Как правильно пользоваться роботизированной коробкой передач: 6 правил, о которых мало кто знает :: Autonews

Как ездить на роботизированной коробке передач правильно

Автолюбители, решившие приобрести автомобиль с роботизированной коробкой передач нередко, задаются вопросом, как ездить с такой системой? В статье мы рассмотрим, как пользоваться коробкой робот. Автоматическая роботизированная КПП, обиходное наименование коробка робот – это обычная МКПП, заключившая в себе компактный электронный блок, электронное управление сцеплением и автоматизированное переключение передач. Коробка робот сочетает в себе надежность, комфорт и топливную экономичность. Сегодня практически все автопроизводители оснащают свои машины такими коробками, у каждой из них есть своя уникальная конструкция и запатентованное название. Что самое интересное «робот» дешевле классической АКПП.

Роботизированная коробка передач

Содержание

• 1 Об устройстве
• 2 Принцип работы роботизированной коробки передач
• 3 Роботизированные КПП с двойным сцеплением
• 4 Нужен ли прогрев коробки?
• 5 Начало движения на подъем, его преодоление, спуск
• 6 Городские условия/остановка, парковка
• 7 Другие режимы
• 8 Общие рекомендации

Об устройстве

Одна из ветвей развития механических трансмиссий привела к созданию роботизированной КПП, которая соединила в себе надежность «механики» с удобством «автомата». За счет того, что вся работа водителя стала выполняться актуаторами – сервоприводами блока, возросли характеристики. Теперь электронный блок сам заботится о переключении передач. Все что нужно от человека — это устанавливать селектор в нужное положение, как в КПП и наслаждается поездкой.

Есть роботы с режимом ручного переключения передач. Например, коробка 2-Tronic может служить в трех режимах. Первый – автомат, когда человек, вообще не трогает передачи. Второй – полумеханика, на случай если водитель захочет самостоятельно управлять сцеплением, например, при обгоне другого авто и в то же время находится в автоматическом режиме. Третий режим – полностью ручной, где все зависит только от водителя.

Что касается любителей быстрой езды, то для них в самый раз подойдет кулачковая роботизированная коробка передач. Она самая быстрая из всех видов роботизированных коробок, переключать скорости можно за 0,15 секунд. Машины, имеющие такую коробку, содержат педаль сцепления, но применяется она лишь когда транспортное средство трогается с места. Далее, переключение происходит как в спортивном мотоцикле – не используя сцепление.

Преселективная коробка переключения передач

РКПП могут иметь электрический или гидравлический привод сцепления. В первом варианте «органами» выступают сервомеханизмы (электродвигатели). Что касается гидравлического, то здесь все основывается на гидроцилиндрах. Гидравлическим приводом оснащают свои роботизированные коробки такие автопроизводители, как: Peugeot, Fiat, Renault, BMW, Volkswagen, Citroen и другие. Что касается электрического привода, то с ним работают компании: Ford, Opel, Nissan, Toyota, Mitsubishi. Остальные компании корейских производителей пока не решаются вводить роботов, из-за сложности конструкции и обслуживания.

Принцип работы роботизированной коробки передач

РКПП имеет тот же принцип действия, что и механическая трансмиссия. У нее имеются такие же три вала: ведомый, промежуточный и ведущий, те же шестерни и передаточные числа. Как было упомянуто выше, роботами управляют сервоприводы, иначе как актуаторы. Эти устройства вводят и выводят из зацепления шестерни валов, а также соединяют и разъединяют коробку с маховиком двигателя. Контроль над процессом взял на себя электронный блок, посылающий команды на гидравлический привод или электродвигатель. На основании сигналов входных датчиков блок формирует алгоритм, управления зависящий от внешних условий, и реализует его через исполнительные механизмы. Все что остается водителю это переключать лепестковым селектором передачи.

Автоматическая коробка передач с гидротрансформатором

Роботизированные КПП с двойным сцеплением

Так как в первых коробках роботах время переключения сцепления медленное (до 2 с), приводящее к зависаниям и толчкам в динамике, было решено устранить проблему при помощи создания роботизированной коробки передач с двойным сцеплением, которая переводит скорости без разрыва потока мощности. Технология возникла еще в конце 80-х годов прошлого века. Суть в том, что два сцепления работают попеременно, а не сразу оба. Вместе с двойным сцеплением преселективные коробки содержат еще два первичных вала.

Алгоритм таков — пока действует первая передача, сигнал о запуске поступает к второй. Таким образом, крутящий момент переходит сначала на ведущий вал, пока последующая – ждет своей очереди, будучи уже включенной через второй первичный вал, но еще разъединенной с ведущим валом. Так, время переключения сводится к минимуму, что нельзя сделать на МКПП при ручном управлении. Благодаря устройству работы двух сцеплений, езда на транспортном средстве получается плавной и мягкой, однако, в конструктивном плане такой аппарат достаточно сложен и его обслуживание может обойтись дорого. Наблюдать подобное техническое решение, возможно на коробках DSG, S-Tronic, SMG и DCT M Drivelogic, идущие, как правило, на спортивных авто фирмы BMW.

РКПП

Нужен ли прогрев коробки?

Переходим к рассмотрению вопроса как ездить на роботе в особенностях эксплуатации. Многих волнует, требуется ли прогревать РКПП зимой? По сути, робот не нуждается в прогреве, но ну думаем это лишним, не будет. Потому что во время застоя масло в коробке стекает вниз и под действием мороза густеет. Чтобы его прогреть для нормального функционирования следует просто постоять несколько минут с заведенным двигателем, в это время селектор переводить не требуется. Затем трогаться с места стоит плавно, двигаясь равномерно без рывков с минимальными оборотами необходимо проехать где-то километр.

Летом, чтобы масло растеклось по системе, будет достаточно и одной минуты. Если не прогревать машину, то масло может плохо смазать подшипник, а это вызовет неполное сведение диска, корзины и трение с последующим перегревом.

Несколько полезных советов:

Начало движения на подъем, его преодоление, спуск

Некоторые машины с РКПП не оснащены функцией помощи старта на подъем, по этой причине необходимо самому научится правильно двигаться в таких ситуациях. С коробкой роботом нужно вести себя точно так же как и с МКПП. Ставим селектор в режим «А» и медленно давим на акселератор, попутно убирая машину с ручника. Это поможет автомобилю не скатиться назад. Перед этим желательно потренироваться, чтобы прочувствовать и понимать, в какой момент сцепление начало включаться и можно снимать с ручника.

Если на гору нужно подниматься зимой, то лучше переключится на ручное управление установив первую передачу или режим «М1», Помните, что давление на газ должно быть максимальным, это не вызовет пробуксовки. Когда в машине имеется гироскоп, на подъёме взят автоматический режим, то коробка начнет сама переключаться на нужные передачи. Робот сам определяет положение и начинает перещелкивать скорости — в основном на пониженные. В зависимости от ситуации можно перевести рычаг в режим «М» и зафиксировать текущую скорость. Когда скорость вас не устраивает можно выбрать необходимую, при этом не следует опускать обороты ниже 2500 и превышать 5000. Во время спуска делать ничего не нужно, будет достаточно просто перевести селектор в режим «А» и убрать с ручника.

Схема работы РКПП

Городские условия/остановка, парковка

Есть мнения, что коробка робот меньше уживается в условиях города с пробками, и это сокращает ее срок службы. Совет: после полной остановки машины, селектор необходимо выставить в режим «N» нейтраль, поставить на ручник и далее выключить мотор. Если остановки кратковременные, то переводить селектор в режим нейтраль не нужно, находитесь на положении «А». Так как при остановке сцепление остается выжатым, то при пробках или светофорах с задержкой больше минуты лучше двигатель глушить.

Другие режимы

Существуют дополнительные приложения систем, помимо рассмотренных основных. Так, некоторые роботизированные коробки оснащены положением – спорт и зимний, иное название «снежинка». Режим «Снежинка» нужен для создания плавного хода на скользком пути. Она обеспечивает движение, со второй передачи переводя плавно на повышенную скорость.
Положение «спорт» создает переход на повышенные передачи при больших оборотах, что дает возможность быстрого ускорения.

Машина с коробкой роботом

Общие рекомендации

Как ездить на роботизированной коробке передач правильно мы рассмотрели, теперь дадим несколько практических советов:

1. На старте не следует выжимать газ, когда необходимо прибавить скорость педаль нужно жать уверенно, но плавно.
2. Лучше проводить инициализацию в сервисном центре несколько раз за год – это сведет к минимуму дерганья и рывки.
3. Во время ускорения руководствуйтесь логикой МКПП.

Интересное по теме:

загрузка…

Как правильно ездить на автомобиле с коробкой DSG, чтобы продлить её ресурс – Akpp Wiki

Сегодня автомобили с роботизированной коробкой передач (РКПП, АМТ) составляют серьезную конкуренцию классическому гидромеханическому автомату АКПП и вариатору CVT по целому ряду причин. Прежде всего, коробка робот дешевле в производстве, также РКПП позволяет обеспечить высокую топливную экономичность, что особенно актуально с учетом жестких экологических норм и стандартов.

При этом на первый взгляд может показаться, что роботизированная трансмиссия не отличается от привычной АКПП, однако это не так. С учетом определенных особенностей и конструктивных отличий, необходимо знать, как пользоваться коробкой робот, чтобы добиться максимального комфорта при езде и продлить срок службы агрегата.

Особенности вождения с роботизированной коробкой

Поскольку робот является компромиссным вариантом конструкции, следует учитывать некоторые особенности управления автомобилем. Например, роботизированный агрегат не всегда корректно переключает скорости, что приводит к падению интенсивности разгона. При резком нажатии на педаль газа передачи переключаются вниз с запаздыванием. Эту особенность следует учитывать при совершении обгона на трассе, особенно с выездом на полосу встречного движения.

Требуется ли прогрев

При прогреве двигателя не требуется устанавливать селектор коробки в различные положения по аналогии с гидромеханическими агрегатами. После начала движения рекомендуют проехать 1-2 км на пониженной скорости, чтобы снизить нагрузки на трущиеся поверхности. Поскольку картер коробки находится на удалении от силового агрегата, нагрев масла в трансмиссии происходит через 10-15 км пути.

Начало движения на подъем его преодоление спуск

В конструкции роботизированных агрегатов не используется ассистент старта в гору. Исключение составляют некоторые марки автомобилей.

Чтобы начать двигаться в гору на автомашине с коробкой робот, необходимо перевести рычаг в положение A, одновременно удерживая автомобиль стояночной тормозной системой. Затем водитель отпускает рычаг тормоза и увеличивает частоту вращения двигателя.

Для снижения отката автомашины водителю необходимо поймать момент включения сцепления и одновременно отпустить рычаг ручного тормоза. Перед началом эксплуатации автомобиля рекомендуют выполнить несколько пробных попыток старта на горке, чтобы понять момент начала работы сцепления. В зимнее время коробка переключается в режим ручного выбора ступени, что снижает пробуксовку в начале движения. После разгона скорости переключаются принудительно или селектор переводится в положение автоматической работы.

При увеличении скорости коробка будет повышать передачи, но если частота вращения мотора упадет, трансмиссия перейдет на пониженную скорость в автоматическом режиме. При движении на спусках рычаг остается в положении А, педаль газа отпускается для торможения двигателем.

Остановка и парковка

Автомобиль с роботизированным агрегатом останавливается при помощи штатных тормозов. Затем водитель устанавливает рычаг коробки в нейтральное положение и включает стояночный тормоз. Педаль тормоза отпускается, водитель может заглушить двигатель и вынуть ключ из замка. При остановках, например, на светофоре, допускается оставлять селектор в положении движения вперед. При длительной стоянке необходимо перевести рычаг в нейтральную позицию, поскольку в выжатом положении сцепление изнашивается.

Другие режимы

Роботизированные коробки передач поддерживают дополнительные режимы работы:

1. Режим, обозначаемый пиктограммой в виде снежинки, предназначен для передвижения в зимнее время. Контроллер коробки обеспечивает старт со второй передачи и меняет алгоритм переключения скоростей, снижая пробуксовку колес на скользком дорожном покрытии.
2. Функция «спорт» позволяет переключать передачи при повышенной частоте вращения коленчатого вала, что обеспечивает динамичный разгон.
3. Ручной режим, позволяющий принудительно управлять коробкой передач.

Прогрев роботизированной коробки переключения передач и особенности эксплуатации

Многим из владельцев такого типа коробок переключения передач или тем, кто их совсем недавно открыл для себя впервые, интересен вопрос: необходим ли предварительный прогрев роботизированной коробки в условии низких или экстремально низких температур?

Хотя по уверениям конструкторов и с чисто эксплуатационной точки зрения прогрев такому виду коробки передач не нужен, однако стоит учитывать важный момент – температуру масла и то, как оно ведет себя при низких температурах. Ведь некоторые разновидности масел при небольших температурах начинают густеть и скапливаться в нижней части коробки передач.

Стандартная процедура прогрева заключается в том, чтобы на несколько минут оставить машину в заведенном виде, а во время прогрева селектор оставить в покое. При этом трогаться лучше плавно и спокойно, избегая рывков и толчков. Следите за оборотами: их уровень должен быть на минимуме в районе около одного километра.

В любом случае, подобную процедуру можно и даже рекомендуется проводить и в летнее время, что позволит всем элементам трансмиссии и коробки передач получить достаточно жидкую смазку.

Такие меры перед непосредственным началом движения сыграют очень положительную роль в сроке службы любого авто и предотвратят истирание и износ отдельных элементов.

Для того, чтобы избежать преждевременного выхода из строя как составных частей коробки переключения передач, так и трансмиссии в целом, рекомендуется соблюдать ряд определенных правил:

1. Категорически не рекомендуется буксовать при низких температурах. В таких условиях букс становится губительным для системы исполнения в целом и может привести к разкалибровке.
2. Также важно избегать заснеженных участков дороги, так как существует определенная вероятность просто-напросто застрять, что приведет к нежелательным пробуксовкам.
3. «Липучки» лучше не покупать, а выбрать сразу же резину с шипами.
4. В моменты долгих простоев или когда машина просто «ночует» во дворе вашего дома, её лучше оставить на передаче со значением «Е». Разумеется, при условии выключенного двигателя.
5. В случае, когда дорожное покрытие ненадлежащего качества, рекомендуется трогаться, не газуя, со второй передачи.

Как правильно двигаться в городских пробках

Движение в плотном городском трафике никак не влияет на срок службы АКПП, но для «робота» может быть губительным, если не соблюдать простые правила. Дело в том, что у роботизированных коробок, в отличие от автомата, есть сцепление. При постоянном движении в пробке по несколько метров оно преждевременно изнашивается. Это объясняется неизбежной его пробуксовкой при начале движения. Каждый раз, отпуская педаль тормоза и подтягиваясь на несколько сантиметров ближе к впереди стоящему автомобилю, владелец DSG приближается к визиту в автосервис.

Вопреки распространенному мнению, при движении в пробке не нужно ставить селектор в положение «N», достаточно поставить ногу на тормоз. В этом случае диск сцепления и маховик размыкаются автоматически. Но для того, чтобы трансмиссия жила долго, нужно каждый раз дожидаться, пока дистанция до переднего автомобиля будет не менее нескольких метров.

Техобслуживание роботизированной трансмиссии

Чтобы роботизированная коробка передач прослужила как можно дольше, ее необходимо с периодичностью примерно один раз в 50 тыс. км пробега обслуживать и диагностировать на станции ТО, где есть специальное оборудование и квалифицированные специалисты.

Если не соблюдать регламент, трансмиссия выйдет из строя раньше времени, и тогда ремонт обойдется дороже.

Самостоятельный ремонт РКПП проводить не рекомендуется – неквалифицированный подход к делу может погубить коробку окончательно, и тогда ее придется полностью менять.

Основные отличия АКПП от РКПП

1. Первое отличие в конструкции. В случае с роботом это механика с блоком управления, устройство автоматики совсем другое.
2. Плавность и скорость переключений у автоматики лучше.
3. Почти все АКПП лишены функции ручного переключения, тогда как у роботизированной трансмиссии данная функция присутствует.
4. Еще одно отличие робота от автомата заключается в бюджетном ремонте и обслуживании первого.
5. Экономия также выражается в том, что робот потребляет меньше масла и топлива.

Плюсы и минусы РКПП

Преимущества	Недостатки
Экономичность на уровне механики. Более низкая цена, доступный ремонт и обслуживание. Более экономное потребление масла. Быстрое переключение скорости благодаря соответствующим системам на руле. Роботизированная коробка передач, в отличие от автоматической, меньше весит. Более высокая динамика.	Недостаточно плавное переключение скоростей, чувствуются рывки. После включения заданной передачи ощущается задержка. Необходимость переключать рычаг в нейтральное положение при любой остановке. Ресурс КПП существенно страдает при каждой пробуксовке. Наличие небольшого отката во время начала движения.

Быстрый старт: быть или не быть?

Любители динамичного разгона часто стартуют с места, одновременно выжимая газ и тормоз. Это делается для того, чтобы увеличить обороты двигателя, а затем отпустить тормоз и максимально быстро рвануть с вперед. Этот прием не подходит для роботизированных коробок.

Современные «роботы» оснащены защитным механизмом. При нажатии на тормоз электроника препятствует смыканию диска сцепления с маховиком, поэтому обороты двигателя расти не будут. Автомобиль в такой ситуации не пострадает, но и смысла в данной манипуляции нет никакого.

Хуже обстоит дело на машинах, где подобная защита не предусмотрена. При нажатии на газ диски смыкаются, но педаль тормоза не дает автомобилю двинуться с места. В результате происходит пробуксовка дисков, появление на них повреждений и преждевременная выработка ресурса моховика.

Недостатки коробки передач

Даже с таким перечнем преимуществ устройство имеет и свои недостатки, которые, возможно, отпугивают какую-то долю водителей. Рассмотрим их.

• К сожалению, банальные и самые дешевые коробки-роботы не способны подстраиваться под особенное вождение того или иного водителя. В этом его превзошла автоматическая трансмиссия, которая с легкостью адаптируется под стиль езды. Здесь же имеется лишь один вид вождения. Он вшит, как стандартный, в прошивку.
• Если коробка-робот (отзывы в этом нюансе довольно негативны) установлена в комплекте с электрическим сервоприводом, то она показывает небольшую задержку в работе. То есть получаемая пауза между передачей сигнала и самим переключением достигает порой двух секунд. Это не является серьезным недостатком, однако может приносить неудобства при совершении равномерной езды и разгоне.
• Если же используется гидравлический привод вместе с роботизированной коробкой, то нужно заметить, что переключение ускоряется практически до 0.05 секунд. Это кажется небольшой цифрой, однако при езде ощущается. Но такой привод как дорого покупать, так и недешево устанавливать. Более того, он сильно нагружает мотор в энергетическом плане, поэтому зачастую его используют в спорткарах или других дорогих машинах.

Устройство роботизированной КПП

Роботизированная коробка представляет собой механическую ступенчатую трансмиссию, дополненную электронным блоком управления. Управление муфтой сцепления и переключение скоростей производится исполнительными сервоприводами (электрическими или гидравлическими). Для начала движения водителю необходимо поставить селектор в положение A (перемещение вперед) или R (движение назад), а затем отпустить педаль тормоза.

Блок управления переключает скорости в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и сопротивления движению. В конструкции контроллера предусмотрен специальный датчик, фиксирующий угол наклона автомашины. В зависимости от положения автомобиля корректируется работа роботизированной коробки.

В конструкции коробки предусмотрен режим ручного переключения, обозначаемый литерой M. Для выбора скорости необходимо нажимать на селектор вперед или назад, повышая или понижая передачу. Электронный контроллер отслеживает режим работы двигателя и скорость движения, в памяти устройства зашиты допустимые соотношения скоростей и оборотов силового агрегата. Например, блок не допустит попытки тронуться с 3-й передачи или перекрутить коленчатый вал мотора ошибочным включением пониженного передаточного отношения при движении на трассе.

Обслуживание роботизированной коробки заключается в проведении компьютерной диагностики, позволяющей определить остаточную толщину фрикционных накладок сцепления. При неаккуратном обращении с трансмиссией происходит ускоренный износ накладок муфты сцепления. Изменение размерных цепей негативно влияет на работу исполнительных механизмов, проходящих калибровку в заводских условиях.

При проведении ежегодного обслуживания автомашины или через каждые 10-15 тыс. км выполняется адаптация конструкции, позволяющая компенсировать износ накладок. Пренебрежение процедурой адаптации приводит к некорректной работе агрегата и его переходу в аварийный режим. В механической части трансмиссии производится замена масла на жидкость, рекомендованную изготовителем. Периодичность обслуживания агрегата зависит от производителя, рекомендации приведены в сервисной книжке автомобиля.

Устройство и принцип работы роботизированной КПП с одним сцеплением

Робот с гидроприводами переключения передач
Роботизированная КПП может быть с одним и с двумя сцеплениями. С роботом с двумя сцеплениями можно ознакомиться в статье про Powershift. Мы же продолжим разговор о КПП с одним сцеплением.

Устройство робота достаточно простое и включает в себя следующие элементы:

1. механическая часть;
2. сцепление;
3. приводы;
4. система управления.

Механическая часть содержит все компоненты обычной механики, а принцип работы роботизированной АКПП схож с принципом работы МКПП.

Приводы, управляющие коробкой, могут быть гидравлическими и электрическими. При этом один из приводов следит за сцеплением, он отвечает за его включение и выключение. Второй – управляет механизмом переключения передач. Практика показала, что КПП с гидроприводом функционирует лучше. Как правило, такая коробка применяется на более дорогих автомобилях.

Роботизированная коробка передач имеет и режим ручного переключения передач. В этом ее уникальность – переключать передачи может как робот, так и человек.

Система управления – электронная и включает в себя следующие детали:

1. входные датчики;
2. электронный блок управления;
3. исполнительные устройства (актуаторы).

Схема работы РКПП
Входные датчики отслеживают основные параметры работы КПП. К ним относятся частота вращения, положение вилок и селектора, уровень давления и температура масла. Все данные передаются в блок управления, который контролирует актуаторы. Исполнительное устройство, в свою очередь, управляет с помощью сервоприводов.

В роботизированной АКПП гидравлического типа система управления дополнительно оснащена гидравлическим блоком управления. Он управляет работой гидроцилиндров.

Принцип работы робота осуществляется двумя способами: автоматическим и полуавтоматическим. В первом случае коробка управляется через определенный алгоритм, который задается блоком управления на основе сигналов датчиков. Во втором – принцип работы идентичен ручному переключению передач. Передачи с помощью рычага селектора последовательно переключаются с высшей на низшую, и наоборот.

Резкое изменение скорости

«Робот» DSG c двойным сцеплением работает следующим образом: одно сцепление отвечает за четные передачи, другое — за нечетные. Электроника подстраивается под манеру вождения водителя, заранее включает нужную скорость, а затем в нужный момент времени просто включает сцепление. Соответственно, если вы нажимаете на газ, трансмиссия готовится включить повышенную передачу, если тормозите — пониженную. При агрессивной езде с резкими торможениями после разгона и наоборот автоматика не успевает выбирать нужную скорость и переключает передачи в экстренном режиме. Это приводит к ударам по диску сцепления, появлению на нем повреждений и сокращению срока службы.

Если вы хотите пощекотать нервы, выбирайте ручной режим переключения передач. Это позволит даже при резких изменениях скорости выбирать корректную скорость и не вводить в заблуждение автоматику, настроенную на комфортный, предсказуемый стиль езды.

Особенности управления

Некоторые режимы работы РКПП получила от автоматической коробки, а именно:

• «N» — нейтраль. Режим, при котором крутящий момент на колеса от КПП не передается. То есть двигатель работает, на коробку передается вращение, но из-за положения шестерен на колеса оно не передается. Используется при длительной стоянке авто, перед началом движения, после остановки;
• «R» — движение задним ходом. Здесь все просто, водитель переводит селектор в это положение и авто движется назад.

Другие же режимы роботизированной коробки имеют свое обозначение:

• «А/М» или «Е/М» — движение вперед. Этот режим соответствует режиму «D» автоматической коробки, то есть автомобиль движется вперед, а КПП производит переключение передач. В режиме «М» выполняется ручное управление. Переводом селектора в определенный паз выбирается необходимый режим;
• «+», «-» — переключатель передач. Кратковременные переводы селектора в сторону «+» или «-» обеспечивают переключение передачи при ручном режиме управления «М».

Буксировка и пробуксовка

Коробки DSG не рассчитаны на большие нагрузки. Обычно они устанавливаются на автомобили, которые вместе с водителем и пассажирами весят не более двух тонн. Если вы хотите буксировать другое транспортное средство или тяжелый прицеп с помощью своего авто, помните, что «робот» может не справиться с такими перегрузками. Если не хотите рисковать трансмиссией, откажитесь от этой затеи.

