de los ojos y fijarse en lo que está mirando el tirador. Un comando de voz, presionar un botón o incluso un pensamiento podría disparar una pistola inteligente con una bala guiada de seguimiento para alcanzar el objetivo.

De repente, no importa si es una pistola, un cañón orbital o incluso un misil de crucero. Incluso podrías ir con la pistola de loros manos libres como en Predator.

La forma más natural de indicar un objetivo es señalarlo. Entonces, un arma que te permita apuntar sería efectiva: algo envuelto alrededor de la muñeca y el brazo.

Hay ejemplos de lo que podría estar buscando en monturas especiales para cámaras o visores donde una consideración principal es la estabilidad. Tomemos, por ejemplo, algo como BushHawk:

Y aquí hay una versión con una sola mano:

Notarás los puntos principales: dos o tres puntos de contacto para la estabilidad (manos y hombros). La masa principal se lleva entre la mano dominante y el soporte del hombro, lo que la mantiene cerca del cuerpo y permite un movimiento más rápido del extremo del "bozal". Debido a que el retroceso no es un problema, el marco puede ser muy liviano y el accesorio al "arma" real no tiene que ser pesado; en teoría, es posible que pueda mantener el mismo marco de transporte básico y cambiar el paquete, así que cambie el tipo específico de arma que está cargando mientras mantiene todos los controles exactamente en las mismas posiciones, lo que facilita al usuario.

Si tuviera que hacer de eso un arma, le daría una culata plegable o plegable para que el tamaño pudiera reducirse según sea necesario. El sistema de puntería sería remoto: conectarse a un par de anteojos protectores/gafas de sensor/lo que sea que esté mirando que podría actuar como un HUD, mostrando el punto de mira si estoy mirando en esa dirección, así que no necesito para poner mi cabeza detrás del arma, o como una pantalla de video completa para poder, por ejemplo, mirar y disparar alrededor de una cuerda simplemente sacando el arma sin exponer mi cabeza o torso. Este último también le permitiría funcionar como una mira telescópica.

Las miras de hierro estarían incluidas, por supuesto, por si acaso.

Como señala Paul TIKI, la longitud y el diseño de un rifle moderno no se trata solo de mantener el mecanismo: un cañón más largo es en realidad mucho más estable para apuntar. Las respuestas que sugieren un diseño basado en guantes o cámara/lentes/gafas no tienen este punto esencial: incluso un pequeño movimiento (como la respiración del operador) cambiará profundamente el objetivo a distancia. Por lo tanto, un cañón más largo es algo bueno, mucho más preciso, estable y seguro. Es por eso que entrenamos a nuestros hijos con rifles BB y no con pistolas BB.

La principal limitación de un arma larga es que es voluminosa, puede ser pesada para transportar y puede limitar su capacidad para apuntar rápidamente (por ejemplo, al pasar por una puerta si desea poder escanear rápidamente a la izquierda y a la derecha) . Muchas personas prefieren rifles de cañón más corto (también conocidos como carabinas), escopetas o pistolas para situaciones de defensa doméstica debido a eso. Renuncian a un poco de precisión de largo alcance (no necesaria dentro de un edificio) para ganar velocidad y libertad de movimiento.

En su escenario de ciencia ficción, por lo tanto, probablemente mantendrá el tamaño general y el estilo de empuñadura de un rifle de combate moderno, pero puede hacer algunos cambios ergonómicos basados ​​en la tecnología que agita con la mano. Por ejemplo, tal vez el cañón pueda extenderse desde la longitud de una pistola hasta la longitud de un rifle para diferentes situaciones. Tal vez la empuñadura de pistola y la "empuñadura frontal" son los únicos componentes de hardware reales, por lo que puede enfundar una pieza en cada cadera, y el resto del arma son campos de fuerza o luces láser que solo entran en vigencia cuando coloca las dos piezas. juntos. ¡Eso sería mucho más fácil de llevar y aún así ponerlo en acción rápidamente!

Va a depender de la misión.

Un soldado de infantería que tiene que atravesar un terreno difícil va a querer un fuego liviano, confiable y probablemente rápido. Quiere algo que pueda transportar 20 km a través del barro, la maleza y la maleza, y que dispare sin falta cuando aparezca la oposición. Tal vez no tiene tiempo para apuntar, solo quiere darle al otro lado cosas en las que pensar además de dispararle. Cambiar entre tiro único y tiro rápido es bueno. Una ronda que matará de manera confiable cualquier cosa que golpee también es buena. Pero las rondas no pueden ser demasiado pesadas porque tiene que cargar muchas. El ruido y el humo del arma en realidad pueden ser deseables como cosas psicológicas.

Un francotirador quiere distancia, precisión y la capacidad de disparar y no ser detectado. Humo mínimo, por ejemplo. Y un fogonazo mínimo. Sería bueno si el arma no pesara demasiado. Pero los francotiradores pueden operar en equipos y moverse lentamente por el área de batalla, por lo que es menos importante que para la infantería. Tal vez menos ruido sea importante, pero tal vez no. Una ronda muy pesada no es tan mala porque solo puede llevar una pequeña cantidad. O podría esconder un montón en un lugar conveniente. Tal vez tenga una segunda arma para situaciones que requieran menos precisión. Tal vez el retroceso no sea tan importante, ya que podría sujetar el arma.

Los militares montados en vehículos van a tener deseos muy diferentes. Quieren un arma que sea una gran exageración. Cuando aparecen los muchachos en el transporte blindado con armas montadas en la torreta, quieren ser vistos como cosas de las que huir. Entras en el diseño de vehículos muy rápidamente. Cuanta armadura y donde. Cuanto motor. Qué sensores y qué coms. Los vehículos también pueden tener mucha asistencia informática. Pueden tener pantallas de visualización frontal y asistencia sobre el horizonte de cosas como aviones de radar. Pueden montar muchas cosas como cámaras ultravioleta e infrarrojas. Y pueden tener toneladas de contramedidas como humo, altavoces, proyectiles especiales como gas lacrimógeno, etc. Pueden hacer cosas locas como poner su alcance en un periscopio o lanzar un dron y usarlo para pintar con láser un objetivo.

Apuntar y mantener su punto de mira, como dice el OP, es primordial.

Hay componentes en el diseño de un rifle moderno que afectan el rendimiento de un arma. Tienes razón en que parte de esto se basa en el mecanismo. Otro factor importante es la longitud del cañón, que tiene un gran impacto en la precisión. Cañón más largo, mejor precisión a distancia. El tercer aspecto del diseño es el caso de uso. Un diseño llamado Bullpup compacta la mayor parte del mecanismo en la culata del hombro para llevar el cañón lo más cerca posible de su hombro mientras deja el gatillo en una posición natural para su mano. Le brinda una precisión similar a la de un rifle estándar, pero dada la longitud total más corta del arma, puede usarla fácilmente en áreas más confinadas, como dentro de edificios.

Algunos de estos aspectos tienen beneficios adicionales. La longitud del cañón también afecta la forma en que apuntas. Con un cañón muy corto, como una pistola, movimientos muy pequeños alteran significativamente el punto de puntería. Un cañón más largo tiende a ser más estable en el punto de mira porque los pequeños movimientos no impactarán tanto en el punto de mira. Hace poco leí un artículo que comparaba dos pistolas (me gustaría poder encontrarlo ahora) Ambas pistolas tenían el mismo largo de cañón. Uno era aproximadamente una pulgada en total más largo. Esto resultó en una distancia ligeramente más larga entre la mira delantera y la trasera, lo que creó un arma notablemente más precisa.

Todo esto para decir que la ergonomía humana es tan importante para el diseño de su arma como los mecanismos físicos de las armas actuales.

Ahora, si tuviera la tecnología para crear un arma no mecánica con un rayo de energía dirigido, la montaría en mi hombro con un mecanismo de cardán estable con servos para alterar rápidamente el punto de mira. Conéctelo digitalmente a gafas con un HUD, para que uno pueda apuntar con los ojos. El mecanismo de activación estaría en el guante. Todo esto para crear un arma que simplemente use, no afecte el movimiento y probablemente sea mucho más precisa que cualquier arma que se lleve tradicionalmente. Piense en el mecanismo de puntería de tres puntos en la película Predator.

Solo sigue pensando en cómo se va a usar, y eso puede ayudarte a decidir cómo diseñarlo.

Dadas sus limitaciones (donde un arma de energía de mano parecería calificar), yo diría que algo con forma de nudillos de bronce, el dispositivo se envolvería alrededor de los dedos con el emisor alineado con la base del dedo medio y el mecanismo del gatillo cayendo debajo del pulgar. . Si se necesita precisión sin invocar nada como gafas que muestren dónde caería el rayo, el usuario extendería el brazo y apuntaría a través de la parte posterior de la palma de la mano.