Владельцы автомобилей с роботизированной трансмиссией должны знать, что этот агрегат боится пробуксовок. Такая ситуация может возникнуть при попытке тронутся с места на скользкой поверхности, а также при резком старте в ручном режиме. К сожалению, в наших реалиях иногда не удается избежать пробуксовки, но все же постарайтесь. Автомобиль с роботизированной КПП — это не внедорожник, поэтому подумайте перед тем, как ехать в грязь или на скользкую колею.

Начало движения на подъем, его преодоление, спуск

Многие автомобили с РКПП не оборудованы системой помощи старта на подъем, поэтому правильно начинать движение нужно научиться самому водителю. При старте на подъем с роботизированной коробкой необходимо поступать, как и с «механикой». Для начала движения селектор переводится в режим «А», плавно нажимается акселератор и одновременно авто снимается с ручника. Такое действие исключит откат авто назад. Одновременно жать на газ и снимать с ручника следует потренироваться, чтобы водитель чувствовал двигатель и понимал, когда сцепление начало включаться и можно снимать с ручника.

При начале движения на подъем в зимний период лучше использовать ручной режим, при этом устанавливать первую передачу. Сильно газовать не стоит, чтобы не было пробуксовки колес.

При движении на подъем при выбранном автоматическом режиме коробка самостоятельно начнет переходить на пониженные передачи, что является вполне логичным, ведь при повышенных оборотах преодолеть подъем легче. Такая КПП оснащена гироскопом, который определяет положение автомобиля, и если датчик показывает подъем, то коробка буде работать соответственно. Можно совершать движение и в ручном режиме, зафиксировав определенную передачу. Важно понимать, что РКПП не даст двигаться в натяг, поэтому при подъеме обороты двигателя должны быть не меньше 2500 об/мин.

При спуске же никаких действий от водителя не требуется. Достаточно перевести селектор в положение «А», и снять ручник. При этом авто будет производить торможение мотором.

Эксплуатация роботизированной коробки передач: нюансы

Итак, если в автомобиле стоит роботизированная коробка автомат (робот), как пользоваться такой КПП, мы рассмотрим ниже. Казалось бы, данная коробка похожа на АКПП по принципу работы и не сильно отличается от аналога. Другими словами, нужно только перевести селектор в то или иное положение, после чего автомобиль начнет движение, причем дальнейшая езда будет похожа на машину с классической АКПП.

Сразу отметим, РКПП сильно отличается от автомата с гидротрансформатором. По этой причине нужно знать, как управлять коробкой робот, а также правильно эксплуатировать такую КПП.

Нужно ли прогревать машину зимой?

Как управлять роботизированной коробкой передач? Для начала нужно определиться с тем, есть ли необходимость в прогревании коробки перед началом использования в зимнее время. Если вы используете автоматическое приспособление, то знаете о том, что в холода нельзя обойтись без предварительного прогрева, который выполняется путем непродолжительного перевода селектора во все существующие положения.

Езда на автомобиле с роботизированной коробкой передач не требует проведения дополнительных манипуляций, даже если за окном минусовая температура. Однако, зимой коробку передач все же следует подготовить к предстоящей эксплуатации. Дело в том, что в то время, когда машина стоит, масло, находящееся внутри устройства, стекает вниз и из-за пониженных температур, его консистенция изменяется: вещество становится намного гуще.

По этой причине в холодное время года рекомендуется запустить мотор и выждать некоторое время для того, чтобы масло разогрелось и распределилось по всем элементам, входящим в состав коробки. Это позволит сократить трение и уменьшить износ деталей, соприкасающихся между собой. Чтобы процесс прошел успешно, требуется выстоять две минуты, заведя двигатель.

Затем можно плавно, стараясь не делать резких рывков, переместиться на километр, что поспособствует оптимальному прогреву масляной жидкости.

Правильное переключение режимов и парковка

DSG не любит резких движений. Именно поэтому переключать режимы нужно плавно. Автоматика быстро перестраивается, но для этого ей нужно некоторое время. Всего секундная задержка при изменении положения селектора значительно продлит срок службы трансмиссии. Не стоит дергать ручку КПП.

При стоянке автомобиль удерживается на месте с помощью блокировочного механизма. Но если вы часто ставите машину под уклон, рекомендуется пользоваться стояночным тормозом. Это снимает нагрузку с ограничителя и продлевает срок его службы. Но помните, что зимой тормозные колодки при использовании ручного тормоза могут примерзнуть.

Коробка-робот на «Опеле-Астра»

Уже выше рассмотрели общую ситуацию по «Опелю», отдельно хотелось бы затронуть автомобиль Astra, в котором использовалась коробка-робот. «Астре», отзывы о которой спорные, но неплохи, досталась конструкция первого поколения, поэтому можно сказать, что рассчитана она на любителя. Причем речь идет о процессе эксплуатации, а не о ремонте. Некоторые водители отмечают, что с такой коробкой лучше, чем с механической. Однако при этом ее работа намного хуже, если сравнивать с обычной и наиболее известной автоматизированной. Многие о коробка-робот не любит пробок и иногда начинает давать сбои в работе. В зависимости от характера поломки, устройство может быть намного дешевле для ремонта, чем автоматизированная трансмиссия. Однако говорить, что это действительно так во всех случаях, нельзя.

Как правильно ездить на коробке робот: что нужно знать

Сегодня автомобили с роботизированной коробкой передач (РКПП, АМТ) составляют серьезную конкуренцию классическому гидромеханическому автомату АКПП и вариатору CVT по целому ряду причин. Прежде всего, коробка робот дешевле в производстве, также РКПП позволяет обеспечить высокую топливную экономичность, что особенно актуально с учетом жестких экологических норм и стандартов.

При этом на первый взгляд может показаться, что роботизированная трансмиссия не отличается от привычной АКПП, однако это не так. С учетом определенных особенностей и конструктивных отличий, необходимо знать, как пользоваться коробкой робот, чтобы добиться максимального комфорта при езде и продлить срок службы агрегата.

Читайте в этой статье

Какие режимы еще существуют?

Выше перечислены основные правила, которые следует соблюдать, управляя машиной с роботизированной коробкой. Однако, есть и иные особенности, о которых следует знать. Например, некоторые изделия предполагают вспомогательные режимы, а не только те, что были перечислены выше. Это такие виды передач как: спортивный и зимний (его еще называют «снежинкой»). Последний из представленных режимов нужен для того, чтобы безопасно перемещаться по трассе, покрытой льдом. Он обеспечивает плавный переход на более высокие скорости.

Обслуживание

Производитель заявляет, что «робот» DSG не нуждается в обслуживании, а залитое на заводе масло рассчитано на весь срок эксплуатации. Но опыт мастеров говорит об обратном. Если вы хотите, чтобы трансмиссия служила максимально долго, каждые 50-60 тысяч пробега необходимо производить замену трансмиссионной жидкости.

Перед тем, как сесть за руль своего новенького авто, обязательно прочитайте рекомендации по использованию роботизированной коробки DSG. Ее эксплуатация схожа с классическим автоматом, но некоторые нюансы все-таки есть. Если их учитывать, трансмиссия будет исправно служить длительное время и радовать плавностью и быстротой переключения передач.

edit this post

Устройство коробки передач

Выясняя особенности такой конструкции, необходимо обратить внимание на соответствующие отзывы. Коробка-робот требует специфического с собой обращения, но для того чтобы понять почему, понадобится разобраться в ее устройстве.

По предварительному описанию можно подумать, что в целом конструкция представляет собой простой автомат с особенным управлением. Однако это не так. Рассмотрим более детально данный вопрос.

Конструкция базируется на механической коробке, которая, по отзывам как профессионалов, так и обычных водителей, считается более надежной, чем автоматическая. Это можно понять, читая в интернете отзывы. Коробка-робот имеет специальные устройства. Они необходимы для того, чтобы при переключении скоростей выжимать сцепление.

Стоит заметить, что, пользуясь обычной механической коробкой передач, водитель самостоятельно выбирает время переключения. Для этого он акцентирует внимание на том, что происходит на дороге и использует педаль сцепления совместно с рычагом самой трансмиссии. При разработке нового устройства, которое получило спорные от водителей отзывы, коробка-робот показала себя с совершенно другой стороны. Было принято решение исключить из вышеописанного процесса непосредственные действия водителя. Все важные переключения осуществляет компьютер. Для удачного функционирования робота были установлены специальные узлы-актуаторы. За счет них и стало возможным переключение передач, которым руководит сам компьютер.

Судя по отзывам, потребители отмечают несколько основных преимуществ. Речь идет об огромной экономии топлива, легкости в ремонте. Также некоторым потребителям нравится отсутствие педали сцепления. Еще одним преимуществом, выделяемым водителями, является то, что имеется возможность ручным способом сменить передачу.

Советы и хитрости езды на АМТ

Чтобы приноровиться к коробке-роботу и увеличить срок её эксплуатации, можно следовать маленьким хитростям, чтобы езда доставляла удовольствие и не вызывала негативных эмоций.

1. Один из самых неприятных моментов, который может случиться в дороге с АМТ – перегрев сцепления. Чтобы это не происходило, в пробке при остановке дольше, чем на 10 секунд, можно ставить коробку в положение «нейтраль», а при долгом подъёме принудительно понижать передачу в ручном режиме. Если коробка перегрелась, на панели появится значок. Нужно остановиться, выключить машину и подождать, пока АМТ остудится.
2. Чтобы избежать рывков при переключении передач во время разгона, нужно нажать, а потом приотпустить педаль газа в тот момент, когда вы чувствуете скорое переключение скоростей. После переключения можно дальше плавно набирать скорость.
3. При каждом ТО проводите калибровку коробки, это увеличит срок её службы.

Кто-то слышал негативные отзывы от друзей и знакомых и не хочет покупать, кто-то пробовал ездить на старых моделях роботизированной коробки передач.

Но с развитием технологий, когда АМТ постепенно замещает и механику, и автомат, коробка-робот может стать самым лучшим и экономичным вариантом для автомобиля.

Обслуживание трансмиссия 5 АМТ

Согласно данным производителя, трансмиссия 5 АМТ не нуждается в обслуживании, её элементы защищены от воздействия пыли и влаги, что в свою очередь закрепило за коробкойрепутацию простого, надёжного, безотказного механизма.

Тем не менее, рекомендуется придерживаться правил:

• Следить за уровнем масла, в результате механических повреждений коробки возможна его утечка;
• Вовремя проводить адаптацию сцепления роботизированной коробки.

Коробка представляет собой набор шестеренок, управление которыми осуществляет актуатор ZF. Сцепление коробки со временем изнашивается и его необходимо подстраивать под актуатор, этот процесс и называется адаптацией, он предназначен для устранения рывков и толчков при движении.

Адаптация проводится:

• Каждые 15000 км пробега автомобиля;
• В случае замены сцепления;
• При обновлении настроек бортового компьютера.

Процесс прост и занимает несколько минут: через специальный диагностический разъём автомобиль соединяется с компьютером «АвтоВАЗ», электрик включает программу и в прямом режиме связывается с сервером производителя. Данные сбрасываются на сервер, после чего заводится двигатель и в течение нескольких секунд происходит адаптация.

Диагностику коробки желательно проводить у официального представителя, поскольку для выполнения работ потребуется специальное оборудование и обученный персонал.

Напомним, что на сегодняшний день в автомобилях и внедорожных машинах применяются коробки передач (КП) трех основных типов – механические, автоматические и роботизированные. Известны еще бесступенчатые коробки передач (вариаторы), но их применение весьма ограничено, а мы сегодня поговорим о преимуществах и недостатках автоматических и роботизированных КП.

Коробка-робот на автомобиле «Лада»

Рассмотрим легендарный автомобиль отечественного производителя с роботизированной трансмиссией. Попробуем разобраться в преимуществах и недостатках, учитывая отзывы. «Лада-Веста», робот-коробка которой нравится не всем потребителям, получила распространение на рынке. Все пишут, что к ней придется долго привыкать, однако это вовсе не проблема.

Встречаются в Сети в большом количестве хорошие отзывы. Они позволяют понять, что основная проблема такой коробки заключается лишь в слишком маленькой (в сравнении с АКПП) скорости переключения. Довольно часто водители не используют ручной режим, как правило, этого не требует ситуация. Зачастую острая необходимость появляется только при движении в большом потоке автомобилей. А как известно, коробка передач не подстраивается под особый стиль вождения самого водителя, поэтому безопаснее и выгоднее использовать ручной режим.

Некоторым потребителям вообще не нравится перспектива самостоятельного управления, ведь трансмиссия же отдана компьютеру, и он всегда должен ею руководить без вмешательства человека.

Также из преимуществ потребители отмечают то, что коробка-робот не сильно нагружает силовой агрегат, поэтому ездить максимально удобно и комфортно. Процесс переключения передачи после осуществления разгона происходит довольно быстро. Однако все же работа с одним сцеплением – практически прошлый век. Это сильно тормозит развитие таких коробок передач, ведь модели первого поколения получают много негатива в свой адрес, а это снижает популярность самого устройства.

В целом «Лада-Веста» считается нормальным недорогим вариантом. Приобретают его, как правило, те, кто только учится водить, более продвинутые люди на нее внимания не обращают.

Как выполнить остановку?

Для водителей также важен вопрос, который касается остановки и парковки. Очень важно знать, как правильно ездить, чтобы автомобиль исправно служил на протяжении долгого времени. После того, как машина полностью остановится, нужно перевести селекторный рычаг в режим «N», поставить на стоячий тормоз, заглушить двигатель.

Во время непродолжительных остановок перевод рычага в указанный режим не является обязательным. Допускается оставаться на режиме «А», однако при этом нельзя забывать, что во время остановки сцепление остается выжатым. А потому, при стоянии на светофоре или в автомобильном заторе, если выстаивание растягивается на неопределенный срок, нужно переключаться на нейтральный режим.

Коробка-робот на «Тойоте-Королла»

Учитывая, что каждый человек имеет собственные предпочтения в подборе машины и ее трансмиссии, водитель сам решит, подходит ли ему данная «Тойота». Коробка-робот, отзывы о которой хорошие в 80 % случаев, показывает нормальную работу. Однако все же имеет некоторые минусы.

Перед тем как приобрести машину, многие задумываются о том, какая же трансмиссия будет лучше? Для этого рассмотрим преимущества и недостатки. Делать это будем, принимая во внимание отзывы коробке-робот.

«Королле» с таким оснащением посвящены хвалебные оды водителей. В них говорится о том, что при работе тратится небольшое количество топлива. Более того, ее проще обслуживать и намного дешевле. Но имеются еще и недостатки. Какие же? Автомат переключает передачи несколько быстрее, чем «робот». Иногда подводит плавность работы, что влияет на динамичность езды и комфорт в целом. А также перед тем, как куда-либо ехать зимой, всегда придется прогревать автомобиль. Иначе имеется высокая вероятность того, что трансмиссия будет работать со сбоями.

Не все водители восторженно принимают тот факт, что установлена коробка-робот на «Тойота-Королла». Отзывы большинства потребителей дают понять – машиной управлять легко и проблемы возникают редко. Но опять-таки, необходимо понимать специфику работы такой трансмиссии и быть готовым перестраиваться под нее.

принцип работы, устройство, отличия от АКПП, плюсы и минусы

Преимущества

Недостатки

Особенности езды на РКПП

Признаки неисправности

Актуальность в РФ

Инженеры, работающие в сфере автомобилестроения, постоянно придумывают что-то новое. Инновационные решения помогают производителям выдерживать конкуренцию. Коробка передач — это самый важный элемент в автомобиле. На нее в первую очередь обращают внимания автолюбители. В списке трансмиссий не так давно появился новый вид КП — роботизированная коробка передач. Рассмотрим, как работает коробка робот, какие плюсы и минусы имеет, и чем отличается от других КП.

РКПП — что это?

Роботизированная коробка передач — это агрегат, схожий по своей конструкции с механической коробкой. При этом переключение передач происходит в автоматическом режиме. Почему коробка ассоциируется со словом «робот»? Дело в том, что КП управляет электронное устройство. Входные данные задаются водителем и дорогой. Иными словами, принцип работы роботизированной коробки передач вобрал в себя свойства и механики, и автомата.

Крупные концерны начали производить машины с коробкой «робот» в середине 2000-х годов. По своему внешнему виду РКПП выглядит почти так же как АКПП. В автомобиле отсутствует рычаг переключения передач и педаль сцепления. Агрегатом управлять довольно удобно. По сравнению с автоматикой, он имеет меньшую стоимость. Это не может не радовать и производителей, и покупателей.

Сегодня роботизированная коробка встречается на грузовых авто, в «легковушках» и даже в автобусах. У каждого производителя имеются свои разработки в этой области. В целом «роботы» являются перспективными, поэтому автоконцерны из года в год стараются усовершенствовать их.

Как правильно пользоваться роботизированной коробкой передач

Общий вид РКПП
Роботизированная трансмиссия сочетает в себе функции как АКПП, так и механической коробки передач. Это по сути та же механика, но с автоматическим управлением. Система управления с помощью исполнительных механизмов управляет работой сцепления и переключением передач. При этом переключение происходит так же, как и в механике, только без участия водителя.

Смотрите про коптеры: Робот ниндзя

Изначально роботизированная КПП создавалась для того, чтобы существенно снизить стоимость коробки передач в сравнении с АКПП и в то же время объединить в себе все достоинства автомата и механики, к которым в первую очередь относятся комфорт и удобство управления.

В автомобилях спортивного класса используется несколько иной тип роботизированной трансмиссии – с двумя сцеплениями. Это позволяет добиться максимально высокой скорости переключения передач.

Преимущества и недостатки роботизированной трансмиссии для наглядности также представим в виде таблицы. Заодно проведем сравнительную характеристику между двумя видами трансмиссий.

Преимущества роботизированной коробки передач	Недостатки роботизированной коробки передач
1. Более простая конструкция в отличии от АКПП	1. Рывки при старте и переключении передач (для РКПП с одним сцеплением)
2. Менее дорогие обслуживание и ремонт по сравнению с АКПП	2. Необходимость перевода рычага в нейтральное положение при длительной остановке и откат автомобиля на подъеме
3. Лучшая топливная экономичность	3. Непредсказуемость поведения роботизированной коробки передач в тяжелых дорожных условиях
4. Более высокий КПД	4. Эффект «задумчивости» при переключении передач

Классический селектор роботизированной КПП
Итак, робот – это скорее разновидность АКПП или МКПП? Зачастую его приравнивают к модифицированному автомату. На самом деле, в основе робота лежит механическая трансмиссия, завоевавшая это право своей простотой и надежностью. По сути, роботизированная КПП – это та же механика с дополнительными устройствами, отвечающими за переключение передач и управление сцеплением. Т.е. водитель от этих обязанностей освобожден.

Роботизированная коробка встречается как в легковых автомобилях, так и в автомобилях грузовых, а также автобусах, а в 2007 году робот был представлен даже на спортивном мотоцикле.

Производитель	Название	Производитель	Название
Renault	Quickshift	Toyota	MultiMode
Peugeout	2-Tronic	Honda	i-Shift
Mitsubishi	Allshift	Audi	R-Tronic
Opel	Easytronic	BMW	SMG
Ford	Durashift/Powershift	Volkswagen	DSG
Fiat	Dualogic	Volvo	Powershift
Alfa Romeo	Selespeed

Схема работы РКПП
Изначально коробка-робот создавалась для того, чтобы объединить в себе все достоинства коробки-автомат и механической трансмиссии. В первую очередь, сюда относятся комфорт АКПП и надежность с экономичностью механики. Для того, чтобы определить, удалась ли задумка разработчикам, сравним по основным параметрам робота с АКПП и робота с механической трансмиссией.

Робот и автомат

Сравнительную характеристику между двумя коробками передач представим в виде таблицы. За основу сравнения возьмем ряд параметров.

Параметр	Робот	Автомат
Конструкция устройства	Проще	Сложнее
Эксплуатация и ремонт	Дешевле	Дороже
Потребление масла и топлива	Меньше	Больше
Динамика разгона автомобиля	Лучше	Хуже
Вес коробки	Меньше	Больше
КПД	Выше	Ниже
Поведение машины при переключении передач	Рывки, «эффект задумчивости»	Плавное движение без рывков
Возможность отката автомобиля на уклоне	Есть	Нет
Ресурс двигателя и сцепления	Меньше	Больше
Управление автомобилем	Сложнее	Проще
Необходимость переключения рычага в нейтральное положение при остановке	Да	Нет

Итак, что мы имеем: роботизированная КПП более экономична по всем параметрам, но в плане комфорта для водителя все же выигрывает автомат. Таким образом, главное достоинство автоматической коробки передач (комфорт при движении) робот не перенял, по крайней мере, рассматриваемая нами коробка с одним сцеплением.

Посмотрим, как обстоят дела у механики и перенял ли робот все ее достоинства.

Теперь сравним робот с МКПП.

Параметр	Робот	МКПП
Стоимость коробки и ее обслуживание	Дороже	Дешевле
Рывки при переключении передач	Меньше	Больше
Расход топлива	Чуть меньше	Чуть больше
Ресурс сцепления (зависит от конкретной модели)	Больше	Меньше
Надежность	Меньше	Больше
Комфорт	Больше	Меньше
Конструкция	Сложнее	Проще

Какой вывод можно сделать здесь? Робот комфортнее механики, чуть экономичнее, но стоимость самой коробки выйдет дороже. МКПП все-таки остается надежнее робота. Конечно, автомат здесь уступает роботу, но, с другой стороны, еще неизвестно, как поведет себя роботизированная трансмиссия в тяжелых дорожных условиях – чего нельзя сказать о механике.

Роботизированной КПП считается механическая коробка переключения передач с автоматическим электронным блоком управления. От «механики» она наследует надежность и экономичность, а за счет автоматизации управления получает повышенный комфорт и плавность движения. Электронный блок управления считывает сигналы входных датчиков о состоянии автомобиля, скорости вращения вала, положении вилок и селектора и с помощью электрических или гидравлических сервоприводов (в зависимости от модели) посылает команду исполнительным механизмам о переключении передач.

В роботизированных КПП осуществлена функция как автоматического, так и ручного управления. В автоматическом режиме переключением передач заведует электронный блок управления. В ручном режиме, который проще всего обозначить словом «типтроник», водитель самостоятельно выбирает ограничение на переключение передач автоматом и вручную регулирует селектор.

Коробки-роботы имеют уже двадцатилетнюю историю и на протяжении всего этого времени они неизменно эволюционировали в сторону постоянного усложнения конструкции. Современные коробки-роботы можно обнаружить в самых разных автомобилях – от бюджетной Scoda Octavia до суперспортивного «монстра» Lamborghini Aventador. Все это, конечно, очень разные по своей конструкции и цене трансмиссии, но принцип работы у них остается единым.

И если в случае с премиальным спорткаром вы приобретаете и право на абсолютную надежность, то в бюджетных автомобилях среднего класса «роботы» несли в себе весомый ряд как плюсов, так и минусов.

Роботизированные КПП были созданы с идеей повышенного комфорта и экономичности и включали в себя ряд преимуществ «механики» и классических «автоматов»:

• По надежности «роботы» превосходят как вариаторы, так и гидротрансформаторные АКПП, ведь в их конструкции находится проверенная годами механическая КПП — система, которая знакома каждому водителю и механику.
• Роботизированные КПП позволяют серьезно экономить на топливе, в сравнении не только с «автоматами», но и подчас с «механикой». В некоторых случаях автомобили с «роботом» показывают экономию в 30% по сравнению с таким же автомобилем с установленной гидротрансформаторной АКПП.
• «Робот» требует меньшего кочества масла в сравнении с вариатором. От 3 до 5 литров против 7 литров у вариаторов. Это тоже значительный повод для экономии.
• Число передач может варьироваться от классической шестиступенчатой «механики» до 7-8 скоростей для агрегатов от Audi и BMW. Не так давно концерн Volkswagen анонсировал появление своей роботизированной КПП DSG с десятью передачами.
• Так как в основе «робота» лежит механическая КПП, то и ремонт механической части может осуществляться в условиях почти любого автосервиса. Для автомастера не станет сложностью замена и ремонт деталей коробки «робота».
• Ресурс сцепления за счет автоматизации переключения передач повышен на 30-50% в сравнении с «механикой». Электронный блок управления со встроенными алгоритмами переключения передач имеют свою «защиту от дурака» и тем самым не позволяет изнашиваться сцеплению из-за неопытности водителя.
• Возможность управления в ручном режиме в условиях города и постоянных пробок является существенным преимуществом, не позволяя изнашивать коробку сверх меры.
• Переключение передач со скоростью в 0,2 секунды для преселективных роботизированных коробок это норма. Такую скорость не продемонстрирует ни «автомат», н средний водитель на «механике».

Это было все, что касается плюсов. Теперь поговорим о минусах, которых тоже не мало и во многом именно они определяют конечный выбор автовладельца.

• Электронный блок управления – узел очень капризный, боящийся любых излишних нагрузок и, уж тем более, незапланированных модификаций. Чип-тюнинг и перепрошивка ЭБУ в неопытных руках может означать конец для всего сцепления. Как правило, водители не рискуют такими действиями, пока автомобиль находится на официальном гарантийном обслуживании. В целом же блоки управления роботизированных КПП поддаются любым модификациям, но только в опытных руках и за хорошие деньги.
• Блок управления по-прежнему является больным местом КПП. При неудачной, даже официальной прошивке, возможны сбои в программе ЭБУ, которые приводят к торможению всего сцепления и провалу передач.
• Ручной режим становится как и плюсом, так и минусом. В условиях загруженного трафика и пересеченной местности он становится вынужденной необходимостью, даже для неопытных водителей.
• Роботизированные КПП требуют определенных правил эксплуатации, в том числе и в управлении педалями газа и тормоза. Как правило, «роботы» не любят вдавливания газа до упора и, наоборот, легкого нажима на тормоз.
• При управлении автомобилем с «роботом» следует все время наблюдать за температурой сцепления – перегрев резко снижает износостойкость коробки и ведет к преждевременному ремонту. Поэтому буксование или «лаунч» могут стать для роботизированной КПП последним смертельным номером.

Смотрите про коптеры: Робот София: все о самом совершенном человекоподобном роботе-андроиде

Перед покупкой автомобиля с роботизированной КПП прежде всего стоит задуматься, нужен вам такой вариант трансмиссии или нет.

Если это бюджетный автомобиль, то следует учитывать, что в условиях тяжелого трафика или плохих дорог в зависимости от региона страны классическая «механика» – вариант более предпочтительный и по износостойкости, и по экономичности средств на ремонт. Если вы все-таки жаждете комфорта и экологичности от вашего автомобиля, следует смотреть в сторону машин с преселективной роботизрованной КПП.

Роботизированная коробка передач как усовершенствование «механики» и альтернатива «автомату»

Особенности

Роботизированная трансмиссия, если внимательнее ее изучить, выглядит как механическая КП с автоматизированным переключением передач. Эксперты утверждают, что агрегаты через пару десятков лет будут самыми популярными среди остальных коробок.

Приводы переключения скоростей обладают поршневой системой или имеют электромоторчики. Независимо от устройства, они играют одинаковую роль — выжимают сцепление и перемещают синхронизаторы шестеренок.

Гидравлическая система функционирует быстрее, но ее производство обходится дороже. Именно поэтому такой агрегат устанавливают на авто премиум-сегмента. Электронный блок совмещают с блоком ДВС, либо делают его отдельным. Первый тип более целесообразен.

Устройство

Роботизированная трансмиссия состоит из множества деталей. К ним относят узлы актуаторы, рабочий элемент и блок управления. Рассмотрим устройство роботизированной коробки передач по каждому из перечисленных элементов.

Рабочий узел состоит из 4-х валов (2 первичных и 2 вторичных). Они оснащены шестеренками переключения передач. Первая пара валов отвечает за четные передачи, а вторая — за нечетные и задний ход. При этом каждая пара обладает своим сцеплением.

Узлы актуаторы функционируют либо на гидравлике, либо на электрике. Гидравлический вид — это гидроцилиндр, который управляется клапанами электромагнитного типа. Электрический вид, в свою очередь, представляет собой двигатель с редуктором.

Блок управления представлен в виде микропроцессора. С его помощью осуществляется контроль за работой всей РКПП. Внешние датчики передают данные о скорости, количестве оборотов «движка» и давлении масла. ЭБУ соединен с коробкой бортовым компьютером.

Развитие коробки передач – появление преселективной

Из-за того, что коробка имеет свои недостатки, первые разработки были встречены довольно плохо. Основное, что не нравилось водителям, – рывки, которые появлялись при движении. Скорее всего, это чувствовалось за счет низкой скорости работы. Но разработчики из-за небольшой себестоимости и простоты в сборке продолжили искать решения возникшим проблемам.

Для того чтобы исправить ситуацию и уменьшить время задержки при переключении, конструкторы стали использовать коробки вместе с двумя сцеплениями, которые работают независимо друг от друга. Это и позволило полностью избавиться от существенных задержек и рывков. Динамика машины увеличилась в разы; также спрос потребителей резко возрос. Уже тогда стала приобретать популярность коробка-робот. Отзывы владельцев постепенно становились лучше.

Теперь давайте поговорим о том, кто же первый стал использовать роботизированные коробки передач. Первопроходцами являются «Ауди» и немецкий «Фольксваген». Они устанавливают на свои машины такие трансмиссии с 2003 года. Отзывы о том, как именно на их автомобилях работает коробка, будут описаны ниже.

Что дало использование двойного сцепления? За счет него необходимая передача включается до того, как отключается предыдущая. И таким образом машина беспрерывно переходит с одной на другую, сохраняя при этом тягу в нужном объеме. Такая роботизированная коробка передач получила название преселективная. Она является вторым поколением. Возвращаясь к конструкции устройства, нужно сказать, что обычная коробка любого типа работает с одним первичным и вторичным валами. Эта же конструкция получила их по две штуки. Для чего? Каждая пара отвечает либо за нечетную, либо за четную передачу. Первичные валы расположены матрешкой, то есть один вложен в другой. Соединяются с силовым агрегатом они за счет многодискового сцепления.

Режимы работы

Чтобы понять, как работает роботизированная коробка, водителю нужно научиться ею управлять. Выбор режима осуществляется селектором.

Режимы работы РКПП следующие:

N — нейтральный. Режим включается после остановки, перед началом езды и при долгой стоянке.

D — движение вперед. Иногда этот режим обозначают как А/М или Е/М. Машина движется вперед на режиме «драйв», при этом скорости переключаются автоматически.

М — управление ручное. Машина двигается вперед, но водитель переключает скорости вручную, нажимая селектор или подрулевые лепестки.

R — задний ход. Автомобиль движется назад.

Многие водители знают, что существуют такие режимы как «спортивный» и «зимний». Но не на всех РКПП они присутствуют.

Как выполнить остановку?

Для водителей также важен вопрос, который касается остановки и парковки. Очень важно знать, как правильно ездить, чтобы автомобиль исправно служил на протяжении долгого времени. После того, как машина полностью остановится, нужно перевести селекторный рычаг в режим «N», поставить на стоячий тормоз, заглушить двигатель. Во время непродолжительных остановок перевод рычага в указанный режим не является обязательным. Допускается оставаться на режиме «А», однако при этом нельзя забывать, что во время остановки сцепление остается выжатым. А потому, при стоянии на светофоре или в автомобильном заторе, если выстаивание растягивается на неопределенный срок, нужно переключаться на нейтральный режим.

Самые удачные роботизированные коробки

Новые технологии постоянно развиваются. Коробки «робот» имеют на рынке большой спрос. Почему так происходит? Дело в том, что некоторым водителям совершенно не нравится автомат. Они чувствуют запоздание скоростей, что не дает насладиться мощью авто в полной мере.

Именно поэтому многие производители стараются совершенствовать АКПП и МКПП. В результате их работы появилась роботизированная коробка. Приведем список самых удачных КП, выпущенных разными концернами.

DSG

Разработки компании Volkswagen всегда считались инновационными. Сегодня под брендом производятся две коробки, имеющие 6 и 7 ступени переключателя. Первая модель считается более технологичной, чем вторая. Ее устанавливают на премиальные машины.

К преимуществам коробки относят экономичность. Во время переключения передач не возникает посторонних шумов. Дизельный и бензиновый агрегат работают одинаково хорошо. Единственным недостатком DSG считается технологическая сложность. Для обслуживания коробки водителю придется посещать специальные станции. Других недостатков у коробки нет.

Multimode

Коробка Multimode была создана компанией Тойота. Она обладает двумя сцеплениями, поэтому функционирует лучше, чем механика и автомат. Основными преимуществами является экономичность, комфорт и простота.

Данная модель коробки считается универсальной. Она применяется с разными типами двигателя. Однако у РКПП есть ограничения — она несовместима с внедорожниками. Под каждый двигатель настраиваются индивидуальные настройки.

Японский свою продукцию. При любых настройках двигатель работает слаженно и без частых поломок.

Easytronic

Роботизированные технологии впервые начал использовать Опель. Компания выпустила коробки Easytronic. Разработчики считали, что новинка заменит собой автоматические коробки, которыми оснащены автомобили, продаваемые в Европейских странах. Но этого не произошло. Разработанные агрегаты сегодня устанавливаются лишь на Corsa.

Существует ряд нюансов, которые не позволяют ставить РКПП на остальные машины. Во-первых, их технология очень похожа на МКПП. Во-вторых, переключение скоростей возникает резко. В-третьих, отсутствует интеллектуальная система. Таким образом, «робот» не дает водителю ехать так, как хочется.

Преимущества

Разобравшись, как работает роботизированная коробка передач, водители понимают, что это действительно инновационное решение. Например, компания VAG внедряет такие КП на автомобили марок Шкода, Ауди, Порше и т.д. Роботизированной системой также оснащают некоторые модели Форд и Хонды.

По сравнению с другими коробками, роботы имеют следующие плюсы:

Долговечность — обуславливается наличием уже проверенной конструкцией МКПП.

Небольшой расход масла — обеспечивается благодаря малыми габаритами трансмиссии.

Улучшенная динамика — возникает по той же причине, что и небольшой расход рабочей жидкости.

Показатели сцепления показывают лучшую эффективность.

Цена робота ниже, чем у автоматических коробок.

Автомобиль, оснащенный РКПП, по стоимости будет ниже, чем тот, что оснащен автоматом. Кроме этого, во всех вариациях роботизированного агрегата присутствует функция самостоятельного переключения передач.

Устройство коробки передач

Выясняя особенности такой конструкции, необходимо обратить внимание на соответствующие отзывы. Коробка-робот требует специфического с собой обращения, но для того чтобы понять почему, понадобится разобраться в ее устройстве.

По предварительному описанию можно подумать, что в целом конструкция представляет собой простой автомат с особенным управлением. Однако это не так. Рассмотрим более детально данный вопрос.

Конструкция базируется на механической коробке, которая, по отзывам как профессионалов, так и обычных водителей, считается более надежной, чем автоматическая. Это можно понять, читая в интернете отзывы. Коробка-робот имеет специальные устройства. Они необходимы для того, чтобы при переключении скоростей выжимать сцепление.

Стоит заметить, что, пользуясь обычной механической коробкой передач, водитель самостоятельно выбирает время переключения. Для этого он акцентирует внимание на том, что происходит на дороге и использует педаль сцепления совместно с рычагом самой трансмиссии. При разработке нового устройства, которое получило спорные от водителей отзывы, коробка-робот показала себя с совершенно другой стороны. Было принято решение исключить из вышеописанного процесса непосредственные действия водителя. Все важные переключения осуществляет компьютер. Для удачного функционирования робота были установлены специальные узлы-актуаторы. За счет них и стало возможным переключение передач, которым руководит сам компьютер.

Судя по отзывам, потребители отмечают несколько основных преимуществ. Речь идет об огромной экономии топлива, легкости в ремонте. Также некоторым потребителям нравится отсутствие педали сцепления. Еще одним преимуществом, выделяемым водителями, является то, что имеется возможность ручным способом сменить передачу.

Недостатки

Производители считают, что РКПП в скором времени заменят другие виды коробок. Но это произойдет еще через пару тройку десятков лет, поскольку роботы до сих пор имеют существенные недостатки.

АКПП робот принцип работы не такой плавный, как у автоматики. Во время движения машина «дергается», создавая водителю дискомфорт. Переключения передач также слегка затянуты.

Ресурс актуаторов и сцепления довольно низкий. Стоимость актуаторов высокая, а ремонтопригодность — сомнительная. В случае поломки придется менять актуатор на новый, а не чинить сломанный. При этом не каждая СТО возьмет на себя ответственность проводить ремонтные работы.

Что касается стоимости, то машины с коробкой-роботом на гидравлике стоят столько же, сколько авто с автоматической КП. Цены также приближены к обслуживанию.

Особенности езды на РКПП

Езда в автоматическом режиме подразумевает собой ровные дороги. Если человек заедет на размытую дождем местность или в глубокий снег, то у него есть риск забуксовать. Алгоритм начнет демонстрировать ошибочные команды, передачи перестанут корректно переключаться. Это все увеличивает риск поломок.

Нельзя давить педаль газа резко и до упора. Нужно плавно нажимать на нее, а также внимательно следить за работой двигателя, избегая перегазовки. Во время стоянки на светофоре или на парковке водителю необходимо устанавливать рычаг в положение «нейтралка». Автоинструктор в Москве поможет вам освоить азы вождения на автомобиле с роботизированной коробкой передач и почувствовать себя уверенно на дорогах большого города.

Каждые 10-15 тыс. км стоит производить перекалибровку блока управления. Этот показатель обычно предоставляется производителем. Операцию проводят из-за износа диска сцепления.

Требуется ли прогрев коробки?

Вроде все просто, и ничего сложного в управлении такой коробки нет – достаточно перевести селектор в нужное положение, и начать движение. И все же следует знать, как управлять коробкой робот, чтобы она работала без проблем.

Начнем с интересного вопроса – нужно ли прогревать КПП перед началом движения зимой? Для автоматической коробки в зимний период прогрев обязателен и выполняется он кратковременным переводом селектора во все положения.

Роботизированная коробка, по сути, механическая и не требует прогрева. И все же зимой перед началом движения прогреть РКПП следует, хотя это не совсем прогрев. Во время стоянки масло в коробке стекает вниз и из-за мороза загустевает. Поэтому рекомендуется зимой после запуска мотора дать время, чтобы масло скорее не прогрелось, а просто растеклось по элементам коробки, снижая между ними трение.

Смотрите про коптеры: Форекс роботы для автоматической торговли (EA)

Признаки неисправности

Поломки роботизированной коробки подразделяются на механические и электронные. Первые возникают в процессе эксплуатации, а вторые — при сбоях в электронике.

Внешние «симптомы» неисправностей:

Горение лампы сигнализации.

Возникновение шумов во время езды.

Утечка жидкости из коробки.

Рывки при переключении передач.

Буксует сцепление.

Электронные поломки встречаются чаще, чем механические. К последним относят изношенность вилки выбора передач, а также гул подшипников качения. Ремонт электроники заключается в перепрошивке ПО или в замене всего устройства.

Плюсы и минусы РКПП

Как и у любой другой силовой конструкции, плюсы и минусы роботизированной коробки передач определяют целевого владельца автомобилей с такой системой управления.

Плюсы:

• Время разгона максимально приближено к тому, которое можно получить при идеальном переключении на МКПП.
• Меньшая стоимость ремонта и обслуживания по сравнению с АКПП.
• Увеличенный срок эксплуатации диска сцепления при сравнении с МКПП.
• Низкий расход топлива.
• Меньший процент износа в ходе эксплуатации по сравнению с ручным управлением.

Минусы:

• Электронный блок управления не умеет самостоятельно реагировать на экстремальные ситуации на дороге, поэтому водитель должен быть готов экстренно разогнаться или затормозить.
• Коробка может быть спроектирована так, что при переключении передаточных чисел будут ощущаться рывки.
• “Робот” комфортнее работает на длинных передачах.
• Движения по пробкам “убивает” РКПП, узлы и механизмы начинают раньше приходить в негодность.
• Для корректной работы необходимы электронные помощники, например, система помощи для подъема. В противном случае автомобиль может отказываться назад при начале движения в гору.

Актуальность в РФ

В России транспорт с коробками-роботами у людей на хорошем счету. Согласно статистике, более 20% жителей приобрели бы себе такой автомобиль. Однако желающих пользоваться «автоматом» вдвое выше.

Люди, живущие в мегаполисах, выбирают АКПП из-за возможности чувствовать себя комфортно в пробках. Если стоимость бензина продолжит расти, то эта категория людей заменят машины на те, что имеют РКПП. Особенно это актуально для тех, кто пользуется транспортом не только для езды от дома на работу. Для длительных поездок и путешествий РКПП будет выгодна.

Как ездить на роботе и не убить его? – АТЦ «Гранд»

Как ездить на роботе и не убить его? – АТЦ «Гранд»

Главная

Блог

Как ездить на роботе и не убить его?

30.06.2021

В этой статье больший акцент будет сделан на преселективную коробку передач — с двойным сцеплением. Однако, и для робота с одним сцеплением эти советы будут актуальны.

И прежде чем понять, как правильно ездить на роботе, нужно понять как он работает. Вообще, сам по себе робот — это та же механика, только вместо педали сцепления здесь используются сервоприводы и электроника, которая сама переключает передачи. Но тогда встаёт резонный вопрос, мол, вот есть механика и автомат, зачем нужен робот? Использовать его начали для экономии. Ставить дорогие автоматы в дешёвые автомобили невыгодно, но и не все хотят покупать механику. Поэтому и был придуман робот. Использовать его начали ещё в 80-х годах, однако производители быстро от него отказались, так как устройства с одним сцеплением проигрывали механике, и автомату. Но уже в начале XXI века, была разработана преселективная коробка, которая используется уже у многих автоконцернов, а, следовательно, и машин таких стало больше. Именно поэтому, людей начал интересовать вопрос как правильно ездить на роботизированной коробке.

Как уже говорилось, робот — это механическая коробка передач, в которой за переключение передач отвечает электроника. В преселективных коробках используются два сцепления — с чётными и нечётными передачами. В этом случае автоматика предугадывает, какой должна быть следующая передача и готовит. Например, едете вы по трассе, набирая скорость на 3‑й передаче, электроника видит, это и готовит 4-ю передачу. В момент, когда передачи нужно переключить, сцепление на 3‑й скорости разжимается, а на 4‑й сжимается. За счёт такого предугадывания, скорости переключаются быстро и без ощутимых толчков. Но из-за того, что в такой трансмиссии используются не характерные для автомата или механики приспособления, происходят поломки, которые можно было избежать. Поэтому начинаем разбираться как правильно ездить на роботизированной коробке.

Для начала стоит разобраться с обслуживанием. Именно оно позволит долго кататься на роботе и не испытывать проблем.

• Проверяйте блок управления. Туда периодически приходят обновления, а также записываются возникшие ошибки. Это поможет вовремя заметить проблему. Помимо прочего, стоит проводить адаптацию блока. Делать то нужно из-за того, что он настраивался для одних сцепления, а со временем те износились и уже эксплуатируются не так, как было заложено заводом.
• Осматривайте мехатроник, если обнаружили подтеки — повод обратиться в АТЦ «Автомат», так как эта деталь должна содержаться в чистоте.
• Меняйте фильтры только на оригинальные и строго по регламенту.
• А вот масло в коробке нужно менять чаще, чем указано в регламенте. Хотя, в регламенте, скорее всего, интервал замены не будет указан вообще. Поэтому, старайтесь менять масло раз 40-60 тысяч километров.

Эти рекомендации из области как правильно обслуживать, но не пользоваться коробкой робота. Сейчас же мы рассмотрим именно эксплуатацию.

• Не трогайтесь часто с лаунча (Launch Control) — это когда одновременно зажимают газ и тормоз. В момент отпускания тормоза, на всю трансмиссию падают ударные нагрузки, что приводит к преждевременному износу деталей.
• Прежде чем переключить из Drive в Parking или Reverse, дождитесь полной остановки. А ещё лучше после остановки подождать лишнюю секунду. К сожалению, при смене режимов, коробка работает не так быстро, как при переключении передач.
• Если нет понижающей передачи, постарайтесь избегать оффроуда. Иначе вызовите сильный перегрев, пробуксовку и износ.
• Исходя из прошлого пункта, постарайтесь избегать пробуксовки. Электроника не всегда понимает, что именно от нее требуется, поэтому в такой ситуации может работать на повышенных оборотах и греться.
• В пробках пользуйтесь ручным режимом. Робот не всегда понимает, что он стоит в пробке, поэтому старается максимально быстро с первой передачи переключиться на вторую, чтобы сэкономить топливо. Но водитель тут же тормозит, и робот снова переключает скорости. Из-за этого очень быстро изнашивается сцепление. Поэтому, либо ручной режим, либо, как советуют некоторые, спортивный, который переключает передачи на повышенных оборотах.

Все остальные советы касаются стилей вождения. Постарайтесь не гонять и в целом ездить так, чтобы не приходилось резко жать на тормоз. Не катайтесь накатом, так как это не поможет экономии топлива, не жмите педаль в пол со светофора. Помните, что, как и любое сложное техническое устройство, робот также подвержен внешним воздействиям. Поэтому, от того как правильно будете ездить на роботизированной коробке передач, и будет зависеть срок службы такого устройства. Будьте аккуратны и удачи на дорогах!

При возникновении неполадок в коробке или автомобиле в целом — смело обращайтесь в АТЦ «Гранд»! Мы обязательно поможем.

Возврат к списку

Правильное использование вариаторных и роботизированных КПП

Вождение Использование коробки передач Как правильно пользоваться коробками «вариатор» и «робот»

В предыдущей статье мы рассмотрели основные правила эксплуатации классической АКПП. Но, как вы знаете, существует еще 2 типа автоматических коробок – вариаторные и роботизированные. Здесь мы расскажем об автомобилях именно с этими трансмиссиями, правилах их использования, эксплуатации и поддержания в исправном состоянии.

Как правильно пользоваться вариатором

Общее автомобиля с вариатором и автомобиля с классическим автоматом — это отсутствие педали сцепления. Отличаются же эти КПП, прежде всего принципом работы и устройства. Вариатор устроен таким образом, что в нем изменение передаточного числа происходит бесступенчато

, за счет плавного изменения диаметров ведущего и ведомого дисков. При таком устройстве КПП, выжатая «в пол» педаль акселератора, обеспечивает вывод мотора на высокие обороты на протяжении всего разгона. Как результат — транспортное средство разгоняется быстрее из-за экономии времени на переключении ступеней передач. Режимы работы вариатора практически аналогичны режимам классического автомата:

• «P» – паркинг. Используется для длительной стоянки автомобиля, при этом все элементы управления автомобилем блокируются. Также с этого режима запускается двигатель.
• «D» — драйв, движение. Осуществляется обычное движение автомобиля вперед с плавным автоматическим переключением передач.
• «N» – нейтраль. На вариаторах используется, в основном при постановке автомобиля на стоянку на наклонной поверхности. 

  Для этого нужно остановить машину педалью тормоза, перевести рычаг в нейтральное положение, затянуть ручник, отпустить и сразу же опять выжать тормоз. Только после этого можно переводить РВД в положение «P». Такая последовательность действий обусловлена тем, что у вариатора, при парковке, блокируется не колесо, а вал в коробке передач. Причем делается это штырем небольшой толщины, который легко можно сломать при неаккуратной парковке «на скорости».
• «L» – low (с англ. низкий). Режим предполагает работу двигателя на завышенных оборотах и максимальную реализацию эффекта торможения двигателем. Поэтому в это положение нужно переходить при сложных дорожных условиях (бездорожье, крутые подъемы и спуски), а также при буксировке тяжелого прицепа. Хотя на вариаторе нет фиксированных передач, можно сказать, что этот режим является аналогом первой передачи МКПП.

Многие производители предусматривают также спортивный («S»)

и экономичные («E») режимы. Первый режим («S») предусматривает максимально возможное в конкретной ситуации использование мощности двигателя. Подходит для более «лихаческой» езды с быстрыми стартами, высокими ускорениями и резкими рывками. Второй («E»), наоборот, обеспечивает спокойное движение с минимальным расходом топлива. Также как и классическая АКПП, вариатор любит частую смену масла. Вообще, масло для вариаторной коробки относится к абсолютно отдельной группе масел, которые, с одной стороны обеспечивают смазку трущихся поверхностей, а с другой, предотвращают их проскальзывание. На первый взгляд может показаться, что одна функция должна исключать другую, но такая особенность есть и именно она делает масла для вариаторных КПП столь уникальными. Несмотря на специфичность, цена у масла достаточно демократичная. Если же вовремя его не заменить или не долить до нужного объема, то со временем ремень или цепь начнет проскальзывать по дискам, тем самым постепенно разрушая их.  

Полную замену масла на вариаторе, как правило, рекомендуется проводить через каждые 60 000 км, но, учитывая наше состояние дорог, менять масло следует не реже, чем через каждые 30 000 км пробега.

Буксировку автомобиля с вариаторной коробкой передач производить можно, но только при заведенном двигателе. Именно при этом условии обеспечивается смазка соприкасающихся поверхностей и надежное зацепление ремня со шкивами. Если же проблема как раз в двигателе и завести его не удается, то остается вариант буксировки автомобиля с частичной погрузкой (причем погрузить нужно ведущую ось), либо вызов эвакуатора. Также как и классический автомат, вариатор не любит рваной езды. Плавные разгоны и торможения — это оптимальные условия для работы ремня, которые не приведут к излишним продольным нагрузкам и обеспечат щадящий режим работы дисков. В ином случае, на них появятся задиры, что приведет к некорректной работе трансмиссии и, впоследствии, к дорогостоящему ремонту.