Por supuesto, si se permite cierta cantidad de tecnología para el control de puntería (incluso una tecnología bastante cercana), como una cámara en el dispositivo que muestra dónde golpearía el rayo, incluso no sería necesario extender el brazo. En ese caso, se podría lograr una puntería precisa desde casi cualquier posición, tal vez apoyado en algo si la distancia está involucrada. Sin embargo, sospecho que las armas de velocidad de la luz sin retroceso tendrían muchos menos problemas con la distancia en comparación con las armas de fuego. Las armas de fuego necesitan mucha más masa de la que imagino para un arma de energía, tanto para el mecanismo como para controlar el retroceso. Con esa gran reducción de masa, creo que mantener un objetivo firme sería mucho más fácil, también existe el problema de que no habría retroceso para desviar el arma del objetivo ni por un momento.

Técnicamente no es de mano , pero es un arma de una mano.

Apuntar es intuitivo y preciso, y la señal para disparar es inequívoca.

Cómo funciona: una computadora a bordo infiere la línea de visión a partir de la posición de su ojo y la posición de las yemas de los dedos en el momento en que se tocan. A partir de ahí, es sencillo encontrar la línea de tiro correcta, ajustar un arma servomontada y disparar. Y como puede ver en la segunda imagen, el mecanismo de activación permite una velocidad de disparo rápida.

TL: DR: mire los bloqueadores de drones y los lanzacohetes portátiles

Solo voy a señalar que actualmente hay armas que hemos desarrollado que no tienen retroceso.

Tenemos lanzacohetes, rifles y pistolas sin retroceso, y ahora tenemos bloqueadores de drones (que técnicamente podrían no contar como armas, pero creo que sí cuentan, ya que tienes que apuntar a un objetivo en movimiento).

(RPG-7, imagen de Michal Maňas a través de Wikimedia, cc-2.5) (Soldado de las Fuerzas Especiales de EE. UU. disparando un cohete Carl Gustav durante un ejercicio de entrenamiento realizado en Basora, Irak. Nótese la explosión. Ejército de EE. UU., dominio público)

Ahora, los rifles sin retroceso y los lanzacohetes, cuando los usa un soldado, tienen que pasar por encima del hombro debido a los gases de escape. Sin embargo, todavía podemos tomar notas de ellos. Algunos lanzacohetes tienen un par de empuñaduras de pistola, mientras que otros no. Los que no lo hacen (como el US M72 y el AT4) simplemente deben quedar en manos del usuario, lo cual no queremos. Equilibrar sobre el hombro puede ser una buena idea, ya que equilibra mejor el peso. También coloca el punto de pivote en el medio del arma, lo que hace que sea más rápido moverla pero menos estable. También notará que incluso el RPG-7, que tiene dos empuñaduras de pistola, no tiene culata porque no tiene retroceso y no está diseñado para dispararse mientras se mueve. Estas armas probablemente se beneficiarán de un stock, ya que serán el arma principal y, como tal, se usarán en más situaciones.

Ahora, las pistolas bloqueadoras de drones son prácticamente lo más parecido que tenemos a los DEW. No tienen retroceso, no tienen retroceso y deben apuntarse al objetivo para que funcionen. Entonces, ¿cómo se ven?

(Policía australiana sosteniendo un arma bloqueadora de drones. Vía ZDnet)

Así es, parecen pistolas que disparan balas y tienen retroceso. Porque apoyarse contra la mayor parte del cuerpo y tener ambas manos en el arma resulta bastante efectivo contra el retroceso, y lo que es efectivo contra el retroceso resulta ser bastante efectivo contra cosas que sacuden el arma además del retroceso también. Además, apoyarse contra el hombro significa que el arma está cerca de los ojos para la observación manual o el uso de un visor. Y si bien puede usar algún tipo de sistema de vista inteligente que le brinde la capacidad de mirar alrededor de las esquinas, los sistemas en desarrollo los ponen bajo el cañón, para no interferir con la mira de hierro.

¿Qué tal un tubo (stock) con otro tubo (barril) atacado, como un boomerang o una tubería (tubo)? Tiene un botón cerca del pulgar, o tal vez sensores de presión, por lo que el usuario simplemente sostiene el arma con ambas manos, apunta con su buscador índice, tal vez se apoya en el cuerpo, apunta el arma y aprieta la mano. Puede editar el peso del tubo como desee. El ojo humano puede alinear relativamente bien un punto al final de un tubo, así es como los primeros humanos calculaban la longitud y la distancia.