Особенно это касается кроссоверов. Как ни парадоксально звучит, но если его использовать как внедорожник, то нужно учитывать, что, вероятнее всего, трансмиссия прослужит гораздо меньше заявленного времени. При езде на автомобиле с вариаторной КПП следует также избегать и всяческих ям, ухабов, выбоин и выпуклостей на дороге. Конечно, ни к чему хорошему такие вещи не приведут и при езде с механической коробкой, но для вариатора они могут стать губительными. Так, даже элементарный наезд на камень или в яму могут привести к серьезной поломке из-за сильной «отдачи» на ремень. Не рекомендуется использовать автомобиль с вариатором и для быстрой равномерной езды. Это ведет к гораздо более быстрому изнашиванию подшипников валов, о чем будет свидетельствовать характерный гул.

Если вы еще не определились, что лучше выбрать — автомат или механику, читайте нашу статью о всех преимуществах и недостатках АКПП и МКПП.

Интересно какая часть цены при покупке нового авто отходит на растаможку, автосалонам и государству? Здесь вы найдете интересную информацию на эту тему.

Неудобная ситуация, когда нужно завести машину, а ключа нет. /tehobsluzhivanie/alert/zavodit-mashinu-bez-klyucha.html — читайте как это сделать быстро и правильно.

Как пользоваться роботом

Управление автомобилем с роботизированной коробкой передач осуществляется аналогично управлению авто с классическим автоматом или вариатором. Даже внешний вид рычага может быть похожим, например, как у Audi и Infiniti. Но чаще разработчики избавляются от режима «Р» (парковка), например, как это сделали инженеры Toyota и Citroen. При этом, стоянка автомобиля осуществляется на нейтралке (N) или, если в автомобиле предусмотрен мануальный режим, — на первой передаче. В последнем случае позиция “D” может заменяться на “A/M” для переключения между автоматическим и ручным режимами управления авто. Прогревать автомобиль с роботом перед началом движения можно на нейтральной передаче, температура коробки даже при этом условии поднимется до необходимого уровня. Однако, лучше догревать и прогревать автомобиль уже в процессе движения. Для этого достаточно проехать спокойно, без резких рывков примерно 1 км после трогания, используя только треть, максимум половину хода педали газа. На роботе, в отличие от классического автомата, можно буксовать, это не приведет к поломке. Также, при определенных навыках, можно использовать прием выезда из сугробов и ям «в раскачку», поочередно понемногу двигаясь вперед-назад. Многие знают о неприятной особенности роботов «дергаться» при каждом переключении передач (это не относится к роботу DSG с двумя сцеплениями). Естественно каждый такой рывок не вызывает особо приятных ощущений у водителя и, тем более, пассажиров. Также очевидно, что такое поведение робота может быть особо опасно при движении по снегу или по скользкой поверхности. Для того, чтобы уменьшить неприятные ощущения и риск застрять в снегу или уйти в занос, водителю во время переключений нужно ослабить нажим на педаль газа или вообще убирать с нее ногу. Тогда переключения будут происходить гораздо более плавно. Правда научиться подгадывать момент переключения передач осуществляемый электроникой бывает довольно сложно, но с наработкой опыта этот навык обязательно придет. Следует помнить, что устройство коробки передач робота практически аналогично устройству обычной МКПП, с тем различием, что сцепление здесь «выжимает» электроника, а не водитель, давя на соответствующую педаль. Поэтому при медленном движении в пробках следует переводить РВД в нейтральное положение. Ведь если автомобиль стоит, а передача включена, то сцепление находится в выжатом включенном состоянии, при этом изнашиваются корзина сцепления, выжимной подшипник и сам ведомый диск. Перед тем, как заглушить двигатель и поставить автомобиль на длительную стоянку, передачу, как и на механике, лучше оставить включенной. 

Обязательным правилом эксплуатации автомобиля с роботизированной механикой является включение ручного тормоза при постановке авто на стоянку.

плюсы и минусы покупки автомобиля с роботом

Несколько лет назад большинство автопроизводителей начали массовый выпуск моделей, оснащённых коробкой-роботом.

Вслед за вариаторами, которые массово начали устанавливаться на легковые автомобили лет 20 назад, коробка-робот произвела большой переполох на автомобильном рынке.

Из этой статьи вы узнаете:

• Устройство и принцип работы
• Преимущества роботизированной КПП
• Недостатки роботизированной КПП
• Покупать или нет?

По задумке разработчиков, в роботе должны были совместиться «несовместимые вещи» — удобство езды как на «автомате» и расход топлива как на «механике».

Насколько такая коробка оправдала ожидания разработчиков и как много приносит проблем своим владельцам машина с роботом – более-менее объективно можно судить сейчас, когда накопился определённый опыт эксплуатации.

Устройство и принцип работы

Принцип работы коробки-робота достаточно прост – разработчики взяли за основу обычную механическую коробку и оснастили её специальными механизмами, самостоятельно переключающими передачи и включающими/выключающими сцепление.

Для того, чтобы весь этот роботизированный механизм переключения передач работал слаженно, его работой заведует специальный блок управления, собирающий информацию о движении машины и, в зависимости от условий, выбирающий какую передачу нужно включить в данный момент времени.

Преимущества роботизированной КПП

К однозначным плюсам коробки-робота можно отнести экономию топлива. В сравнении с классическим автоматом, потребление топлива машины с роботом сравнимо с потреблением топлива машины на механике — на литр-два меньше.

Так же к неоспоримым плюсам некоторых (!) роботов можно отнести их «эксплуатационные особенности МКПП».

Существуют две принципиально различные конструкции робота – в первой переключениями управляют специальные приводы (роботы Toyota и Opel), во второй переключение передач выполнено «по принципу автомата» — с помощью давления масла (Fiat, Audi, BMW, VW, Peugeot/Citroen).

В первой конструкции масло не является рабочим телом, его количество сравнимо с количеством масла в МКПП. Такая роботизированная КПП (так же как и «механика»), менее чувствительна к качеству трансмиссионной жидкости.

Это значит, что в Российских сложных условиях эксплуатации (с большими перепадами температур) сроки замены масла в роботе могут быть заметно больше, чем в АКПП, а количество заменяемого масла – меньше. Этот факт сильно экономит средства владельца.

Вторая конструкция робота такими свойствами не обладает, масло в ней требуется менять так же как и в автомате (хотя бы раз в год).

Многие эксперты так же относят к плюсам срок службы сцепления на роботе – как правило он больше, чем не обычной механике. Однако, подобный плюс на многих моделях автомобилей с роботом быстро сводится на нет сложностью и высокой стоимостью замены этого самого сцепления.

Недостатки роботизированной КПП

Что касается минусов коробки-робота, то одним из самых серьёзных минусов является её ломучесть, которая наблюдается практически у всех производителей.

Компания Toyota, которая всегда славилась высокой надёжностью своих автомобилей, даже прекратила выпуск модели Corolla с роботом, из-за постоянных претензий владельцев. Ненадёжный робот заменил проверенный и надёжный автомат от модели предыдущего поколения.

Ломучесть роботов объясняется довольно просто.

В основе робота лежит МКПП, высокая надёжность которой ни у кого не вызывает сомнений. Однако, чтобы превратить МКПП в робот – её конструкция серьёзно дорабатывалась с помощью специальных механизмов, переключающих передачи и выжимающих сцепление.

Вот именно поломками или некорректной работой этих самых механизмов и объясняется ломучесть всего робота в целом.

Как и любой сложный агрегат, роботизированная КПП должна пройти определённую «обкатку» в реальных условиях эксплуатации, прежде чем стать по-настоящему надёжной и удобной в повседневной эксплуатации.

Классическому автомату для того, чтобы пройти такой же путь, потребовалось более 50-ти лет (первые АКПП на серийных машинах появились ещё до войны). Зато сейчас некоторые модели АКПП имеют очень солидный запас прочности и не тревожат своих владельцев годами.

Так же к минусам робота на многих моделях автомобилей относят его «задумчивость» — переключение передач происходит с задержками, что некоторых водителей может сильно раздражать.

Кроме «задумчивости» многие роботы могут ощутимо «пинаться» при переключениях, что так же может сильно раздражать при движении в городских условиях.

Покупать или нет?

На сегодняшний день автомобиль с коробкой-роботом представляет из себя в некоторой степени «кота в мешке». Кроме возможных неудобств при езде, ни один производитель не может дать более-менее серьёзных гарантий от поломок такой коробки.

До тех пор, пока машина находится на гарантии – поломки робота являются головной болью дилера. Как только гарантия заканчивается – поломки робота становятся головной болью владельца.

Если очень хочется пользоваться всеми благами прогресса и ездить с определённой экономией топлива – покупать автомобиль с роботом можно, но с оговоркой – машина должна быть новой.

Так же после покупки стоит иметь ввиду, что кроме возможных регулярных заездов к дилеру на ремонт, робот может принести прямые убытки через несколько лет, когда придёт время снова менять машину. Продать подержанный автомобиль с роботизированной КПП за хорошее деньги достаточно сложно.

Компактные редукторы для современной робототехники: обзор

• Список журналов
• Передний робот ИИ
• т.7; 2020
• PMC7806062

Передний робот ИИ. 2020; 7: 103.

Published online 2020 Aug 14. doi: 10.3389/frobt. 2020.00103

, ^{1, 2, *} , ^{1, 2} , ^{1, 2} , ^{1, 2} и ^{1, 2}

Информация об авторе Примечания к статье Информация об авторских правах и лицензии Отказ от ответственности

Дополнительные материалы

роботизированных устройств HRI остается сильно обусловленным их коробками передач. В большинстве промышленных роботов обычно встречаются две относительно нетрадиционные технологии передачи — Harmonic Drives© и Cycloid Drives, которые не так широко используются в других отраслях. Понимание происхождения этой сингулярности дает ценную информацию для поиска подходящих будущих технологий роботизированной трансмиссии. В этой статье мы предлагаем структуру оценки, строго обусловленную приложениями HRI, и используем ее для обзора производительности традиционных и новых технологий роботизированных коробок передач, для которых критерий проектирования сильно смещен в сторону таких аспектов, как вес и эффективность. Структура предлагает использовать виртуальную мощность в качестве подходящего способа оценки внутренних ограничений технологий редукторов для достижения высокой эффективности. Эта статья дополняет существующие исследования, посвященные сложному взаимодействию между технологиями редукторов и приводов, новой перспективой, ориентированной на редукторы, в частности, на приложения HRI.

Ключевые слова: трансмиссии, редукторы, HRI, эффективность, виртуальная мощность, гармонический привод, циклоидные приводы

Промышленные роботы составляют основу нескольких крупных традиционных производственных отраслей, включая автомобилестроение и электронику. Сегодня многие регионы мира видят реальную возможность возродить обрабатывающую промышленность, внедряющую роботов на малых и средних предприятиях (МСП) и в вспомогательных службах, как правило, в здравоохранении (SPARC, 2015).

Для крупномасштабных, высокоавтоматизированных промышленных сред преимущество роботизированных решений по сравнению с операторами-людьми в основном заключается в (i) большей доступности и (ii) способности перемещать — обычно большие — полезные нагрузки с исключительной точностью позиционирования и на высокой скорости. . Эти аспекты имеют ключевое значение при разработке и выборе подходящих технологий для промышленного робота, особенно для первичных двигателей и трансмиссий, обеспечивающих движение этих устройств.

Применение в производстве малого и среднего бизнеса и персональный помощник бросают вызов этой традиционной парадигме робототехники. Ключ к успеху этих новых приложений заключается в очень высокой степени гибкости, необходимой для обеспечения безопасного и эффективного прямого сотрудничества с людьми для достижения общих целей. Эта цель требует, чтобы роботы сначала развили способность безопасно взаимодействовать с людьми в дисциплине, обычно называемой pHRI — физическое взаимодействие человека и робота.

pHRI оказывает широкое влияние на работу роботов. Опыт, накопленный за последние десятилетия, в основном в медицинской робототехнике, свидетельствует о том, что для безопасного и эффективного взаимодействия с человеком роботы должны в основном двигаться как люди, тем самым жертвуя некоторыми из своих традиционных преимуществ с точки зрения полезной нагрузки, точности и скорости. Эта ситуация привела к обильным исследованиям в последние годы, посвященным оптимальному выбору первичных двигателей и трансмиссий для приведения в действие HRI (Zinn et al., 2004; Ham et al., 2009).; Икбал и др., 2011; Вейл и Се, 2016 г.; Верстратен и др., 2016; Groothuis и др., 2018; Saerens и др., 2019).

Эти работы относятся к более широкой области исследований, изучающих оптимизацию сцепления между первичным двигателем и коробкой передач для данной задачи в автоматических машинах. Краткий обзор основных достижений в этой области дает полезную информацию для понимания влияния редуктора на общую производительность системы. Паш и Сиринг (1983) определили важность инерции при срабатывании и предложили использовать передаточное отношение, соответствующее инерции двигателя и отраженной нагрузки, как средство минимизации потребления энергии для чисто инерционной нагрузки. Чен и Цай (1993) применил эту идею к области робототехники и определил результирующую способность ускорения рабочего органа в качестве определяющего параметра. Ван де Стрэте и др. (1998) разделили характеристики двигателя и нагрузки, чтобы распространить этот подход на общую нагрузку, и предложили метод определения подходящих передаточных чисел для дискретного набора двигателей и редукторов. Роос и др. (2006) изучали оптимальный выбор привода для силовых агрегатов электромобилей с учетом эффективности коробки передач. Гиберти и др. (2010) подтверждают инерцию ротора, передаточное отношение, эффективность редуктора и инерцию редуктора как наиболее важные параметры для выбора срабатывания и предлагают графический метод для оптимизации этого выбора для динамической задачи. Петтерссон и Олвандер (2009 г.)) снова сосредоточился на промышленных роботах и ​​представил метод, который моделирует коробку передач с сильным акцентом на массу, инерцию и трение. Резазаде и Херст (2014) используют очень точную модель двигателя и включают фундаментальный критерий выбора полосы пропускания в дополнение к минимизации энергии. Дрессчер и др. (2016) исследуют вклад трения в планетарную коробку передач, в которой кулоновское трение является доминирующим механизмом трения, и демонстрируют, как эффективность коробки передач обычно становится доминирующей над эффективностью двигателя при высоких передаточных числах трансмиссии.

Начиная с первоначальных моделей коробок передач, используемых в этих работах, где коробки передач моделируются как идеальные передаточные числа, сложность моделей постепенно возрастала. Тем не менее, необходимо сделать важные — и нереалистичные — упрощения, чтобы добиться хорошей практической применимости этих методов. Таким образом, важные эффекты, такие как жесткость при кручении и потери движения, не учитываются, а модели инерции и эффективности редуктора сильно упрощены. Это оправданный подход для многих приложений, где упрощенные методы могут помочь инженерам выбрать подходящие трансмиссии. Однако в HRI эти свойства слишком важны для пригодности коробки передач, и их нельзя так сильно упростить.

Поэтому требуется другой подход, чтобы предоставить полезные рекомендации по выбору редуктора в HRI, избегая чрезмерной сложности задач оптимизации в этой области. Предоставление подробной информации об эксплуатационных свойствах и характеристиках различных технологий редукторов для обоснованного выбора является еще одним вариантом, следуя традициям таких работ, как Schempf and Yoerger (1993) или Rosenbauer (1995). Следуя этому подходу, Siciliano et al. (2010), Ли (2014), Шейнман и др. (2016), а также Фам и Ан (2018) представляют интересные обзоры высокоточных редукторов для современной робототехники. Однако технологии не проанализированы достаточно подробно, чтобы получить хорошее представление о сложных механизмах, в которых они влияют на выполнение роботизированной задачи.

Основная цель этого обзора состоит в том, чтобы последовательно дополнить эти работы подробным анализом основных принципов, сильных сторон и ограничений доступных технологий. Помимо прогнозирования будущего технологий коробок передач в робототехнике, этот подход может помочь неспециалистам по коробкам передач определить подходящие технологии компактных коробок передач для многофакторных требований новых роботизированных приложений (López-García et al., 2018). Специалистам по коробкам передач из других областей этот анализ может помочь получить полезную информацию о конкретных потребностях приложений HRI.

Это исследование начинается с краткого описания основных требований к будущим роботизированным трансмиссиям, чтобы затем представить структуру оценки, предназначенную для оценки пригодности и потенциала конкретной технологии коробки передач для этой области. Эта структура включает в себя сильную перспективу pHRI и включает новый параметр — коэффициент скрытой мощности — для оценки внутренней эффективности определенной топологии редуктора. Эта новая структура используется в первую очередь для обзора традиционных технологий редукторов, используемых в промышленных роботах, и новых технологий трансмиссии, которые в настоящее время находятся в процессе выхода на рынок. Наконец, в конце документа приводится краткое изложение выводов, полученных в результате этого обзора, вместе с нашими выводами и рекомендациями.

Управление

Управление роботизированными устройствами является очень широкой и сложной темой, предметом обширной исследовательской литературы. В этом разделе мы ограничимся введением основных принципов линейности и отраженной инерции, которые являются основными для понимания влияния редуктора на управление.

Хотя в целом скорость и точность являются противоречивыми требованиями, обычные роботизированные устройства превосходно достигают высокой точности позиционирования на высокой скорости благодаря использованию жестких приводов с очень линейным поведением (Cetinkunt, 19). 91). Включение роботизированной трансмиссии влияет на сложность управления главным образом двумя способами: вводя дополнительные нелинейности и сильно влияя на отраженные инерции.

Нелинейности, возникающие при включении трансмиссии, принимают в основном форму люфта и/или трения и уменьшают полосу пропускания системы, создавая серьезные проблемы управления (Schempf, 1990). Заявление о шестернях приводит к люфту, трению и (нежелательному) податливости, что затрудняет точное управление (Hunter et al., 1991) сегодня так же актуален, как и почти 30 лет назад. Для некоторых технологий большие погрешности кинематической передачи и особенно нелинейные характеристики трения также могут вызывать значительную нелинейность.

Передачи также сильно влияют на отраженную инерцию системы. В роботизированном устройстве инерция первичного двигателя обычно на несколько порядков меньше, чем у полезной нагрузки, что делает систему нестабильной и создает серьезные проблемы с управлением. Добавление трансмиссии сильно снижает инерцию полезной нагрузки, видимой первичным двигателем и отражаемой им, на коэффициент, равный квадрату коэффициента уменьшения трансмиссии. Таким образом, тщательный выбор трансмиссии может привести к более сбалансированной инерции с обеих сторон трансмиссии, способствуя минимизации энергопотребления и созданию более надежной, стабильной и точной системы (Pasch and Seering, 19).83).

Отраженная инерция особенно важна, когда рабочие органы подвергаются быстрым и частым изменениям скорости и/или крутящего момента, что является очень распространенной ситуацией в задачах автоматизации и робототехники. В этих случаях вводится перспектива пропускной способности, чтобы подтвердить способность системы следовать этим изменениям (Sensinger, 2010; Rezazadeh and Hurst, 2014). Это лежит в основе принципа обратной управляемости, способности системы демонстрировать низкий механический импеданс, когда она приводится в действие от ее естественного выхода (обратная управляемость). Это особенно важно при частом двунаправленном обмене энергией между роботом и его пользователем, характерном для реабилитационных устройств или экзоскелетов. Как показывают Ван и Ким (2015), способность редуктора к обратному ходу включает в себя комбинированный эффект отраженной инерции, отраженного демпфирования и кулоновского трения, и поэтому она тесно связана с эффективностью редуктора.

Это подчеркивает важность для оценки управляющего воздействия определенной технологии коробки передач как ее передаточных чисел, так и нелинейностей (люфт, трение), которые она вносит.

Безопасность

Промышленные роботы традиционно размещаются за ограждениями в высоко структурированных средах, где они могут воспользоваться преимуществами своих быстрых и точных роботизированных движений, не ставя под угрозу целостность людей-операторов.

Безопасный pHRI, включающий возможность безопасного перемещения в неструктурированной/неизвестной среде, обязательно тесно связан с управляемостью. Текущая стратегия, используемая робототехниками для достижения этой цели, состоит из , формируя механический импеданс (Calanca et al., 2015), то есть позволяя контроллеру соответствия управлять сложным динамическим соотношением между положением/скоростью робота и внешними силами (Hogan, 1984).

Принцип прост: чтобы обеспечить хорошую адаптацию к неопределенной среде, а также целостность человека-оператора/пользователя во время взаимодействия с роботизированным устройством, последний должен двигаться податливым, человекоподобным образом (Караяннидис и др., 2015). Это подчеркивает важность импеданса и внутренней податливости (De Santis et al., 2008) и объясняет появление нового типа внутренне гибких приводов для pHRI (Ham et al., 2009).), где желательно высокое соблюдение требований (Хаддадин и Крофт, 2016).

С точки зрения управления инерция полезной нагрузки, отражаемая на первичный двигатель, уменьшается на коэффициент, соответствующий квадрату передаточного числа. Таким же образом обычно малая инерция ротора первичного двигателя усиливается этим же коэффициентом при отражении со стороны полезной нагрузки, которая должна быть добавлена ​​к инерции, возникающей в результате движения роботизированного устройства и нагрузки, по соображениям безопасности, далее ограничение рабочих скоростей.

Хотя сегодня в большинстве приводов pHRI используются редукторы с высоким передаточным числом, некоторые известные робототехники Seok et al. (2014), Sensinger et al. (2011) видят большой потенциал для робототехники в использовании двигателей с высоким крутящим моментом (out-runner), требующих очень малых передаточных чисел. Новые производители робототехнических решений, такие как Genesis Robotics из Канады или Halodi Robotics AS из Норвегии, предлагают приводы для робототехники, основанные на этих принципах. По их словам, увеличение инерции двигателя и уменьшение передаточного числа должно привести к снижению инерции двигателя, отражаемой на рабочий орган, что позволит увеличить рабочие скорости и/или полезную нагрузку без ущерба для целостности оператора. Низкие передаточные числа также имеют дополнительное преимущество в пропускной способности: они имеют более низкое трение и люфт, уменьшая вклад коробки передач в нелинейность. С другой стороны, умеренное передаточное число не может компенсировать нелинейные условия сцепления — обычно зубчатый крутящий момент (Siciliano et al., 2010).

При более внимательном рассмотрении спецификаций этих новых двигателей возникают некоторые вопросы с точки зрения достижимой эффективности, веса или компактности, а также последствий для оборудования, возникающих в результате крайней жажды высоких электрических токов (HALODI Robotics, 2018; GENESIS Robotics, 2020) .

Подводя итог, можно сказать, что нет единого мнения о том, как лучше всего подойти к безопасному запуску робототехники. Тем не менее, тесные естественные связи между безопасностью и управляемостью столь же очевидны, как и ключевое значение передаточного числа трансмиссии и ее нелинейности.

Вес и компактность

Легкая конструкция имеет первостепенное значение для обеспечения совместимости безопасности и хороших характеристик в новых приложениях робототехники (Albu-Schäffer et al. , 2008). Новейшие коллаборативные роботы (коботы), такие как легкий робот KUKA, разработанный в сотрудничестве с Институтом робототехники и мехатроники Немецкого аэрокосмического центра (DLR), основаны на этом принципе и, следовательно, сильно отличаются от тяжелых и громоздких традиционных промышленных роботов. Благодаря более низкой инерции легкие коботы обеспечивают более высокую производительность и более высокие скорости без ущерба для безопасности пользователя.

Этот выгодный аспект легкой конструкции имеет и другие преимущества. Для мобильных роботизированных систем меньший вес означает большую автономию. В носимых вспомогательных роботизированных устройствах, включая протезы и экзоскелеты, легкая конструкция также является ключевым аспектом повышения комфорта (Toxiri et al., 2019).

Высокая компактность — еще одна характерная черта этих новых роботизированных устройств: от коботов до вспомогательных устройств. Компактность дает преимущества в маневренности и комфорте взаимодействия.

В роботизированных приложениях, связанных с тесным взаимодействием с людьми или предоставлением мобильных услуг, позиции по своей природе крайне неопределенны. Легкие и компактные конструкции особенно выгодны (Loughlin et al., 2007) для этих приложений с двумя последствиями: первичные двигатели и трансмиссии — как правило, самые тяжелые элементы в роботизированном устройстве — должны быть легкими и компактными, но легкие конструкции, как правило, требуют более низких крутящих моментов.

В отличие от веса редуктора определение подходящего критерия для оценки вклада редуктора в компактность системы является более сложной задачей. Физический объем определенно играет роль, но наш опыт показывает, что фактическая форма коробки передач имеет большее значение. Еще один аспект, о котором стоит упомянуть, это наличие в некоторых конфигурациях редукторов свободного пространства для размещения материала или движущихся частей, таких как электродвигатели или выходные подшипники, которые также могут представлять особый интерес. Поэтому мы решили включить в нашу систему оценки приблизительную форму (диаметр × длина) выбранного редуктора, в то время как наличие дополнительного пространства можно непосредственно оценить с помощью предоставленных цифр каждой из конфигураций.

Эффективность и виртуальная мощность

Эффективность

В таких областях, как автомобилестроение или ветряные турбины, эффективность редукторов уже давно находится в центре внимания. С другой стороны, в робототехнике эффективность до недавнего времени не становилась ключевым параметром при выборе подходящей коробки передач (Arigoni et al., 2010; Dresscher et al., 2016).

Более высокая эффективность — более низкие потери — позволяют снизить потребление энергии и вносят прямой положительный вклад как в эксплуатационные расходы, так и в воздействие на окружающую среду машины или устройства. Для мобильных и носимых роботизированных устройств более высокая эффективность помогает также снизить вес системы — требуются батареи меньшего размера — и в конечном итоге приводит к большей автономности и удобству использования (Kashiri et al. , 2018).

В редукторах есть еще одно преимущество в снижении потерь: большинство механических трансмиссий, используемых в робототехнике, являются замкнутыми и используют контакт зубьев для передачи крутящего момента и движения между первичным двигателем и рабочим органом. Благодаря этому кинематическое соотношение между входной ω _In и выходной скоростью ω _Out фиксируется числом зубьев и определяет его передаточное число i _K . В редукторе без потерь отношение крутящего момента i _τ между выходным и входным крутящими моментами τ точно соответствует обратному кинематическому передаточному отношению с противоположным знаком. Но в реальной коробке передач наличие потерь изменяет это равенство, а поскольку кинематическое передаточное число запирается числом зубьев, то абсолютная величина передаточного отношения должна уменьшаться пропорционально потерям:

ωInωOut= iK=- η iτ=-ητOutτIn;где η представляет                эффективность системы.

Следовательно, высокие потери в редукторе означают, что меньший крутящий момент доступен для рабочего органа, и для достижения того же усиления крутящего момента требуются более высокие передаточные отношения.

Коробки передач подвержены нескольким типам потерь. Для их классификации мы принимаем критерии, предложенные Талботом и Кахраманом (2014), и разделяем их на зависящие от нагрузки (механические) потери мощности, возникающие в результате скольжения и качения контактных поверхностей как в контактах шестерен, так и в подшипниках, и — независимые (спиновые) потери мощности — возникающие при взаимодействии вращающихся компонентов с воздухом, маслом или их смесью.

Виртуальная мощность

Термин «Виртуальная мощность» был, насколько известно авторам, первоначально придуман Ченом и Анхелесом (2006), но это явление, объясняющее аномально высокие потери, присутствующие в некоторых планетарных топологиях, давно известно под разные имена, в том числе Blindleistung (Wolf, 1958; Mueller, 1998) и латентная или бесполезная сила (Macmillan and Davies, 1965; Yu and Beachley, 1985; Pennestri and Freudenstein, 1993; Del Castillo, 2002).

Коробка передач по своему принципу действия всегда включает в себя высокоскоростную сторону с низким крутящим моментом и сторону с высоким крутящим моментом и низкой скоростью. Таким образом, его внутренние зубчатые зацепления обычно работают в условиях высокого крутящего момента и низкой скорости или в условиях высокой скорости и низкого крутящего момента. Однако в некоторых коробках передач из-за их специфической топологии некоторые зубчатые зацепления могут одновременно сталкиваться с высокой скоростью и большим крутящим моментом. Зубчатые зацепления могут легко достигать эффективности выше 98%, но поскольку генерируемые потери приблизительно пропорциональны произведению относительной скорости двух зубчатых элементов и крутящего момента, передаваемого через зацепление (Niemann et al., 1975), в этих высоконагруженных зацеплениях возникают неожиданно большие потери. . Виртуальная мощность обеспечивает основу для оценки вклада этого явления, которое мы далее будем называть топологической эффективностью редуктора.

Некоторые из вышеупомянутых авторов предлагают методы оценки топологической эффективности данной конфигурации и определения ее влияния на общую эффективность системы. В рамках Чена и Анхелеса (2006), виртуальная мощность определяется как мощность, измеренная в движущейся неинерциальной системе отсчета. Скрытая мощность , введенная Ю и Бичли (1985), соответствует виртуальной мощности, когда система отсчета является несущим элементом коробки передач, а коэффициент виртуальной мощности представляет собой отношение между виртуальной мощностью и мощностью, генерируемой внешним крутящим моментом. применяется по ссылке. Используя эти элементы, мы определяем коэффициент скрытой мощности топологии редуктора как отношение суммы скрытых мощностей во всех зацеплениях к мощности, подводимой к редуктору. Таким образом, большой коэффициент скрытой мощности соответствует низкой топологической эффективности и указывает на сильную тенденцию генерировать большие потери зацепления.

Чтобы облегчить понимание практического влияния на общую эффективность топологического КПД, характеризуемого коэффициентом скрытой мощности, данной конфигурации редуктора, мы используем на этом этапе уравнения, предложенные Макмилланом и Дэвисом (1965) для расчета упрощенный пример.

Полный редуктор робототехники обычно включает в себя несколько зацепляющих контактов, каждый из которых имеет разные рабочие условия и параметры, что приводит к различной эффективности зацепления. Эти КПД очень высоки в оптимизированных зубчатых зацеплениях — часто выше 99% — и позволяет нам упростить наши расчеты, учитывая общий, уникальный КПД зацепления η _м = 99% во всех контактах зацепления в нашей коробке передач.

Во-первых, эталонный редуктор, идеальный с точки зрения топологической эффективности, будет иметь только одно единственное зацепление и коэффициент скрытой мощности L = 1. Таким образом, потери мощности внутри этого эталонного редуктора можно легко рассчитать как функцию входного мощность как:

Ploss= PIN * (1-ηm)

Таким образом, общая эффективность зацепления всего редуктора соответствует эффективности одиночного зацепляющего контакта:

ηsys,ideal= PIN-PLossPIN=ηm=99%;

Неидеальный редуктор с одним и тем же общим η _m во всех его зацеплениях и с коэффициентом скрытой мощности L, характеризующим его топологическую эффективность, показывает, что полные потери в редукторе могут быть аппроксимированы в первую очередь как:

Ploss, L≈ PIN* L *(1-ηm) 

И общая эффективность зацепления всего редуктора становится теперь:

ηsys,L= PIN-PLoss,LPIN≈L * ηm+(1-L) 

Что для η _m = 99% и для значения L = 50 дает:

3 90sy L≈ 50%

Этот результат должен быть частично релятивизирован, потому что накопленные потери в первых зацеплениях, задействованных в различных потоках внутренней мощности в редукторе, приводят к тому, что меньшая виртуальная мощность, как предсказывается этими уравнениями, будет проходить через последующие зацепления. Результатом этого является то, что эффективность обычно падает несколько медленнее при использовании коэффициента скрытой мощности, и более реалистичное значение для предыдущего расчета обычно составляет от 55 до 60%.

Чтобы частично компенсировать это большое влияние топологической эффективности на общую эффективность, конфигурации с большим коэффициентом скрытой мощности требуют чрезвычайно высокой эффективности зацепления: для достижения эффективности системы >70% система с L = 100 нуждается в среднем зацеплении КПД выше 99,5%.

Поэтому в нашем дальнейшем анализе мы сосредоточимся только на оценке вклада топологической эффективности в эффективность редуктора. Это позволяет нам использовать упрощенный метод для расчета коэффициента скрытой мощности, который в первую очередь не учитывает влияние потерь, вызванных снижением крутящего момента. Соответствующие расчеты, использованные для определения коэффициента скрытой мощности различных конфигураций коробки передач, проанализированных в этой работе, включены в Приложение I.

Подводя итог, чтобы охарактеризовать важное влияние КПД редуктора, мы оценим порядок трех параметров: (i) потери, зависящие от нагрузки, (ii) пусковой момент без нагрузки и (iii) коэффициент скрытой мощности. Хотя на него дополнительно влияет статическое трение, а не только кулоновское и вязкое трение, мы выбрали пусковой крутящий момент без нагрузки (относительно номинального крутящего момента) в качестве практического способа характеристики потерь, не зависящих от нагрузки. Наш обмен мнениями с производителями редукторов показывает, что это обычная практика, она не зависит от входной мощности и легко доступна в паспорте производителя.

Производительность

По сравнению со специальными и автоматическими сборочными машинами промышленные роботы не могут достичь таких же стандартов точности и скорости. Оба аспекта должны были быть скомпрометированы, чтобы обеспечить большую степень гибкости и мобильности, а также рабочего пространства (Rosenbauer, 1995). С этой точки зрения, HRI — это еще один шаг в том же направлении: чтобы удовлетворить дальнейшие потребности в гибкости и мобильности в неструктурированной среде, необходимы дополнительные компромиссы с точки зрения точности и скорости. Этот переход отражен в .

Открыть в отдельном окне

Графическое описание перехода основных задач от машин через промышленных роботов и коботов к людям-операторам.

Точность и воспроизводимость

Несколько аспектов редуктора влияют на результирующую общую точность всего роботизированного устройства. Эти аспекты долгое время находились в центре внимания традиционной робототехники и сегодня хорошо изучены благодаря работам Майра (1989), Шемпфа и Йоргера (19).93) или Rosenbauer (1995), предоставляя очень хорошие ссылки для понимания этих сложных влияний. Эти исследования определяют особенно важную роль потери движения и жесткости при кручении.

Lost Motion — это дальнейшее развитие принципа люфта, который описывает полное вращательное смещение, создаваемое приложением ±3% от номинального входного крутящего момента.

Жесткость при кручении характеризует податливость к кручению всех элементов коробки передач, участвующих в полном потоке сил, под действием внешнего крутящего момента. Он устанавливается путем блокировки входа редуктора и постепенного увеличения крутящего момента на выходе, при этом регистрируются изменения жесткости на кручение, приводящие к отклонениям от идеально линейного поведения.

Точность по своей природе — малые потери движения и линейность, высокая жесткость на кручение — редукторы упрощают задачу управления и обеспечивают высокую точность, идеально подходящие для управления положением, в то время как менее точные редукторы усложняют управление положением и могут использоваться для более податливых срабатывание. В технологиях редукторов, где скорость оказывает сильное влияние на потери или особенно нелинейные характеристики трения, необходимо также учитывать вклад этих элементов в точность.

Чтобы охарактеризовать возможности точности, наша структура включает потери движения и жесткость на кручение, а также субъективную оценку изменения эффективности, вызванного изменениями скорости/крутящего момента.

Скорость и полезная нагрузка

Промышленные роботы могут обрабатывать большие полезные нагрузки за счет большой инерции. С другой стороны, для коботов соображения безопасности подразумевают, что они не должны справляться с такими большими полезными нагрузками, но благодаря более легкой конструкции они могут фактически достичь большего соотношения полезной нагрузки к весу.

Соображения безопасности также ограничивают возможности использования этого снижения массы для увеличения рабочих скоростей (Haddadin et al., 2009). Тем не менее, более низкие крутящие моменты способствуют использованию более легких и быстрых электродвигателей, что в принципе требует более высоких передаточных чисел для этих применений.

Критерий для характеристики вклада редуктора в характеристики скорости и полезной нагрузки должен отражать эти аспекты и побуждать нас использовать в нашей структуре (i) максимальную входную скорость, (ii) максимальный повторяемый выходной крутящий момент — называемый ускоряющим крутящим моментом — и номинальный крутящий момент, ( iii) передаточное отношение и (iv) отношение крутящего момента к весу как для номинального, так и для ускоряющего крутящего момента.

Резюме

Характеристика роботизированных коробок передач является сложной задачей: высокая универсальность этих устройств и их сложное взаимодействие с первичными двигателями и системами управления делают прямое сравнение их характеристик особенно сложным.

Передаточное отношение оказывает сильное влияние на производительность роботизированной системы. Это объясняет его предпочтительную роль в литературе, посвященной оптимизации срабатывания роботов, и растущий интерес робототехников к возможностям использования регулируемых трансмиссий (Kim et al., 2002; Carbone et al., 2004; Stramigioli et al., 2008; Girard). и Асада, 2017). Хотя мы убеждены, что переменные трансмиссии очень перспективны и, безусловно, будут способствовать формированию будущего ландшафта робототехники, мы ограничили наш анализ здесь компактными коробками передач с постоянным передаточным числом. На данный момент мы считаем, что нам лучше всего подходит этот ограниченный объем, который на самом деле может также способствовать выявлению потенциальных областей применения и подходящих технологий для трансмиссий с переменным передаточным числом.

На основе этого анализа мы предлагаем систему оценки будущих роботизированных коробок передач на основе следующих параметров:

• Передаточное число

• Ускорение и номинальный выходной крутящий момент

• Вес3 9 × Длина

• Ускорение и номинальный крутящий момент к весу

• КПД: пиковое значение и субъективная зависимость от условий скорости и крутящего момента

• Топологическая эффективность: коэффициент латентной мощности

• Без нагрузки вперед и запуск по сравнению с нагрузкой в ​​% от номинального входного крутя

• Жесткость при кручении

Наша структура также включает эталонный вариант использования, репрезентативный для нескольких задач pHRI согласно нашему собственному опыту: момент ускорения выше 100 Нм и передаточное отношение выше 1:100, для которых вес, компактность и эффективность должна быть оптимизирована.

Электрические двигатели, оснащенные механическими трансмиссиями, обычно выбираются в качестве приводов в робототехнике (Rosenbauer, 1995; Scheinman et al. , 2016), а также в промышленных роботах. Эти механические трансмиссии почти неизбежно основаны на какой-либо зубчатой ​​​​технологии (Sensinger, 2013).

Благодаря их большей способности снижать общий вес, а также тому, что электродвигатели, как правило, имеют более высокий КПД при высоких рабочих скоростях, еще одной характеристикой промышленных роботизированных трансмиссий является использование относительно больших коэффициентов передачи (передаточных чисел), обычно превышающих 1: 40 (Розенбауэр, 1995).

Планетарные редукторы: чрезвычайно универсальная платформа

Планетарные зубчатые передачи (PGT) — это компактные, очень универсальные устройства, широко используемые в силовых передачах. Благодаря своей характерной коаксиальной конфигурации и хорошей удельной мощности они особенно подходят для вращательных первичных двигателей, таких как электрические двигатели.

PGT могут использовать две дифференцированные стратегии для достижения высокого коэффициента усиления: (i) добавление нескольких ступеней обычных, высокоэффективных PGT — здесь называемых редукторами и представленных в — или (ii) использование особенно компактных конфигураций PGT с возможностью создания высокой передачи отношения.

Открыть в отдельном окне

Внутреннее устройство редуктора Neugart с указанием его основных элементов, адаптировано из Neugart (2020) с разрешения © Neugart GmbH. Он включает также схему лежащей в его основе топологии.

Несмотря на то, что использование нескольких ступеней редуктора обеспечивает наилучшее использование высокой эффективности зацепления шестерен и приводит к созданию высокоэффективных редукторов, это обычно приводит к тяжелым и громоздким решениям. С другой стороны, компактные конфигурации PGT могут достигать высоких передаточных чисел в очень компактных формах, но они страдают от неожиданно высоких потерь, связанных с высокой виртуальной мощностью (Crispel et al., 2018).

Особенно компактная конфигурация PGT для высоких передаточных чисел была впервые изобретена Вольфромом (1912 г.) и использовалась в редукторах серии RE компании ZF Friedrichshafen AG (ZF), предназначенных для применения в промышленных роботах (Looman, 1996 г.). На эту конфигурацию, показанную далее, сильно влияет Virtual Power, и ZF представляет собой единственное известное коммерческое применение конфигураций PGT, отличных от обычных редукторов. Хотя производство серии RE было прекращено в 90-х годах, PGT Wolfrom в последнее время вызывают растущий интерес сообщества исследователей робототехники, как мы резюмировали в предыдущей статье авторов (López-García et al., 2019).а).

Открыть в отдельном окне

Внутреннее устройство ZF серии RG Wolfrom PGT для применения в робототехнике адаптировано из Looman (1996) с разрешения © 1998 Springer-Verlag Berlin Heidelberg. Он включает также схему лежащей в его основе топологии.

представляет оценку PGT. Несмотря на то, что размеры PGT RG350 Wolfrom компании ZF завышены для нашего эталона, мы использовали PGT ZF, чтобы попытаться оценить потенциал конфигураций PGT с высоким передаточным отношением, основываясь на существующих доказательствах его пригодности для достижения высоких передаточных чисел (Арнаудов и Караиванов, 2005; Мульцер, 2010). ; Капелевич и AKGears LLC, 2013). Для редукторов мы выбрали — при поддержке производителей — подходящие решения из портфолио Wittenstein и Neugart. Стоит отметить важную роль, которую играет максимальное передаточное отношение на ступень в редукторе: в то время как Wittenstein ближе к максимально возможному, учитывая предотвращение контакта между соседними планетами, Neugart выбирает в своей серии PLE (серия PLFE может достигать 1:100). соотношения только в двух каскадах) более строгий подход и, следовательно, требует трех каскадов вместо двух для Виттенштейна, чтобы достичь общего усиления 1:100. Это приводит к менее компактным решениям и более низкой эффективности для приложения 1:100, но позволяет компании Neugart достигать более высоких коэффициентов усиления — до 1:512 — без фундаментальных изменений в весе, размере или эффективности.

Таблица 1

Схема оценки решений планетарной передачи.