Creo que la forma que mejor aprovecha la coordinación ojo-mano es la mano.

Dado que las armas son de energía dirigida y no de proyectiles, su uso puede aprovechar la corrección del objetivo mientras el arma usa fuego continuo, digamos 1-2 segundos o 0,5 medio segundo de duración.

Entonces, el ataque sería un movimiento de corte o torsión con la mano.

Vea a nuestro oponente, dibuje lo que cabe en su mano y apunte a su objetivo y enciéndalo. Si fallaste, barre el rayo hacia el centro de masa, cortando a tu oponente. Dado que el arma es instantánea, un guerrero sería entrenado para tener manos estables como los cirujanos y movimientos delicados como un esgrimista para derribar a su enemigo con un mínimo de poder gastado.

R. Heinlein usó este estilo de armamento para batirse en duelo en "Beyond This Horizon"

Mira el tiro al blanco

Los tres criterios que haces, copiando armas de fuego modernas, están ahí principalmente para manejar el retroceso, de modo que el retroceso no altere tu puntería, especialmente en las primeras fracciones de segundo mientras la bala aún está en el cañón. Si elimina el retroceso de la consideración, entonces esos aspectos ya no son tan importantes.

Las herramientas más precisas que tenemos para disparar con bajo retroceso son las pistolas de tiro olímpico. La principal dificultad para disparar con precisión es el hecho de que apretar el gatillo tiende a alterar ligeramente la puntería.

Basado en eso, parece que el diseño ganador para un arma muy precisa sería una "pistola", esencialmente un dispositivo de puntería con miras precisas, en su mano dominante que le permite apuntar de manera intuitiva y rápida a objetivos de corto alcance, y también apuntar con mucha precisión. en objetivos de largo alcance; combinado con un gatillo que se presiona con la otra mano.

una camara fija

El dispositivo de puntería ideal debería eliminar los movimientos humanos incontrolables de la ecuación, como la respiración y la inestabilidad, al tiempo que ofrece ajustes fáciles y rápidos para apuntar. La steadicam moderna es un buen punto de partida, anclada al cuerpo para mayor estabilidad. Suponiendo que no necesita mucha masa en el arma, podría hacerla mucho más pequeña, tal vez hasta el punto en que pueda sentarse contra el pecho del usuario cuando no esté en uso, dándole un uso completo de ambas manos.

Para apuntar, agregue una pantalla y apunte desde la cintura, de la forma en que funciona la steadicam actual, o aumente la altura para que apunte al nivel de los ojos. Puede personalizar la resistencia sobre la marcha con un botón, de la misma manera que los jugadores profesionales de hoy cambian entre alta y baja sensibilidad para permitir reacciones rápidas y precios, pequeños ajustes.

¿El final resulto? Imagina a un soldado corriendo por un campo de batalla, saltando obstáculos, respirando con dificultad, etc., todo mientras mantiene un fuego constante con alta precisión. Se lanza al suelo, sujetándose con ambas manos, pero no es un problema porque el arma está atada a su pecho de todos modos.

Ya hay una serie de respuestas que tratan con esto, pero no pude resistirme a citar. Básicamente lo que buscas es esto:

Tal vez con un anillo en el dedo índice con una retícula de puntería para disparar con precisión. Si elimina las restricciones de tamaño, el arma debería estar adherida a su muñeca, con un cañón flexible adherido a la parte inferior del dedo índice. Posibilidad de cambiar los modos de disparo o la munición conectando un sensor a uno o más dedos.

Básicamente, estás viendo un combate mágico, como se representa con frecuencia: magos que disparan bolas de fuego. Sólo con la ciencia.

La pregunta sobre los cañones largos parece ser irrelevante a menos que haya más restricciones en el tipo de arma (se requiere un alcance largo/corto).

Simplemente puede tener un alcance de aumento de fuerza variable en su anillo de retícula de orientación y usar su otra mano para estabilizar. Si quieres pasar al modo francotirador, también puedes tener un monopié que se expanda desde tu muñeca hasta el suelo. O tal vez un cojín antigravedad equilibrado + amplificador de masa para el arma.

Si no hay un requisito de masa o tamaño, diría algo montado en la cabeza como un par de anteojos. Algo así como Google Glass pero con un arma en lugar de una cámara. Activar en un controlador de mano separado. Mira, dispara, mira, dispara, mira, dispara.