PGTs	WITTENSTEIN (2020)—Alpha SP+075MF	Neugart (2020)—PLE 080	Looman (1996) ZF—RG350
Передаточное отношение	1:100 (2 ступени)	1:100 (3 ступени)	1:−76 (2 ступени)
Ускорение/номинальные моменты	105/84 Nm	192/120 Nm	500 * /350 Nm
Weight	3 kg	3. 1 kg	6.4 kg
Shape	Φ95 × L120 mm	Φ80 × L168 mm	Φ160 × L90 mm
Torque-to-weight ratios	35/28 Nm/kg	62/39 Nm/kg	78/55 Nm/kg
Efficiency и субъективная зависимость от условий эксплуатации	94 % — низкая (скорость и крутящий момент)	92 %, низкая (скорость и крутящий момент)	84 %, низкая (скорость и крутящий момент)
Коэффициент скрытой мощности (раздел/-ы Приложения I, включая calculations)	3. 6 (GH, SGH)	4.7 (GH, SGH)	36.8 (WG)
No-load starting torque	0.5% *	0.7% *	1.5 % *
Потери, не зависящие от нагрузки	5.5%	7.5%	14.5%
Lost motion	4–6 Arcmin	<11 Arcmin	()
Maximum input speed	8,500 rpm	7,000 rpm	5,000 RPM
Жесткость торсиона	10 нм/Arcmin	. в Приложении I . Масса редукторов составляет около 4 кг, что нельзя напрямую сравнивать с увеличенным RG350. RG350 имеет форму большего диаметра и меньшей длины, чем редукторы. С точки зрения отношения крутящего момента к весу значения обоих решений кажутся относительно близкими. Редукторы имеют большое преимущество в их хорошем КПД (более 90%), которые также менее чувствительны к изменениям условий эксплуатации, а пусковые крутящие моменты на холостом ходу очень малы. Конфигурации с высоким коэффициентом показывают, как сильное ограничение топологической эффективности приводит к снижению эффективности. Это, вероятно, объясняет, почему зубчатые передачи сегодня являются доминирующей технологией PGT в робототехнике. PGT показывают самые высокие входные скорости (до 8500 об/мин), но их потери движения также самые большие (4–6 угловых минут) в обычных коробках передач. В робототехнике PGT широко использовались в первых промышленных роботах, в то время как в последние десятилетия их использование сильно сократилось, в основном из-за их ограничений по уменьшению люфта. Хотя существуют механизмы, ограничивающие изначально больший люфт PGT, они практически основаны на введении определенной предварительной нагрузки, что отрицательно сказывается на их эффективности (Schempf, 19).90). Harmonic Drives: легкий волновой редуктор с нулевым люфтом Волновой редуктор был изобретен Musser (1955) и нашел широкое применение в 70-х годах, первоначально в аэрокосмической отрасли. Его основное космическое применение было в качестве механического элемента трансмиссии в луноходе Аполлона-15 в 1971 году (Schafer et al., 2005). Его название связано с характерной деформацией его Flexspline , нежесткой тонкой цилиндрической чашки с зубьями, которая служит выходом. Flexspline входит в зацепление с фиксированным сплошным круглым кольцом с внутренними зубьями шестерни, Круговой сплайн , в то время как он деформируется вращающейся эллиптической пробкой — Генератор волн , как это можно наблюдать в . Этот тип редуктора чаще всего называют Harmonic Drive© (HD) из-за очень эффективной стратегии защиты IP. Открыть в отдельном окне Внутренняя конфигурация коробки передач Harmonic Drive CSG (слева), адаптированная из Harmonic Drive (2014) с разрешения © 2019 Harmonic Drive SE, и коробка передач E-Cyclo (справа), адаптированная из SUMITOMO ( 2020) с разрешения © 2020 Sumitomo Drive Germany GmbH. Также включена схема лежащей в их основе топологии KHV, которая использовалась для расчета коэффициента скрытой мощности в Приложении I. Для сравнительного анализа мы выбрали два подходящих редуктора Harmonic Drive: CSD-25-2A, предназначенный для интеграции в роботизированный шарнир для обеспечения адекватных структурных граничных условий, и сверхлегкий редуктор CSG-25-LW, представляющий собой конструктивно достаточное решение. , что можно более непосредственно сравнить с другими технологиями. Совсем недавно SUMITOMO представила новый редуктор E-CYCLO, также основанный на волновом принципе действия. SUMITOMO предоставила нам доступ к своему последнему каталогу (SUMITOMO, 2020), что позволило нам включить его в наш тест (). Еще одна интересная волна деформации, очень похожая на Harmonic Drive, недавно была представлена ​​GAM в своей серии коробок передач для роботов, которая также включает в себя планетарные зубчатые передачи и циклоидные приводы (GAM, 2020). Таблица 2 Система оценки решений для волн деформации. Мин.0359 903 SW)4 Независимые потери Джамб. (2020) E—CYCLO Передаточное отношение 1:100 1:100 1:100 123/47 Nm 204/87 Nm 157/67 Nm Weight (0. 24 kg) a 1.1 kg 1.6 kg Shape (Φ85 × L20 mm) a Φ107 × L52 mm Φ95 × L58 mm Torque-to-weight ratios (500/195 Nm/kg) a 208/79 Nm/kg 98/42 Нм/кг Эффективность и субъективная зависимость от условий эксплуатации 75 %, высокая (скорость и крутящий момент) 84 %, высокая (скорость и крутящий момент) 70 %, высокая (скорость и крутящий момент) Коэффициент скрытой мощности 101 (SW) 903 (SW) 903 (5 101 (PC) Пусковой момент без нагрузки (прямое и обратное направление) 17/20% 10/13% 45%/() 22 % при 500 об/мин, ном. крутящий момент 18 % при 500 об/мин, ном. крутящий момент 30 % при 500 об/мин, ном. torque Lost motion <1 Arcmin <1 Arcmin <1 Arcmin Maximum input speed 7,500 rpm 7,500 rpm 6,500 rpm Torsional rigidity 9 –17 Нм/угл.мин 9–17 Нм/угл. мин 11–16 Нм/угл.мин Открыть в отдельном окне * 9007 я . a – эти значения относятся к блоку, не подходящему в качестве автономного редуктора, который требует дополнительной структурной поддержки, непосредственно влияющей на идентифицированные характеристики, обеспечиваемой роботизированным устройством, в которое он встроен . Выбранная модель CSG имеет значительно больший крутящий момент, чем указано в нашем эталонном тесте. Форма характеризуется большими диаметрами, чем длинами, а вес значительно ниже, чем у других технологий, что приводит к лучшим отношениям крутящего момента к весу среди анализируемых технологий. Действительно, характерное зацепление с несколькими зубьями обеспечивает большее сопротивление крутящему моменту, чем в PGT, что делает эту технологию очень подходящей для соединений ближе к рабочему столу, где они часто встречаются в современных промышленных роботах. Пиковый КПД ниже, чем у редукторов, и ближе к RG350, а КПД особенно чувствителен к условиям эксплуатации. Поезда Strain Wave демонстрируют большие независимые от нагрузки потери и пусковые моменты без нагрузки, особенно в условиях обратного движения, которые становятся особенно важными для высоких скоростей и/или низких крутящих моментов (Harmonic Drive, 2014). Для роботизированных устройств HRI, подверженных частым изменениям скорости и полезной нагрузки в сочетании с обменом энергией между роботизированным устройством и пользователем, это означает, что средняя эффективность быстро падает ниже 40–50% (López-García et al., 2019).б). Заслуживает внимания также их большой коэффициент скрытой мощности, указывающий на одновременное наличие высоких крутящих моментов и скоростей в зацеплениях зубьев, что также помогает объяснить относительно низкий КПД. Вновь благодаря зацеплению с несколькими зубьями можно достичь холостого хода менее 1 угловой минуты, что дает этому редуктору большое преимущество, помогающее Harmonic Drives найти широкое применение в промышленных роботах. Они смогли вытеснить PGT из многих приложений, особенно после значительного улучшения производительности в результате новой геометрии зубьев, представленной этой компанией в 90, что также улучшило линейность жесткости (Slatter, 2000). В прошлом максимальная входная скорость была сильным ограничением для использования редукторов HD (Schempf, 1990), но новые усовершенствования и усовершенствования конструкции теперь позволяют им достигать скорости до 7500 об/мин. Циклоидные приводы: для высокой прочности и жесткости на кручение С момента их изобретения Лоренцем Брареном в 1927 году (Li, 2014) циклоидные приводы нашли применение в основном в лодках, кранах и некотором крупном оборудовании, таком как поезда для прокатки стальных полос или станки с ЧПУ. . В циклоидных приводах эксцентричное входное движение создает колебательное циклоидальное движение одного большого планетарного колеса, которое затем преобразуется обратно во вращение выходного вала и приводит к высокой редукционной способности (Gorla et al. , 2008), см. . Открыть в отдельном окне Внутренняя конфигурация циклоидных приводов SUMITOMO Fine Cyclo F2C-A15 и Fine Cyclo F2C-T155 с указанием основных элементов, адаптировано из SUMITOMO (2017) с разрешения © 2017 Sumitomo Cyclo Drive Germany GmbH. Он включает также схему лежащих в его основе топологий. включает лидера рынка (NABTESCO RV) в этом сегменте и основных претендентов (SPINEA и SUMITOMO). RV от NABTESCO и серия Fine-Cyclo T от SUMITOMO включают обычную ступень PGT с предварительной передачей. Полезная нагрузка этих устройств больше, чем требуется для нашего теста, и приводит к большому весу. Это уже дает ценную информацию: более компактные решения недоступны на рынке и, согласно информации, предоставленной некоторыми производителями, менее интересны, поскольку требуют предельной точности изготовления и в конечном итоге приводят к высоким затратам. Таблица 3 Система оценки решений для циклоидального привода. 9988 % CYCLOID drives NABTESCO (2018)—RV-25N SPINEA (2017)—TwinSpin TS110 SUMITOMO (2017)—Fine CYCLO F2C-T155 SUMITOMO (2017) Fine CYCLO F2C-A15 Передаточное отношение 1:108 1:119 1:118 1:89 Acceleration/nominal torques 612/245 Nm 244/122 Nm 417/167 Nm 335/111 Nm Weight 3. 8 kg 3.8 kg 4.8 kg 2.7 kg Shape Φ133 × L62 mm Φ110 × L62 mm Φ126 × L68 mm Φ126 × L60 mm Torque-to-weight ratios 161 /64 Нм/кг 64/32 Нм/кг 87/29 Нм/кг 124/41 Нм/кг КПД и субъективная зависимость от условий эксплуатации 57%, высокая (скорость и крутящий момент) 87% 37 3 909 909 , высокая (скорость и крутящий момент) 87 %, высокая (скорость), средняя (крутящий момент) 87 %, высокая (скорость и крутящий момент) Коэффициент скрытой мощности 33,8 * (CG) 9 9 120 (ПК) 29,2 * (КГ) 90 (ПГ) NO-LAOD СТАМНАЯ К Группу 16% (@ 500 об/мин) 19/27% 23% (@ 500 об/мин) 64/67% 64/67% 64/67% 64/67% 64/67% 64/67% 64/67% 25% 13% 13% Lost motion 1 Arcmin <1 Arcmin <0. 75 Arcmin <1 Arcmin Maximum input speed () 4500 об/мин 8,500 rpm 5,600 rpm Torsional rigidity 61 Nm/arcmin >22 Nm/arcmin 25–41 Nm/arcmin 15–28 Nm/arcmin Open in отдельное окно * Экстраполированные и/или приблизительные значения, см. дополнительную информацию в Приложении I . Формы аналогичны формам волновых редукторов, а вес больше и ближе к весу PGT по вышеупомянутым причинам. Отношение крутящего момента к весу больше, чем у PGT, но немного ниже, чем у волновых редукторов. Основное преимущество циклоидных приводов заключается именно в их способности выдерживать большие нагрузки и особенно ударные нагрузки, а также в малом объеме технического обслуживания. Пиковый КПД выше, чем у волновых редукторов, и ближе к КПД PGT, но КПД сильно зависит от условий эксплуатации (Mihailidis et al., 2014), а пусковой момент без нагрузки и коэффициент скрытой мощности высоки, оба похожи на редукторы деформации. Хотя они, как правило, вызывают некоторый люфт, например, если его часто компенсируют в их конструкции для достижения уровней, сравнимых с таковыми в редукторах с волновой деформацией, вероятно, за счет немного более высокого трения. Их жесткость на кручение является самой большой из проанализированных технологий коробок передач. Циклоидные приводы имеют врожденное ограничение, связанное с высокими входными скоростями, вызванное наличием большого и относительно тяжелого планетарного (кулачкового) колеса, что приводит к большим инерциям и дисбалансу. Это мотивирует использование обычно двух планетарных колес, расположенных последовательно и смещенных на 180 градусов друг к другу, чтобы устранить дисбаланс, уменьшить вибрации и обеспечить более высокие входные скорости. Это объясняет, как благодаря комбинированию циклоидных приводов со ступенями предварительной передачи, состоящими из обычных ступеней PGT, циклоидные приводы получили широкое распространение в робототехнике. Такое расположение повышает эффективность, снижает чувствительность к высоким входным скоростям и обеспечивает легкую адаптацию их передаточных чисел. В 90’s Harmonic Drives доминировали на рынке роботизированных коробок передач, но усовершенствования в циклоидной технологии позволили циклоидным приводам начать завоевывать территорию сначала в Японии, а затем и в других странах (Rosenbauer, 1995). В настоящее время такие производители, как NABTESCO, SUMITOMO или NIDEC, предлагают циклоидные гибриды с предварительной передачей PGT, охватывающие более 60% рынка роботизированных коробок передач, и поэтому они стали новой доминирующей технологией, особенно для проксимальных суставов, подверженных более высоким нагрузкам и меньшим ограничениям по весу (WinterGreen). исследования, 2018). Наконец, стоит упомянуть наличие относительно большой пульсации крутящего момента, которая вносит нелинейности и усложняет их контроль. Эта пульсация крутящего момента связана с необходимостью использования циклоидных профилей зубьев, чтобы избежать взаимодействия зубьев между большими планетарными колесами и зубчатым венцом, что делает эти устройства чрезвычайно чувствительными к изменениям межосевого расстояния, вызванным даже небольшими производственными ошибками. Существует несколько попыток улучшить эту ситуацию с использованием эвольвентных зубьев — менее чувствительных к изменениям межцентрового расстояния — с уменьшенными углами давления и/или коэффициентами контакта для минимизации радиальных сил и повышения эффективности (Морозуми, 19). 70), а также с использованием других форм неэвольвентных зубов (Коряков-Савойский и др., 1996; Хлебаня, Куловец, 2015). Усилитель крутящего момента REFLEX Компания Genesis Robotics привлекла большое внимание робототехнического сообщества выпуском двигателя с прямым приводом LiveDrive © . Согласно Genesis, LiveDrive в двух доступных топологиях — с радиальным и осевым потоками — обеспечивает эталонную производительность по соотношению крутящего момента к весу. Двигатель с осевым потоком может достигать 15 Нм/кг, в то время как радиальный поток ограничен максимум 10 Нм/кг. Чтобы расширить спектр своего применения, Genesis Robotics представила совместимый редуктор под названием Reflex , который показан на . Этот отлитый под давлением сверхлегкий пластиковый редуктор предназначен для легких роботов, и, хотя он изначально был разработан для работы вместе с LiveDrive и, следовательно, предназначен для передаточных чисел ниже 1:30, он также способен обеспечивать более высокие передаточные числа до 1: 400 (ГЕНЕЗИС, 2018). Открыть в отдельном окне Внутренняя конфигурация и основные элементы редуктора Reflex адаптированы из GENESIS Robotics (2020) с разрешения © 2019Генезис Роботикс. Он включает также схему лежащей в его основе топологии. В основе лежит топология Wolfrom PGT с несколькими меньшими планетами (Klassen, 2019), в которой реактивное (неподвижное) кольцевое зубчатое колесо разделено на две части для целей балансировки в соответствии с конструкцией, первоначально предложенной Россманом (1934) и использованной а также в Hi-Red Gear Tomcyk (2000). В редукторе Reflex выходное кольцо также разъемное для облегчения сборки со спиральными зубьями. Еще одним интересным аспектом этой конструкции является лентовидная форма сателлитов, которая, по мнению авторов, связана с возможностью предварительной загрузки системы для достижения нулевого люфта, который, по утверждению Genesis, возможен с этой коробкой передач. По словам компании, гибкость пластиковых планетарных колес также способствует уменьшению люфта. К сожалению, независимые тесты пока недоступны для подтверждения данных характеристик, и на данный момент нет официальных данных, в частности, об эффективности от Genesis, поэтому включает только значение коэффициента скрытой мощности, полученное из его топологии. Таблица 4 Система оценки новых технологий редукторов. 7758 120/() NM77588888888797979797979797979797777797979777777777777777777777777777. 10359 29359 Новые технологии GENESIS — усилитель крутящего момента Reflex IMSystems—archimedes drive FUJILAB—bilateral drive Achievable transmission ratios 1:30 (up to 1:400) 1:100 (up to 1:500) 1:96 () Ускорение/номинальные круги 87/44 нм 125/100 нм 120/() NM 29358 279797979. 29358 279797979. 29358. 1,3 кг Shape Φ160 × L54 mm Φ1500 × L80 mm Φ94 × L62 mm Torque-to-weight ratios 115/58 Nm/kg 113/91 Nm/kg 92/() Нм/кг Эффективность и субъективная зависимость от условий эксплуатации () () 90%, низкая (крутящий момент и скорость) 1:100) (РГ) 80 (РГ) 21 (WG) Запуск без нагрузки (прямое и обратное направление) () () <0,1% нагрузки-Индеппация-Индеппация-Индеппация-Индеппация-Индеппация-Индпеч-Запад-Индеппация-Индеппация-Индпеч-Запад-Индеппация-Индеппация-Индеппация-Индеппация-Индеппация-Индеппация-Индеппация-Индеппация-Индеппация-Индеппация-Индеппация-Индеппация-Индеппация-Индеппация-Индеппация-Индеппация-Индеппа 1% * Открыть в отдельном окне. Таким образом, несмотря на то, что лежащая в основе топология Wolfrom указывает на то, что эффективность, безусловно, будет сложной задачей, эта инновационная коробка передач иллюстрирует большой потенциал, доступный для переосмысления существующих технологий и их адаптации к будущим потребностям робототехники. Genesis Robotics недавно вступила в интересное партнерство с известными промышленными компаниями, такими как Koch Industries Inc. и Demaurex AG. Привод Архимеда Компания IMSystems из Нидерландов является дочерней компанией Делфтского технологического университета, созданной в 2016 году для использования изобретения Привода Архимеда (Schorsch, 2014). Привод Archimedes снова повторяет топологию редуктора Wolfrom (также с разрезным зубчатым венцом в некоторых конструкциях), но включает революционную инновацию в использовании роликов вместо зубчатых колес, чтобы заменить контакты зубьев контактами качения, см. . Контролируемая деформация роликовых сателлитов позволяет передавать крутящий момент между сателлитами аналогично колесам автомобиля. Открыть в отдельном окне Внутренняя конфигурация привода Archimedes с детальным изображением его планет Flexroller, адаптированным из IMSystems (2019) с разрешения © 2019 Innovative Mechatronic Systems B.V., со схемой его базовой топологии. Показатели производительности, взятые из брошюры компании (IMSystems, 2019 г.) и доступные по запросу, показывают, что использование топологии Wolfrom дает этому устройству возможность достигать очень высоких передаточных чисел в компактной форме, но также приводит к низкой топологической эффективности. По данным IMSystems, замена контакта зубьев шестерни на контакт качения способствует минимизации контактных потерь, что, в частности, при передаче крутящего момента между планетарным валом и кольцевыми роликами должно компенсировать высокий коэффициент скрытой мощности и привести к максимальной эффективности. около 80% (IMSystems, 2019 г.)). Данные по пусковым моментам или независимым от нагрузки потерям не предоставляются. Для обеспечения передачи высокого крутящего момента без проскальзывания необходимо строго контролировать деформацию планетарных роликов, а также производственные допуски редуктора. Это представляет собой одну из основных технологических проблем и является основой инноваций, представленных этой технологией (Schorsch, 2014). NuGear STAM s.r.l. — частная инжиниринговая компания из Генуи, которая помогла разработать роботизированное соединение для робота-гуманоида I-Cub. Их NuGear представляет собой нутирующий редуктор, который изначально был задуман (Barbagelata and Corsini, 2000) для космических приложений, но может развить свой потенциал и для робототехники за счет исследования альтернативных производственных средств. Информация о рабочих характеристиках этого редуктора еще не опубликована, а это означает, что мы можем предоставить здесь только предварительный анализ его топологии и итоговых характеристик, которые можно ожидать на основе ограниченной информации, доступной в основном из проекта Caxman EU. (CAxMan, 2020), для которых NuGear был вариантом использования, и из доступных патентов (Barbagelata et al., 2016). Внутренняя структура NuGear представлена ​​с использованием эквивалентной конфигурации PGT — абстрагирование аспекта нутации для облегчения понимания. При этом становится ясно, что NuGear напоминает два PGT Wolfrom, для которых несущая используется в качестве входа, соединенных последовательно, и где каждый из них соответствует одному из двух этапов, определенных в Barbagelata et al. (2016). Это еще раз указывает на то, что в этой коробке передач будут присутствовать относительно высокие коэффициенты скрытой мощности. Для передаточного числа 1:100 и при условии сбалансированного усиления 1:10 на каждой из двух ступеней, как это предложено в Barbagelata et al. (2016), мы получаем, используя уравнения, полученные в Приложении I, коэффициент скрытой мощности 32, что указывает на аналогичную топологическую эффективность эффективности Wolfrom PGT. Открыть в отдельном окне Внутренняя конфигурация двухступенчатого редуктора NuGear для версии с оппозитными планетарными контактами адаптирована из CAxMan (2020) с разрешения © Stam S. r.l. Он включает также схему лежащей в его основе топологии. Остается подтвердить, в какой степени использование методов аддитивного производства может помочь STAM s.r.l. уменьшить большие производственные затраты на конические зубчатые колеса, а также может ли операция нутации обеспечить достаточную надежность и более компактную форму, что может открыть двери для ее использования в области робототехники (CAxMan, 2020). Двусторонний привод Компания FUJILAB в Иокогаме предложила в Fujimoto (2015 г.) коробку передач с высоким обратным ходом для робототехники, которая особенно подходит для работы без датчика крутящего момента (Kanai and Fujimoto, 2018 г.). Как видно из , конфигурация этого устройства снова аналогична Wolfrom PGT. Используя эту топологию, Fujimoto et al. смогли достичь при передаточном числе 1:102 КПД прямого хода 89,9% и КПД заднего хода 89,2%. Пусковой крутящий момент без нагрузки в направлении обратного хода составил 0,016 Нм в редукторе с внешним диаметром ~ Φ50 мм (Kanai and Fujimoto, 2018). Стратегия, используемая для достижения такой высокой эффективности с топологией Wolfrom, заключается в оптимизации коэффициентов сдвига профиля (Fujimoto and Kobuse, 2017). Открыть в отдельном окне Внутренняя конфигурация двустороннего привода, высокоэффективного редуктора, способного достигать передаточного числа 1:102 с использованием топологии Wolfrom, любезно предоставлено © Yasutaka Fujimoto. Эти многообещающие результаты — см. — показывают, что выравнивание отношений подхода и углубления за счет оптимизации коэффициентов сдвига профиля может привести к чрезвычайно высокой эффективности создания сетки. Насколько известно авторам, эта стратегия была первоначально предложена Хори и Хаяши (19).94) и особенно интересен в топологии Wolfrom, где он может в конечном итоге обеспечить эффективность выше 90% в сочетании с высокими передаточными числами и компактными топологиями. Привод с подшипником зубчатого колеса После новаторской работы в этой области Джона М. Враниша из НАСА, которая привела к изобретению планетарной передачи без водила Вранишем (1995) и подшипников с частичным зубчатым зацеплением (Враниш, 2006), Центр космических полетов имени Годдарда НАСА представил свою концепцию нового зубчато-подшипникового привода в Weinberg et al. (2008). Северо-восточный университет в Бостоне продолжил разработку этого нового привода для применения в роботизированных соединениях. Как видно на рисунке , он включает в себя коробку передач Wolfrom, приспособленную для использования конструкции Vranish без водила и зубчатых подшипников. Зубчатые подшипники представляют собой контакты качения, которые предусмотрены для каждой пары зацеплений шестерен в соответствии с их делительным диаметром и снижают нагрузку на подшипники редуктора (Brassitos et al., 2013). Эта топология обеспечивает удобную интеграцию электродвигателя, который, таким образом, встроен в полую область внутри большого солнечного зубчатого колеса в конфигурации, специально предназначенной для космических приложений (Brassitos and Jalili, 2017). Открыть в отдельном окне Внутренняя конфигурация зубчато-подшипникового привода, включая встроенный бесщеточный двигатель, адаптированный из Brassitos and Jalili (2017) с разрешения © 2017 Американского общества инженеров-механиков ASME. Справа также показана базовая топология Вольфрома с расщепленным реакционным кольцом. В Brassitos and Jalili (2018) металлический прототип зубчато-подшипникового привода с передаточным числом 1:40 характеризуется жесткостью, трением и кинематической ошибкой. Измерения полностью соответствуют измерениям FUJILAB и подтверждают низкий пусковой крутящий момент без нагрузки в этой конфигурации (0,0165 Нм для внешнего диаметра редуктора ~Φ100 мм). После экспериментального измерения жесткости, трения и кинематической погрешности их привода (Brassitos and Jalili, 2018) они интегрировали эти значения в динамическую модель, которая затем была смоделирована и сравнена с реакцией скорости разомкнутого контура системы при свободном синусоидальном движении, показав хорошие результаты. корреляции и предполагает очень удобную высокую линейность передачи. Предварительные измерения показали хороший комбинированный КПД двигателя и редуктора Wolfrom с передаточным числом 1:264 (Brassitos et al., 2013), что не очень хорошо коррелирует с расчетным коэффициентом скрытой мощности, равным 196. Эффективность не снова были в центре внимания недавних статей авторов, и мы, к сожалению, не смогли на данный момент подтвердить окончательные уровни эффективности, которых могут достичь более новые прототипы. В любом случае привод Gear Bearing предлагает очень интересные возможности для использования потенциала топологии Wolfrom в робототехнике. Возможность отказаться от держателя и встроить электродвигатель внутрь редуктора в общем корпусе позволяет создавать впечатляюще компактные конструкции. Возможность использования роликов с зубчатыми подшипниками для снижения радиальной нагрузки на подшипники также является многообещающим вариантом для повышения компактности и повышения эффективности (Brassitos et al. , 2019).). The