Antes de 1970, John Brunner escribió en su novela The Jagged Orbit : "El hombre está hecho para usar un garrote, y un arma es lo último en garrotes. Simplemente apunte y cierre el puño, y si su enemigo está lo suficientemente cerca para ver bien, él me iré".

Diría que es difícil imaginar un arma a distancia más intuitiva para apuntar y usar que una pistola bien diseñada. Algo entre la Colt 1911 y la Luger P-08 dará el ángulo de agarre perfecto para un arma que apunta de forma natural y se ajusta a la regla de Brunner: apuntar y cerrar el puño.

La única forma que veo de mejorar la puntería natural de una pistola bien proporcionada es un arma de The Forever War de Joe Haldeman : los trajes espaciales que usó la unidad de Mandella durante su entrenamiento en Plutón tenían armas de "dedo láser" incorporadas. Punto, y matar

Dependería del estilo de combate previsto.

Para las armas de combate cuerpo a cuerpo, la precisión es probablemente menos importante que la velocidad. Veo tres opciones:

• Lo obvio sería usar la dirección de la mirada, ya que incluso los humanos sin entrenamiento ya pueden enfocar su mirada de manera rápida y precisa en un objetivo. Habría un componente que rastrea con precisión la dirección de la mirada, y el arma en sí tendría servos rápidos que coincidieran con él. Es la mejor opción, aunque la hayas descartado.
• Lo siguiente más cercano es la dirección de la cabeza. Girar la cabeza para alinearla con los ojos es más lento, pero sigue siendo muy rápido, preciso e instintivo. Puedes hacer este pasivo montando el arma en tu cabeza. Contras: no se puede hacer con armas pesadas, pone la cabeza en peligro (¿y si el arma explota?).
• "Apuntar y disparar" donde el arma se dirige con la mano o la muñeca. Este fue en realidad un estilo de tiro enseñado para pistolas por el ejército de los EE. UU. Alrededor de la Segunda Guerra Mundial. Conduce a una precisión de pistola terrible, pero eso tiene que ver con el retroceso y el gatillo. Si puede organizar el mecanismo del gatillo para que al activarlo no interrumpa su puntería, puede hacerlo bastante bien apuntando con el dedo índice o la mano en una posición similar. Como puede observar con los punteros láser, no es muy preciso a menos que se permita alguna retroalimentación, por lo que probablemente necesitará disparar de 3 a 5 tiros por objetivo. Si el arma es moderadamente pesada, puede adjuntarla a la muñeca. Las armas más pesadas se pueden montar en el pecho y depender de la alineación instintiva del torso con la mirada, o colgar del hombro y apuntar con las manos como las modernas metralletas bullpup.

En los llamados rangos intermedios (300-400 m), la precisión se vuelve importante, por lo que desea algo que pueda apuntar con precisión durante un tiempo prolongado. Para armas más ligeras, su postura sería similar a la de un rifle de asalto, con un brazo doblado que estabiliza el arma contra el hombro o el pecho, con la mira alineada con los ojos. A diferencia de un rifle de asalto, el arma no necesita extenderse más allá de su muñeca a menos que la longitud del cañón sea un factor. Puede tener la forma de un círculo, un triángulo o cualquier otra forma que se ajuste a su codo. Las armas más pesadas se pueden equilibrar en el hombro (como una cámara moderna) para evitar que el peso interfiera con la puntería. A estas distancias es casi imposible apuntar instintivamente con precisión, por lo que es necesario tener miras. La estabilización giroscópica sería muy útil al realizar ajustes finos de puntería.

Las armas de mayor alcance (más de 1 km) tendrían miras y estabilización avanzadas, al menos un bípode o trípode. El análogo más cercano aquí es un telescopio o un rifle de francotirador. Puede hacerlo largo o pesado deliberadamente para ayudar a apuntar con precisión. Más allá del concepto de apuntar a través de la mira, el instinto no es útil a esta distancia.

Creo que el diseño más extraño sería para armas de apoyo de fuego como ametralladoras. Estos podrían evolucionar a algo como Steadicam. Entonces, el operador puede disparar con precisión mientras se mueve, y el peso del arma (por ejemplo, paquetes de baterías) en realidad mejora la precisión y permite un mayor volumen de disparos, lo que a su vez ayuda a reprimir al enemigo y compensar la postura expuesta. Debido a que el objetivo de este diseño es hacer que el dispositivo sea difícil de mover, no funcionaría a distancias más cortas donde necesita cubrir un arco más amplio.