Galaxie Drive Schreiber and Schmidt (2015) защищает основные инновации, включенные в Galaxie Drive, редуктор, который WITTENSTEIN в настоящее время выводит на рынок прецизионных редукторов через свой стартап Wittenstein Galaxie GmbH, созданный в апреле 2020 года. Хотя техническое описание и подробная информация еще не доступны, принцип работы и ожидаемые выгоды также были раскрыты. В Galaxie Drive используется новый кинематический подход, основанный на линейном ведении единственного зуба в Teeth Carrier , но, по мнению этих авторов, его топология напоминает топологию Strain Wave Gear, см. . Гибкий шлицевой элемент заменяется держателем зубьев, включающим два ряда отдельных зубьев, предназначенных для радиального перемещения и зацепления с круговым шлицем, поскольку вращающийся вал Poligon играет роль генератора волн с многоугольным периметром (Schreiber and Röthlingshöfer, 2017). Таким образом, несколько отдельных зубьев входят в зацепление с круговым шлицем одновременно, как и в Harmonic Drive. Это, вместе с высокоустойчивым к крутящему моменту двухточечным контактом между каждым отдельным зубом и держателем зубов, обеспечивает этому устройству характерный нулевой люфт, высокую жесткость на кручение и эталонную способность отношения крутящего момента к весу, по словам производителя. Открыть в отдельном окне Фрагмент зацепления зубьев коробки передач Galaxy (R) DF адаптировано из Schreiber (2015) с разрешения © 2020 Wittenstein Galaxie GmbH. Он включает схему базовой топологии KHV. В прямом обмене представители Wittenstein подтвердили, что кажущаяся проблема трения между отдельными зубьями и их направляющим круглым кольцом решена, и Galaxie может достигать максимальной эффективности более 90%. Из-за лежащей в его основе конфигурации KHV ожидаются большие коэффициенты скрытой мощности, но пока невозможно получить более глубокое представление об эффективности зацепления, которое будет результатом радиального перемещения зубьев, которое включает в себя новую логарифмическую спиральную боковую поверхность зуба (Michel, 2015). Первоначально Galaxie Drive предназначался для точного машиностроения, где высокая жесткость и сопротивление крутящему моменту могут помочь увеличить скорость и повысить производительность. В будущем мы, безусловно, сможем оценить потенциал этой инновационной технологии и для роботизированных приложений. Новое поколение робототехнических устройств меняет приоритеты в выборе адекватных редукторов. Вместо предельной точности на высоких скоростях к этим устройствам предъявляются более строгие требования с точки зрения легкости и очень эффективных механических устройств усиления. Сверхлегкие тензоволновые приводы (HD, E-cyclo), безусловно, в очень хорошем состоянии для удовлетворения этих потребностей, что подтверждается их нынешним доминированием в области коботов. При рассмотрении волнового привода для роботизированной задачи pHRI работа при низких крутящих моментах и ​​скоростях должна быть сведена к минимуму, если требуется максимизировать эффективность. Хотя их оптимизированная геометрия зубьев способствует более линейной жесткости на кручение, трение остается сильно нелинейным и зависит от направления, что также накладывает определенные ограничения на использование. Храповой механизм вследствие ударной нагрузки является еще одним ограничением, которое следует учитывать для этого типа коробки передач, чего не должно быть у E-Cyclo (SUMITOMO, 2020). Циклоидные приводы прошли долгий путь, чтобы в конечном итоге стать доминирующей технологией в промышленных роботах. Благодаря технологическим достижениям, направленным на улучшение ограничений по люфту и входной скорости, они теперь могут обеспечивать хорошую точность с приемлемой эффективностью, несмотря на высокие коэффициенты скрытой мощности, возникающие в результате базовой топологии KHV, эквивалентной топологии волновых приводов. Использование ступени предварительного зубчатого зацепления также вносит важный вклад в достижение этой цели за счет повышения базовой топологической эффективности. Сверхлегкие конструкции, такие как SPINEA, демонстрируют интересный потенциал, но в конечном итоге потребуются более революционные подходы, такие как пластиковые материалы, для удовлетворения потребностей более легких коробок передач и больших передаточных чисел, необходимых для HRI. Пока это не станет возможным, циклоидные приводы можно рассматривать только для больших полезных нагрузок, когда их больший вес и результирующая инерция не являются критическими для работы. Когда предельная точность не требуется, мер по компенсации люфта можно избежать в пользу повышения эффективности и снижения пусковых моментов. В любом случае следует позаботиться о том, чтобы адекватно справляться с пульсациями крутящего момента, и, возможно, потребуется оставить ступень предварительной передачи, чтобы обеспечить высокие входные скорости двигателя. Невозможность планетарных редукторов уменьшить люфт при сохранении хорошей производительности и ограниченная жесткость на кручение ограничивают их использование в промышленной робототехнике. Тем не менее, PGT чрезвычайно универсальны, о чем свидетельствует их широкое использование во многих современных промышленных устройствах. И они по своей природе эффективны, надежны и относительно просты — дешевы — в производстве. Это может объяснить недавний интерес робототехников к PGT, а также то, почему пять из шести изученных здесь инновационных редукторов основаны на конфигурации PGT с высоким передаточным числом: топологии Wolfrom. Многообещающими характеристиками являются лучшая топологическая эффективность в сочетании с улучшением эффективности зацепления за счет модификации профиля или еще один шаг вперед, заключающийся в замене зубьев роликовыми контактами. В сочетании с возможностями, открываемыми их полой топологией, эти элементы потенциально могут привести к возвращению PGT в робототехнику. Наше исследование показывает, что большая универсальность технологий редукторов, используемых в робототехнике, представляет собой серьезную проблему для прямого сравнения их характеристик. Как показывают примеры люфта и максимальной входной скорости, адекватные модификации конструкции могут соответствующим образом компенсировать большинство первоначальных слабых мест определенной технологии за счет компромиссов в других аспектах, обычно включая эффективность, размер, вес и стоимость. Точно так же большие коэффициенты скрытой мощности указывают на значительный топологический недостаток с точки зрения эффективности, но его также можно — по крайней мере частично — компенсировать соответствующими модификациями. Таким образом, эффект обучения заключается в том, что выбор подходящей технологии редуктора для определенного применения pHRI является чрезвычайно сложным процессом, требующим глубокого понимания основных недостатков, возможностей улучшения и производных компромиссов каждой технологии. Следовательно, наша первоначальная цель исследования, заключающаяся в том, чтобы внести вклад в простую таблицу выбора, способную помочь неопытным инженерам-робототехникам в выборе подходящих технологий редукторов для их роботизированных устройств, не может быть достигнута. Вместо этого в этом документе собраны и объяснены основные параметры выбора и связанные с ними проблемы в каждой из доступных технологий, чтобы помочь инженерам-робототехникам pHRI развить необходимые навыки, необходимые для осознанного выбора подходящей, индивидуально оптимизированной коробки передач. Два важных аспекта роботизированных редукторов для pHRI, к сожалению, не могут быть адекватно оценены в нашем исследовании на данном этапе: шум и стоимость. По мере того, как роботизированные устройства приближаются к человеку, шум привлекает все больше внимания робототехников. Редукторы, безусловно, представляют собой важный источник шума (воздушного и структурного), но, к сожалению, два основных ограничения рекомендуют исключить шум из нашего анализа на данном этапе. Во-первых, большинство производителей коробок передач еще не предоставляют количественные оценки шумовых характеристик, а когда они это делают, они склонны следовать другим методам испытаний, которые также не особенно подходят для условий эксплуатации в pHRI. Во-вторых, современные технологии коробок передач все еще должны пройти процесс оптимизации шума. Стоимость также является важным параметром, позволяющим сделать технологии pHRI более доступными, и поэтому она становится важной для выбора подходящих редукторов для будущих робототехнических технологий. К сожалению, и здесь научному сообществу недоступна недостаточная справочная информация, чтобы можно было систематически и справедливо оценивать крупномасштабный стоимостной потенциал определенной технологии редукторов. Прежде чем можно будет определить подходящую основу для оценки этого потенциала, требуется большой объем исследовательской работы, которая явно выходит за рамки нашего исследования. Эти два ограничения определяют основные рекомендации авторов для интересных будущих направлений исследований. Определение стандартных условий испытаний на воздушный и структурный шум в редукторах, особенно адаптированных к типичным условиям эксплуатации и потребности в pHRI, могло бы позволить провести прямое сравнение различных технологий и способствовать их оптимизации шума. Кроме того, компиляция доступных моделей затрат для производственных процессов, связанных с изготовлением редукторов, и их адаптация к особенностям конкретных технологий, используемых в робототехнике, позволила бы составить основу для оценки крупномасштабного стоимостного потенциала (и барьеров) различные технологии. Все авторы принимали участие в предварительной работе, связанной с этой темой исследования, и внесли свой вклад в концептуализацию структуры, представленной в рукописи. PG работал над созданием подходящей системы оценки для проведения анализа редуктора и взял на себя инициативу в написании рукописи и придании ей текущей формы. PG и ES в равной степени способствовали выявлению потенциально подходящих технологий и их анализу с помощью фреймворка. Все авторы прочитали корректуру и внесли свой вклад в окончательную версию статьи. Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов. Авторы благодарят профессора Ясутаку Фудзимото из Йокогамского национального университета, а также компании Neugart GmbH, Harmonic Drive SE, Sumitomo Drive Germany GmbH, Genesis Robotics, Innovative Mechatronic Systems B.V., Stam s.r.l. и Wittenstein Galaxy GmbH за любезную поддержку и разъяснения, а также за предоставление нам разрешения на использование включенных изображений их устройств. Финансирование. SC, ES (SB Ph. D.) и TV (SB Postdoctoral) являются научными сотрудниками Исследовательского фонда Фландрии — Fonds voor Wetenschappelijk Onderzoek (FWO). Эта работа частично финансировалась исследовательской и инновационной программой Horizon 2020 Европейского Союза в рамках соглашения о гранте № 687662 — проект SPEXOR. Дополнительный материал к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frobt.2020.00103/full#supplementary-material Нажмите здесь, чтобы открыть дополнительный файл данных. (792K, DOCX) Альбу-Шеффер А., Эйбергер О., Гребенштейн М., Хаддадин С., Отт К., Уимбок Т. и др. (2008). Мягкая робототехника. IEEE-робот. автомат. Маг. 15, 20–30. 10.1109/MRA.2008.927979 [CrossRef] [Google Scholar] Arigoni R., Cognigni E., Musolesi M., Gorla C., Concli F. (2010). Планетарные редукторы: эффективность, люфт, жесткость на Международной конференции VDI по зубчатым передачам (Мюнхен: ). [Google Scholar] Арнаудов К. , Караиванов Д. (2005). Планетарные передачи с более высоким составом на Международной конференции по зубчатым колесам VDI, Vol. 1904 (Мюнхен: VDI-Bericht;), 327–344. [Google Scholar] Барбагелата А., Корсини Р. (2000). Riduttore Ingranaggi Conici Basculanti. Патент Италии № IT SV20000049A1. Рим: Ufficio Italiano Brevetti e Marchi. [Google Scholar] Барбагелата А., Эллеро С., Ландо Р. (2016). Планетарная коробка передач. Европейский патент № EP2975296A2. Мюнхен: Европейское патентное ведомство. [Google Scholar] Брасситос Э., Джалили Н. (2017). Проектирование и разработка малогабаритного высокомоментного роботизированного привода для космических механизмов. Дж. Мех. Робот. 9, 061002-1–061002-11. 10.1115/1.4037567 [CrossRef] [Google Scholar] Брасситос Э., Джалили Н. (2018). Выявление признаков жесткости, трения и кинематических ошибок в приводных трансмиссиях с зубчатыми подшипниками, на международных технических конференциях ASME 2018 по проектированию и конференции «Компьютеры и информация в инженерии» (Квебек: цифровая коллекция Американского общества инженеров-механиков;). 10.1115/DETC2018-85647 [CrossRef] [Google Scholar] Brassitos E., Mavroidis C., Weinberg B. (2013). Привод с зубчатым подшипником: новый компактный привод для роботизированных соединений, на международных технических конференциях ASME 2013 по проектированию и конференции «Компьютеры и информация в инженерии» (Портленд, Орегон: цифровая коллекция Американского общества инженеров-механиков;). 10.1115/DETC2013-13461 [CrossRef] [Google Scholar] Брасситос Э., Вайнберг Б., Цинчао К., Мавроидис К. (2019). Контактная система с изогнутыми подшипниками. Патент США № US10174810B2. Вашингтон, округ Колумбия: Ведомство США по патентам и товарным знакам. [Google Scholar] Каланка А., Мурадоре Р., Фиорини П. (2015). Обзор алгоритмов податливого управления роботами с жесткой и фиксированной податливостью. IEEE/ASME Trans. мех. 21, 613–624. 10.1109/TMECH.2015.2465849 [CrossRef] [Google Scholar] Carbone G., Mangialardi L., Mantriota G. (2004). Сравнение характеристик полных и полутороидальных тяговых приводов. мех. Мах. Теория 39, 921–942. 10.1016/j.mechmachtheory.2004.04.003 [CrossRef] [Google Scholar] CAxMan (2020). h3020 проекта 680448 Евросоюза. Презентация варианта использования 1: NuGear. Доступно в Интернете по адресу: https://www.caxman.eu/en/use-cases/nugear/ (по состоянию на 30 апреля 2020 г.). Четинкунт С. (1991). Вопросы оптимального проектирования в высокоскоростных высокоточных сервосистемах движения. Мехатроника 1, 187–201. 10.1016/0957-4158(91) -A [CrossRef] [Google Scholar] Chen C., Angeles J. (2006). Поток виртуальной мощности и механические потери мощности в планетарных зубчатых передачах. ASME J. Мех. Дес. 129, 107–113. 10.1115/1.2359473 [CrossRef] [Google Scholar] Чен Д. З., Цай Л. В. (1993). Кинематический и динамический синтез зубчатых робототехнических механизмов. Дж. Мех. Дес. 115, 241–246. 10.1115/1.2 3 [CrossRef] [Google Scholar] Криспель С., Лопес-Гарсия П., Верстратен Т., Конвенс Б., Саеренс Э., Вандерборхт Б. , Лефебер Д. (2018). Представляем составные планетарные передачи (C-PGT): компактный способ достижения высоких передаточных чисел для носимых роботов, на Международном симпозиуме по носимой робототехнике (Пиза:), 485–489.. 10.1007/978-3-030-01887-0_94 [CrossRef] [Google Scholar] Де Сантис А., Сицилиано Б., Де Лука А., Бикки А. (2008). Атлас физического взаимодействия человека и робота. мех. Мах. Теория 43, 253–270. 10.1016/j.mechmachtheory.2007.03.003 [CrossRef] [Google Scholar] Дель Кастильо Дж. М. (2002). Аналитическое выражение КПД планетарных зубчатых передач. мех. Мах. Теория 37, 197–214. 10.1016/S0094-114X(01)00077-5 [CrossRef] [Google Scholar] Dresscher D., de Vries T.J., Stramigioli S. (2016). Выбор мотор-редуктора с точки зрения энергоэффективности, Международная конференция IEEE по передовой интеллектуальной мехатронике (AIM) 2016 г. (Банф, AB: IEEE;), 669–675. 10.1109/AIM.2016.7576845 [CrossRef] [Google Scholar] Fujimoto Y. (2015). Планетарная передача и метод ее проектирования. Патент Японии № JP2015164100. Токио: Патентное ведомство Японии. [Google Scholar] Фудзимото Ю., Кобусе Д. (2017). Роботизированные приводы с высоким обратным ходом, на Международном семинаре IEEJ по датчикам, срабатыванию, управлению движением и оптимизации (SAMCON) (Нагаока: ), IS2–1. [Google Scholar] GAM (2020). Волновой редуктор GSL. Каталог. [Академия Google] ГЕНЕЗИС (2018). Усилитель крутящего момента Reflex — залог будущего движения. Техническое обновление Общение. [Google Scholar] GENESIS Robotics (2020). Радиальный ДВИГАТЕЛЬ LiveDrive® [Брошюра]. Доступно в Интернете по адресу: https://genesisrobotics.com/products/livedrive-radial-motor/ (по состоянию на 30 апреля 2020 г.). Гиберти Х., Чинквемани С., Леньяни Г. (2010). Влияние механических характеристик трансмиссии на выбор мотор-редуктора. Мехатроника 20, 604–610. 10.1016/j.mechatronics.2010.06.006 [CrossRef] [Google Scholar] Жирар А., Асада Х. Х. (2017). Использование динамики естественной нагрузки с приводами с переменным передаточным числом. IEEE-робот. автомат. лат. 2, 741–748. 10.1109/LRA.2017.2651946 [CrossRef] [Google Scholar] Gorla C., Davoli P., Rosa F., Longoni C., Chiozzi F., Samarani A. (2008). Теоретический и экспериментальный анализ циклоидного редуктора. Дж. Мех. Дес. 130:112604 10.1115/1.2978342 [CrossRef] [Google Scholar] Groothuis S. S., Folkertsma G. A., Stramigioli S. (2018). Общий подход к достижению стабильности и безопасного поведения в распределенных роботизированных архитектурах. Фронт. Робот. ИИ 5:108 10.3389/frobt.2018.00108 [CrossRef] [Google Scholar] Хаддадин С., Альбу-Шеффер А., Хирцингер Г. (2009). Требования к безопасным роботам: измерения, анализ и новые идеи. Междунар. Дж. Робот. Рез, 28, 1507–1527. 10.1177/0278364 3970 [CrossRef] [Google Scholar] Хаддадин С., Крофт Э. (2016). Физическое взаимодействие человека и робота в Справочнике Springer по робототехнике (Cham: Springer; ), 1835–1874 гг. 10.1007/978-3-319-32552-1_69 [CrossRef] [Google Scholar] HALODI Robotics (2018). ДВИГАТЕЛЬ с прямым приводом Revo1™ [Брошюра; ], Moss: доступно в Интернете по адресу: https://www.halodi.com/revo1 (по состоянию на 30 апреля 2020 г.). [Академия Google] Хэм Р.В., Шугар Т.Г., Вандерборхт Б., Холландер К.В., Лефебер Д. (2009). Совместимые конструкции приводов. IEEE-робот. автомат. Маг. 16, 81–94. 10.1109/MRA.2009.933629 [CrossRef] [Google Scholar] Harmonic Drive AG (2014) Технические данные Наборы компонентов CSD-2A. Каталог. [Google Scholar] Хлебаня Г., Куловец С. (2015). Разработка плоскоцентрической коробки передач на основе S-образной геометрии, в 11. Kolloquium Getriebetechnik (Мюнхен: ), 205–216. [Академия Google] Хоган Н. (1984). Контроль импеданса: подход к манипулированию, Американская конференция по контролю, 1984 г. (Сан-Диего, Калифорния: IEEE; ), 304–313. 10.23919/ACC.1984.4788393 [CrossRef] [Google Scholar] Hori K., Hayashi I. (1994). Максимальная эффективность традиционных механических парадоксальных планетарных передач для редуктора. Транс. Япония. соц. мех. англ. 60, 3940–3947. 10.1299/kikaic.60.3940 [CrossRef] [Google Scholar] Hunter I.W., Hollerbach J.M., Ballantyne J. (1991). Сравнительный анализ приводных технологий для робототехники. Робот. преп. 2, 299–342. [Google Scholar] IMSystems (2019). Архимед Драйв. IMSystems — внедрение инноваций [брошюра; ], Делфт. [Google Scholar] Икбал Дж., Цагаракис Н. Г., Колдуэлл Д. Г. (2011). Дизайн носимого оптимизированного ручного экзоскелета с прямым приводом, на Международной конференции по достижениям в области компьютерно-человеческих взаимодействий (ACHI) (Gosier: ). [Google Scholar] Канаи Ю., Фудзимото Ю. (2018). Бездатчиковое управление крутящим моментом для экзоскелета с приводом с использованием приводов с большим обратным ходом, IECON 2018–44th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society (Вашингтон, округ Колумбия: IEEE; ), 5116–5121. 10.1109/IECON.2018.85 [CrossRef] [Google Scholar] Капелевич А. , ООО «АКГирс» (2013). Анализ планетарных приводов с высоким передаточным числом. Соотношение 3, 10. [Google Scholar] Karayiannidis Y., Droukas L., Papageorgiou D., Doulgeri Z. (2015). Управление роботом для выполнения задач и повышения безопасности при ударе. Фронт. Робот. ИИ 2:34 10.3389/frobt.2015.00034 [CrossRef] [Google Scholar] Кашири Н., Абате А., Абрам С. Дж., Альбу-Шаффер А., Клэри П. Дж., Дейли М. и др. (2018). Обзор принципов энергоэффективного движения роботов. Фронт. Робот. ИИ 5:12910.3389/frobt.2018.00129 [CrossRef] [Google Scholar] Kim J., Park F.C., Park Y., Shizuo M. (2002). Проектирование и расчет сферической бесступенчатой ​​трансмиссии. Дж. Мех. Дес. 124, 21–29. 10.1115/1.1436487 [CrossRef] [Google Scholar] Klassen JB (2019). Дифференциальная планетарная коробка передач. Международный патент № WO2019/051614A1. Женева: Всемирная организация интеллектуальной собственности, Международное бюро. [Google Scholar] Коряков-Савойский Б. , Алексахин И., Власов И. П. (1996). Система передач. Патент США № US5505668A. Вашингтон, округ Колумбия: Ведомство США по патентам и товарным знакам. [Google Scholar] Ли С. (2014). Новейшие технологии проектирования зубчатых передач с большими передаточными числами, Proceedings of International Gear Conference (Lyon:), 427–436. 10.1533/9781782421955.427 [CrossRef] [Google Scholar] Луман Дж. (1996). Zahnradgetriebe (зубчатые механизмы). Берлин: Springer-Verlag; 10.1007/978-3-540-89460-5 [CrossRef] [Google Scholar] Лопес-Гарсия П., Криспел С., Верстратен Т., Саеренс Э., Конвенс Б., Вандерборхт Б., Лефебер Д. ( 2018). Дизайн планетарного редуктора для активной носимой робототехники, основанный на анализе режима и последствий отказа (FMEA), на Международном симпозиуме по носимой робототехнике (Пиза: ), 460–464. 10.1007/978-3-030-01887-0_89 [CrossRef] [Google Scholar] Лопес-Гарсия П., Криспель С., Верстратен Т., Саэренс Э., Вандерборхт Б., Лефебер Д. (2019a). Редукторы Wolfrom для легкой робототехники, ориентированной на человека, в Proceedings of the International Conference on Gears 2019 (Мюнхен: VDI; ), 753–764. [Google Scholar] Лопес-Гарсия П., Криспель С., Верстратен Т., Саэренс Э., Вандерборхт Б., Лефебер Д. (2019b). Настройка планетарных зубчатых передач для помощи и воспроизведения человеческих конечностей, в MATEC Web of Conferences (Варна: EDP Sciences; ), 01014 10.1051/matecconf/201928701014 [CrossRef] [Google Scholar] Лафлин К., Альбу-Шеффер А., Хаддадин С., Отт К., Стеммер А., Вимбок Т., Хирцингер Г. (2007). Легкий робот DLR: концепции проектирования и управления роботами в среде человека. Инд Робот. Междунар. Ж. 34, 376–385. 10.1108/01439 0774386 [CrossRef] [Google Scholar] Macmillan R.H., Davies P.B. (1965). Аналитическое исследование систем разветвленной передачи мощности. Дж. Мех. англ. науч. 7, 40–47. 10.1243/JMES_JOUR_1965_007_009_02 [CrossRef] [Академия Google] Майр К. (1989). Präzisions-Getriebe für die Automation: Grundlagen und Anwendungsbeispiele. Ландсберг: Verlag Moderne Industrie. [Google Scholar] Мишель С. (2015). Эволюция логарифмической спирали. Машиненмаркт №. 18, 40–42. [Google Scholar] Михайлидис А., Атанасопулос Э., Оккас Э. (2014). Эффективность циклоидного редуктора на Международной конференции по зубчатой ​​передаче (Лион Виллербанн:), 794–803. 10.1533/9781782421955.794 [CrossRef] [Google Scholar] Морозуми М. (1970). Эвольвентное внутреннее зацепление со смещенным профилем. Патент США № US3546972A. Вашингтон, округ Колумбия: Ведомство США по патентам и товарным знакам. [Google Scholar] Mueller HW (1998). Die Umlaufgetriebe: Auslegung und vielseitige Anwendungen. Берлин; Гейдельберг: Springer-Verlag; 10.1007/978-3-642-58725-2 [CrossRef] [Google Scholar] Mulzer F. (2010). Systematik hoch übersetzender koaxialer getriebe (докторская диссертация). Технический университет Мюнхена, Мюнхен, Германия. [Академия Google] Musser CW (1955). Волновая передача деформации. Патент США № US2	3A. Вашингтон, округ Колумбия: Ведомство США по патентам и товарным знакам. [Google Scholar] НАБТЕСКО (2018). Прецизионный редуктор серии RV—N. Кат.180410. Каталог. [Google Scholar] Neugart AG (2020). PLE Эконом Линия. Каталог. [Google Scholar] Niemann G., Winter H., Höhn B.R. (1975). Maschinenelemente, Vol. 1. Берлин; Гейдельберг; Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Спрингер. [Google Scholar] Паш К. А., Сиринг В. П. (1983). О приводных системах для высокопроизводительных машин в машиностроении (Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: ASME-AMER Society Mechanical Engineering;), 107–107. [Google Scholar] Pennestri E., Freudenstein F. (1993). Механический КПД планетарных зубчатых передач. ASME J. Мех. Дес. 115, 645–651. 10.1115/1.29 [CrossRef] [Google Scholar] Петтерссон М., Олвандер Дж. (2009). Оптимизация трансмиссии промышленных роботов. IEEE транс. Робот. 25, 1419–1424. 10.1109/TRO.2009.2028764 [CrossRef] [Google Scholar] Фам А. Д., Ан Х. Дж. (2018). Высокоточные редукторы для промышленных роботов, ведущие к четвертой промышленной революции: современное состояние, анализ, проектирование, оценка производительности и перспективы. Междунар. Дж. Точность. англ. Произв. Зеленая технология. 5, 519–533. 10.1007/s40684-018-0058-x [CrossRef] [Google Scholar] Резазаде С., Херст Дж. В. (2014). Об оптимальном выборе двигателей и трансмиссий для электромеханических и робототехнических систем, Международная конференция IEEE/RSJ по интеллектуальным роботам и системам, 2014 г. (Чикаго, Иллинойс: IEEE; ), 4605–4611. 10.1109/IROS.2014.6943215 [CrossRef] [Google Scholar] Роос Ф., Йоханссон Х., Викандер Дж. (2006). Оптимальный выбор двигателя и редуктора в мехатронных приложениях. Мехатроника 16, 63–72. 10.1016/j.mechatronics.2005.08.001 [CrossRef] [Google Scholar] Rosenbauer T. (1995). Getriebe für Industrieroboter: Beurteilungskriterien. Kenndaten, Einsatzhinweise: Shaker. [Google Scholar] Россман А. М. (1934). Механическое движение. Патент США № US1970251. Вашингтон, округ Колумбия: Ведомство США по патентам и товарным знакам. [Академия Google] Саренс Э., Криспел С., Гарсия П. Л., Верстратен Т., Дукастель В., Вандерборхт Б., Лефебер Д. (2019). Законы масштабирования для роботизированных трансмиссий. мех. Мах. Теория 140, 601–621. 10.1016/j.mechmachtheory.2019.06.027 [CrossRef] [Google Scholar] Шафер И., Бурлье П., Ханчак Ф., Робертс Э. У., Льюис С. Д., Форстер Д. Дж., Джон К. (2005). Космическая смазка и характеристики гармонических приводных механизмов, на 11-м Европейском симпозиуме по космическим механизмам и трибологии, ESMATS 2005 (Люцерн:), 65–72. [Академия Google] Шейнман В., Маккарти Дж. М., Сонг Дж. Б. (2016). Механизм и приведение в действие, в Springer Handbook of Robotics (Cham: Springer;), 67–90. 10.1007/978-3-319-32552-1_4 [CrossRef] [Google Scholar] Schempf H. (1990). Сравнительный анализ проектирования, моделирования и управления роботизированными трансмиссиями (кандидатская диссертация). № ВОЗИ-90-43. Департамент машиностроения и Океанографический институт Вудс-Хоул, Массачусетский технологический институт, Кембридж, Массачусетс, США: 10.1575/1912/5431 [CrossRef] [Google Scholar] Schempf H., Yoerger D.R. (1993). Исследование доминирующих рабочих характеристик трансмиссий роботов. ASME J. Мех. Дес. 115, 472–482. 10.1115/1.2 4 [CrossRef] [Google Scholar] Schorsch JF (2014). Составной планетарный фрикционный привод. Патент Нидерландов № 2013496. Де Хааг: Octrooicentrum Nederland. [Google Scholar] Шрайбер Х. (2015). Revolutionäres getriebeprinzip durch neuinterpretation von maschineneelementen—Die WITTENSTEIN Galaxie®-Kinematik, in Dresdner Maschinenelemente Kolloquium, DMK (Дрезден: ), 2015.S. [Академия Google] Шрайбер Х., Рётлингсхёфер Т. (2017). Кинематическая классификация редуктора, состоящего из отдельных упорных зубьев, и его преимущества по сравнению с существующими подходами на Международной конференции по зубчатым колесам, ICG (Мюнхен: ). [Google Scholar] Шрайбер Х., Шмидт М. (2015). Getriebe. Патент Германии № DE 10 2015 105 525 A1. Мюнхен: Deutsches Patent- und Markenamt. [Google Scholar] Sensinger JW (2010). Выбор двигателей для роботов с использованием биомиметических траекторий: оптимальные ориентиры, обмотки и другие соображения, Международная конференция IEEE по робототехнике и автоматизации 2010 г. (Анкоридж, AK: IEEE; ), 4175–4181. 10.1109/ROBOT.2010.5509620 [CrossRef] [Google Scholar] Sensinger JW (2013). КПД высокочувствительных зубчатых передач, таких как циклоидные приводы. ASME J. Мех. Дес. 135, 071006-1–071006-9. 10.1115/1.4024370 [CrossRef] [Google Scholar] Sensinger JW, Clark S.D., Schorsch JF (2011). Внешний и внутренний роторы в бесщеточных двигателях роботов, Международная конференция IEEE по робототехнике и автоматизации 2011 г. (Монреаль, КК: IEEE; ), 2764–2770. 10.1109/ICRA.2011.5979940 [CrossRef] [Google Scholar] Сок С., Ван А., Чуах М.Ю.М., Хён Д. Дж., Ли Дж., Оттен Д.М. и др. (2014). Принципы проектирования энергоэффективного передвижения на ногах и их реализация на роботе-гепарде Массачусетского технологического института. IEEE/ASME Trans. мех. 20, 1117–1129. 10.1109/TMECH.2014.2339013 [CrossRef] [Google Scholar] Сицилиано Б., Шавикко Л., Виллани Л., Ориоло Г. (2010). Робототехника: моделирование, планирование и управление. Лондон: Springer Science and Business Media; 10.1007/978-1-84628-642-1 [CrossRef] [Google Scholar] Слэттер Р. (2000). Weiterentwicklung eines Präzisionsgetriebes für die Robotik. Сент-Леонард: Antriebstechnik. [Google Scholar] SPARC (2015). Многолетняя дорожная карта Robotics 2020 для робототехники в Европе Horizon 2020 Call ICT-2017. Доступно в Интернете по адресу: https://www.eu-robotics.net/sparc/about/roadmap/index.html (по состоянию на 30 апреля 2020 г.). СПИНЕА (2017). TwinSpin — Высокоточные редукторы — Präzisionsgetriebe. Каталог. [Google Scholar] Страмиджиоли С. , ван Оорт Г., Дертьен Э. (2008). Концепция нового энергоэффективного привода, Международная конференция IEEE / ASME по передовой интеллектуальной мехатронике, 2008 г. (Сиань: IEEE; ), 671–675. 10.1109/AIM.2008.4601740 [CrossRef] [Google Scholar] SUMITOMO (2017). Fine Cyclo® Spielfreie Präzisionsgetriebe. Каталог 9 DE 02/2017. [Google Scholar] SUMITOMO (2020). Приводы управления движением E-Cyclo®. Каталог F10001E-1. Талбот Д., Кахраман А. (2014). Методология прогнозирования потерь мощности в планетарных передачах, на Международной конференции по зубчатым колесам (Лион-Виллербанн:), 26–28. 10.1533/9781782421955.625 [CrossRef] [Google Scholar] Tomcyk H. (2000). Регулировочное устройство с планетарной передачей. Европейский патент № EP1244880B1. Мюнхен: Европейское патентное ведомство. [Академия Google] Токсири С., Нэф М. Б., Лаццарони М., Фернандес Дж., Спозито М., Полиеро Т. и др. (2019). Экзоскелеты с поддержкой спины для профессионального использования: обзор технологических достижений и тенденций, в IISE Trans. Занять. Эргон. Гум. Факторы 7, 3–4, 237–249. 10.1080/24725838.2019.1626303 [CrossRef] [Google Scholar] Van de Straete HJ, Degezelle P., De Schutter J., Belmans R.J. (1998). Критерий выбора серводвигателя для мехатронных приложений. IEEE/ASME Trans. мех. 3, 43–50. 10.1109/3516.662867 [CrossRef] [Google Scholar] Veale A.J., Xie S.Q. (2016). На пути к совместимым и носимым роботизированным ортезам: обзор текущих и новых технологий приводов. Мед. англ. физ. 38, 317–325. 10.1016/j.medengphy.2016.01.010 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] Верстратен Т., Фурнемонт Р., Матийссен Г., Вандерборхт Б., Лефебер Д. (2016). Энергопотребление мотор-редукторов постоянного тока в динамических приложениях: сравнение подходов к моделированию в IEEE Robot. автомат. лат. 1, 524–530. 10.1109/LRA.2016.2517820 [CrossRef] [Google Scholar] Враниш Дж. М. (1995). Планетарная система без несущей опоры с защитой от люфта. Патент США № US5409431. Вашингтон, округ Колумбия: Ведомство США по патентам и товарным знакам. [Google Scholar] Враниш Дж. М. (2006). Частичные зубчатые подшипники. Патент США № US2006/0219039A1. Вашингтон, округ Колумбия: Ведомство США по патентам и товарным знакам. [Google Scholar] Ван А., Ким С. (2015). Направленная эффективность в зубчатых трансмиссиях: характеристика обратного движения для улучшения проприоцептивного контроля, Международная конференция IEEE по робототехнике и автоматизации (ICRA) 2015 г. (Сиэтл, Вашингтон: IEEE; ), 1055–1062. 10.1109/ICRA.2015.7139307 [CrossRef] [Google Scholar] Weinberg B., Mavroidis C., Vranish J.M. (2008). Шестеренчато-подшипниковый привод. Патент США № US2008/0045374A1. Вашингтон, округ Колумбия: Ведомство США по патентам и товарным знакам. [Google Scholar] WinterGreen Research (2018). Прецизионные редукторы с волновым редуктором и редукторы RV и RD: доля рынка, стратегия и прогнозы в мире, 2018–2024 гг. WIN0418002. [Google Scholar] WITTENSTEIN AG (2020). Технические брошюры SP+ и TP+ Getrieben. Каталог. [Академия Google] Вольф А. (1958). Die Grundgesetze der Umlaufgetriebe. Брауншвейг: Фридр. Видег и Зон. [Google Scholar] Вольфром У. (1912). Der Wirkungsgrad von Planetenrädergetrieben. Werkstattstechnik 6, 615–617. [Google Scholar] Ю Д., Бичли Н. (1985). О механическом КПД дифференциальной передачи. ASME J. Мех. Транс. автомат. 107, 61–67. 10.1115/1.3258696 [CrossRef] [Google Scholar] Зинн М., Рот Б., Хатиб О., Солсбери Дж. К. (2004). Новый подход к управлению роботом, удобным для человека. Междунар. Дж. Робот. Рез. 23, 379–398. 10.1177/0278364	2193 [CrossRef] [Google Scholar] Статьи из Frontiers in Robotics and AI предоставлены здесь с разрешения Frontiers Media SA Комплект системы MAXPlanetary — REV Robotics Система MAXPlanetary представляет собой модульный планетарный редуктор на картриджной основе, разработанный с нуля для двигателей класса NEO. Конструкция MAXPlanetary была тщательно оптимизирована, чтобы обеспечить плотность крутящего момента, до сих пор недоступную для FRC. MAXPlanetary предназначен для использования с двигателями NEO, Falcon 500 и CIM. Он также поддерживает двигатели размера NEO 550 и 775 (775pro или AM RedLine). Основываясь на возможности легко повторять и корректировать конструкции, система MAXPlanetary состоит из смазанных картриджей, позволяющих с легкостью менять передаточные числа на лету. Пользователи могут сконфигурировать одноступенчатый планетарный редуктор, используя один из трех различных редукторных картриджей, или создать многоступенчатый редуктор, сложив отдельные картриджи вместе. Пользователь может использовать прилагаемый шестигранный вал 1/2 дюйма или шестигранный вал нестандартной длины, наиболее подходящий для конкретного применения. Редуктор также имеет два варианта монтажа: лицевой и боковой монтаж, что обеспечивает максимальную гибкость конструкции робота. Базовый комплект MAXPlanetary (REV-25-2109) – это отправная точка для использования системы MAXPlanetary. Этот комплект включает в себя универсальный входной каскад, выходной разъем с шестигранной головкой 1/2 дюйма, комплект крепежных деталей, комплект входного соединителя со шпонкой 8 мм, закругленный шестигранный вал 1/2 дюйма и прокладку CIM/Falcon. Выберите комплект передаточных чисел, чтобы определить правильный крутящий момент для конкретного применения. Добавьте бесщеточный двигатель NEO (REV-21-1650) или комплект адаптеров, если вы хотите использовать другой двигатель. Характеристики Ступени редуктора 3:1, 4:1 и 5:1 Торцевая головка с шестигранной головкой 1/2 дюйма Возможность фиксации заглушки вала с помощью винта 10-32 Совместимость с NEO/CIM/Mini CIM (без модификации вала) Шпоночный ввод (без установочных винтов) Доступны адаптеры для двигателей NEO 550 и 775 (775pro или AM RedLine) Адаптеры с запрессовкой (без установочных винтов) Доступен адаптер для Falcon Gear 500 Полностью автономные столики 9 Картридж0004 Все винты 10-32, используемые для сборки и установки Сборка/разборка сзади Передаточное число можно изменить, когда выход редуктора установлен на роботе Шестигранный ключ или Т-образная рукоятка для освобождения двигателя Боковые монтажные отверстия Отверстия сверху и снизу Отверстия расположены с шагом 0,5 дюйма независимо от количества ступеней 10-32 Отверстия для торцевого монтажа на 2-дюймовом круге болтов с 2 ориентациями Высота редуктора 2 дюйма Редуктор не выступает над или под обычными конструкционными трубами FRC Выходной вал остается с шагом 1,0 дюйм, когда редуктор монтируется с помощью боковых отверстий Технические характеристики 4:0003 Размеры редуктора Высота: 2,000 дюйма Ширина: 2,438 дюйма Длина (без двигателя): 0-ступень: 1,500 дюйма 1-ступень: 2,000 дюйма 2-ступень0004 3-ступенчатая: 3000 дюймов Вес: Базовый комплект (без вала): 261 г (0,576 фунта) Ступень редуктора 3:1: 155 г (0,342 фунта) 4 9:1 редуктор: 133 г (0,294 фунта) Ступень редуктора 5:1: 138 г (0,303 фунта) 3-дюймовый выходной вал: 27 г (0,059 фунта) Точное передаточное число: 3:4 3:19 Ступень: 00 :1 Ступень: 4:1 5:1 Ступень: 5:1 Шаг шестерни: 0,65 Модуль Угол давления: 20° Количество зубьев кольцевой шестерни: 72 Схема торцевого монтажа: 10-32 на круге болта 2 дюйма Выходное гнездо: шестигранник 1/2 дюйма, глубина 0,438 дюйма Вал в комплекте: шестигранник 1/2 дюйма, длина 3000 дюймов 4 Номинальная статическая нагрузка Следующие измерения крутящего момента относятся к условиям статической нагрузки (т. е. неподвижности). Перечисленные крутящие моменты относятся к выходу ступени. Картридж 3:1 — протестирован до 290 Нм [2567 дюймов*фунтов] (без сбоев) Картридж 4:1 — не работает при 270 Нм [2390 дюймов*фунтов] Картридж 5:1 — не работает при 240 Нм [2124 дюймов*фунтов] Шестигранная головка 1/2 дюйма на выходе — не работает при 250 Нм [2213 дюймов*фунтов] ПРИМЕЧАНИЕ. Консольная (боковая) нагрузка на выходе вал создает дополнительную нагрузку на редуктор и снижает крутящий момент, который может воспринимать редуктор. Кроме того, ударные нагрузки могут привести к отказу редуктора в ситуациях, когда установившийся крутящий момент все еще находится в допустимых пределах. В следующей таблице показано, какие конфигурации зубчатых передач допустимы для разных двигателей. Ячейки показаны на ЗЕЛЕНЫЙ разрешены, а ячейки, показанные КРАСНЫЙ , не разрешены. Эти рейтинги основаны на ограничении тока по умолчанию для Spark MAX (или Talon FX). Увеличение предела тока увеличивает максимальный крутящий момент, который может создать двигатель, и может вывести компоненты редуктора за пределы их номинальной нагрузки.   Содержимое комплекта Базовый комплект (REV-25-2109): DU PROCT 3 НАИМЕНОВАНИЕ0050.0359 SKU  QUANTITY    REV-21-2104   MAXPlanetary 1/2″ Hex Socket Output   QTY 1    REV-21-2106   MAXPlanetary Universal Input Stage   QTY 1  Rev-25-2107 Maxplanetary Adphive Wack QTY 1 REV-21-2108 MAXPLANETARY 8MM-клависный входной Coupler Kit Rev-21-2813 1/2 дюйма округлого шестигранного вала, 3,0 дюйма, QTY 1 Rev-2199 MAXPLAN. Комплекты передаточных чисел: *Каждый комплект передаточных чисел включает комбинацию следующих картриджей Дополнительные опции продукта * следующие элементы могут быть включены или не включены в зависимости от вашего выбора продукта MAXPlanetary 775 Input Kit (REV-21-2118):  SKU   PRODUCT NAME   QUANTITY    REV-21-2116  MAXPlanetary Universal Motor Input Spacer  Qty 1 Rev-21-2118 775 Адаптер максимального планета QTY 1 M4 x 12mm HACK SUPC0359  QTY 2   MAXPlanetary 550 Input Kit (REV-21-2117):  SKU   PRODUCT NAME   QUANTITY    REV-21- 2116  MAXPlanetary Universal Motor Input Spacer   QTY 1    REV-21-2117  NEO 550 MAXPlanetary Shaft Adapter   QTY 1      M3 x 10mm Socket Head Cap Screw   QTY 2    MAXPlanetary Falcon Input Kit (REV-25-2123):  SKU   PRODUCT NAME  Количество Rev-21-2094 8 мм с заменой вала . 0359 QTY 2 Документация MAXPLANETARSE Руководство пользователя MAXPPLANETARY SYSTER MAXPLANETARE 1/2 ”HEXPLEAN THEAVLE 9000 4000 -годиловый 9000 -годильный 9000 -годильный 9000 -годильный 9000 -годильный 9000 -годильный 9000 -карт. Картриджи MAXPlanetary Чертеж CAD MAXPlanetary System Onshape MAXPlanetary 1/2″ Hex Socket Выходной файл STEP MaxPlanetary Universal STEP Шаг ввода Файл MAXPLANETARGE 8 мм клавишные входные комплекты входного соединителя Файл MAXPLANETARGE CARTRIDGE Файл STEP MAXPlanetary 3-Stage NEO Пример файла STEP [PDF] Новая коробка передач на основе вольфрама для приводов роботов DOI:10.1109/TMECH.2021.3079471 Идентификатор корпуса: 236570105 @article{Crispel2021ANW, title={Новая коробка передач на основе вольфрама для приводов роботов}, автор = {Стейн Криспель и Пабло Лёпез Гарсиа, Элиас Саэренс, Ананд Варадхараджан, Том Верстратен, Брэм Вандерборхт и Дирк Лефебер}, journal={Транзакции IEEE/ASME по мехатронике}, год = {2021}, объем = {26}, страницы={1980-1988} } Stein Crispel, P. L. García, D. Lefeber Опубликовано 12 мая 2021 г. Инжиниринг Транзакции IEEE/ASME по мехатронике Во многих робототехнических приложениях требуется высокая плотность крутящего момента и высокоэффективные приводы для управления движением с высоким крутящим моментом без ограничения мобильности из-за чрезмерного веса и занимаемой площади. Традиционно инженеры, разрабатывающие приводы для этих типов приложений, используют высокоскоростные электродвигатели в сочетании с высокоскоростными редукторами, такими как гармонические и циклоидные приводы или рычаги, для достижения требуемых крутящих моментов. Однако эти системы не идеальны, поскольку они страдают…  Посмотреть на IEEE ras.papercept.net R2poweR: проверка концепции редуктора с обратным приводом и высоким передаточным числом для совместной работы человека и робота* Взаимодействие роботов с существующими роботизированными коробками передач. Доступные технологии включают планетарные… Проектирование и моделирование обратного движения портативного роботизированного протеза коленного сустава с высоким крутящим моментом и внутренней совместимостью для гибких действий Высокоэффективные протезы имеют решающее значение для выполнения разнообразных действий, таких как ходьба, приседание и бег для людей с ампутированными конечностями. Современные протезы либо недостаточно мощны, чтобы… Многоцелевой оптимизационный дизайн неравнополочного двигателя с постоянными магнитами Хальбаха на основе алгоритма оптимизации который эффективно снижает утечку собственного потока между постоянными магнитами, а метод оптимизации… Насадка с ручным насосом для подъема воды без внешнего источника ПОКАЗАНЫ 1–10 ИЗ 25 РЕФЕРЕНЦИЙ СОРТИРОВАТЬ ПОРелевантность Наиболее влиятельные документыПоследние даты Представляем составные планетарные передачи (C-PGT): компактный способ достижения высоких передаточных чисел для носимых роботов Показано, что механизм C-PGTs может получить передаточное число до 1:600, выдерживая выходной крутящий момент 100 Нм, и этот подход приводит к большим и тяжелым коробкам передач, когда требуется высокий крутящий момент. Двусторонняя ведущая шестерня — редуктор с высоким обратным ходом для роботизированных приводов В этой работе предлагается метод, который максимизирует эффективность передачи мощности планетарного редуктора 3K, а также разрабатывается прототип редуктора с обратным приводом, называемый двусторонней ведущей шестерней. что редукторы-прототипы с разными передаточными числами легко крутятся вручную. Законы масштабирования для роботизированных трансмиссий Компактные редукторы для современной робототехники: обзор Pablo López-García, Stein Crispel, Elias Saerens, T. Verstraten, D. Lefeber Computer Science Frontiers in Robotics and AI 2020 1 , и предлагается использовать виртуальную мощность в качестве подходящего способа оценки внутренних ограничений технологий редукторов для достижения высокой эффективности. Принципы проектирования энергоэффективного передвижения ногами и реализация робота Cheetah 9 Массачусетского технологического института0071 В этом документе представлены принципы проектирования высокоэффективных роботов с ногами, реализация этих принципов в конструкции Cheetah Массачусетского технологического института и анализ высокоскоростной рыси… Разработка устройства с переменной инерцией и магнитной планетарной передачей Коробка передач В данной работе представлено механическое устройство с регулируемой инерцией, в котором магнитно-планетарный редуктор (ПГ) используется для удержания двух свободных клемм (водила и солнечной шестерни) и одной прямой связи… Приводы с переменной жесткостью: обзор конструкции и компонентов Приводы с переменной жесткостью (VSA) представляют собой сложные мехатронные устройства, разработанные для создания пассивно податливых, надежных и ловких роботов. Было разработано множество различных аппаратных конструкций… Последовательно-эластичный привод с муфтой: значение для конструкции протеза коленного сустава E. Rouse, Luke M. Mooney, H. Herr Инженерия, биология Int. Дж. Робототехника Рез. 2014 Полностью автономный протез коленного сустава, разработанный с использованием нового механизма, известного как муфта последовательного упругого привода (CSEA), который обеспечивает биомеханически точное поведение крутящего момента и угла и снижает чистое потребление электроэнергии коленом CSEA. Экспериментальное исследование эффективности цилиндрических зубчатых колес Т. Т. Петри-Джонсон, А. Кахраман, Н. Андерсон, Д. Р. Чейз Машиностроение 2008 В этом исследовании была разработана методология испытаний для измерения эффективности цилиндрических зубчатых колес в условиях высокой скорости и переменного крутящего момента. Силовая циркуляционная испытательная машина была разработана для работы… Конструкция трансмиссии для сверхлегкого электромобиля с высокой эффективностью Полная трансмиссия для сверхлегкого электромобиля (EV) для одного человека оптимизирована для минимального общего веса и максимального средний КПД для различных циклов движения. Электромобиль… В чем разница между приводами с редуктором и приводом с прямым приводом? Загрузите эту статью в формате PDF. В наши дни развитие робототехники ускоряется, поскольку компании ищут способы создавать новые решения для повседневных проблем. Роботы становятся умнее за счет процессов обучения искусственного интеллекта (ИИ), более динамичными в движении благодаря дизайну и более эффективными в промышленных приложениях. Тем не менее, актуаторы, похоже, упускают из виду, когда речь заходит об их потребности в инновациях. Основы приводов Приводы — это компонент, отвечающий за обеспечение движения и силы в суставах и осях машины, такой как робот. Ключевым фактором в работе машины является управляющий сигнал и потребляемая мощность для облегчения движения. Однако вам также необходимо преобразовать мощность двигателя в полезную скорость и крутящий момент. Подумайте о шестеренках на велосипеде. Ваша нога может быть недостаточно сильной, чтобы управлять рулем велосипеда напрямую. Шестерни используются для изменения крутящего момента, необходимого для привода колеса. То же самое относится и к исполнительным механизмам роботов, где традиционная комбинация двигателя и редуктора работает вместе, чтобы преобразовать более низкий выходной крутящий момент двигателя для достижения мощного движения в манипуляторе робота с полезной скоростью. Чем сложнее система зубчатых передач (т. е. чем выше передаточное число или больше ступеней), что обычно требуется для приложений с более высоким крутящим моментом, тем больше люфт в системе трансмиссии. Люфт повлияет на точность робота, а в крайних случаях может даже повлиять на безопасность. Люфт – это «люфт» в системе, также называемый «люфтом» в шестернях (рис. 1) . Например, при перемещении руля старой машины влево и вправо, когда машина заглушена и нет гидроусилителя руля, вы можете почувствовать некоторый «люфт» или люфт в системе, когда руль двигается, а шины нет. повернуть. Это связано с тем, что вдоль системы рулевого управления многие разъемы с небольшим, допустимым люфтом складываются в общий большой люфт в системе, который можно почувствовать. 1. Люфт – это «люфт» в системе, также называемый «люфтом» в шестернях. Устранить люфт в редукторе очень сложно, а в многоступенчатом редукторе практически невозможно. Шестерни должны быть изготовлены с очень плотной посадкой или допуском, что может быть дорогостоящим. Кроме того, жесткие допуски приводят к высокому трению, или необходим механизм, обеспечивающий плотное зацепление шестерен во всем диапазоне крутящего момента. Гибкие зубчатые передачи, такие как зубчатые передачи, предлагают еще один метод устранения люфта, поскольку редуктор имеет несколько гибких компонентов, компенсирующих «люфт». К сожалению, это может привести к потенциальной хрупкости и сделать обратное движение — управление устройством в обратном направлении — очень сложным. Приводы с редуктором подходят для низкоскоростных приложений, поскольку они позволяют двигателям работать с высокой скоростью и меньшим крутящим моментом в «наилучшей зоне» эффективности. Это также позволяет системе использовать распространенные сегодня двигатели с относительно низким крутящим моментом (более слабые). Самый простой тип зубчатого колеса — цилиндрическое зубчатое колесо, в котором зубья зубчатого колеса входят в полный контакт при каждом зацеплении, вызывая сильный шум и приводя к износу и часто к необходимости смазки. Проблема шума привела к созданию винтовой шестерни, которая позволяет зубьям входить в зацепление более плавно. Когда мы меняем передаточное число для увеличения крутящего момента, это происходит за счет снижения скорости. Это связано с тем, что двигатель, приводящий в движение коробку передач, снижает выходную скорость для увеличения крутящего момента. Вот почему редукторы также часто называют редукторами. Привод с прямым приводом В приводе с прямым приводом традиционная коробка передач удалена. Однако для этого требуется, чтобы двигатель в приводе с прямым приводом мог создавать достаточный собственный крутящий момент на полезной скорости (т. Е. Не тысячи об / мин, а несколько сотен об / мин). Преимущества прямого привода многочисленны, и это давно было мечтой производителей роботов. Прямой привод не имеет люфта, так как отсутствуют шестерни; жесткость на кручение обеспечивает очень высокую точность. Прямой привод также является полностью обратным, что обеспечивает большие преимущества для коллаборативных роботов, которые должны перемещаться и позиционироваться людьми. Кроме того, высокая ударопрочность делает их очень подходящими для экзоскелетов и шагающих роботов, где удары при ходьбе могут повредить шестерни. 2. Приводы с прямым приводом, такие как показанный здесь LiveDrive, полностью устраняют необходимость в зубчатой ​​передаче, что приводит к меньшему общему весу и меньшему количеству движущихся частей. Эти компоненты могут быть произведены с низкой стоимостью — более 50% стоимости традиционного привода с редуктором. Кроме того, отсутствие коробки передач означает отсутствие инерции, что является важным преимуществом с точки зрения безопасности в роботах и ​​машинах. Если автомобиль начинает катиться вниз по склону, накопленная инерция затрудняет быструю остановку. То же самое происходит и с коробкой передач: если у вас есть двигатель, работающий со скоростью 4000 об/мин, и коробка передач с передаточным числом 100:1, мгновенная остановка невозможна. Коробке передач нужно время, чтобы замедлиться. Преимущества также распространяются на внедрение робототехнических решений. Люфт в редукторных системах часто требует сложного программирования, чтобы повысить точность и компенсировать «люфт» в шестернях. Это требует времени и часто нуждается в постоянной повторной калибровке. Шестерни также повреждаются и должны быть заменены или смазаны, что увеличивает затраты на техническое обслуживание. Другим преимуществом является стоимость. За счет исключения редуктора привод с прямым приводом на самом деле представляет собой просто двигатель, а не комбинацию двигатель/редуктор. Это приводит к немедленной экономии средств. Поскольку стоимость срабатывания снижается, это приближает робототехнику к точке перегиба. Это ускорит внедрение роботов не только для промышленного использования, но и для потребительского и непроизводственного использования, например, в здравоохранении. В приводах используются новые свойства, позволяющие роботам работать без шестерен. Характеристики, которые следует искать в прямом приводе: Усиленные магниты: Ищите уникальные конфигурации, которые увеличивают эффективную силу стандартных постоянных магнитов. Структурно-магнитная синергия: Огромные магнитные силы, создаваемые усиленным магнитным полем, разрушили бы обычную конструкцию двигателя. Этот новый уровень магнитных характеристик требует механической конструкции, достаточно прочной, чтобы противостоять возникающим силам, но достаточно легкой, чтобы обеспечить самое высокое отношение крутящего момента к весу 9. 0004 Термодинамическая аномалия: Тепло является ограничивающим фактором в любом электромагнитном устройстве. Сочетание первых двух основополагающих открытий обеспечивает тонкую и легкую структуру, которая позволяет рассеивать тепло. Благодаря эффективному рассеиванию тепла ваш привод работает на гораздо более высоких уровнях мощности, чем обычный двигатель. У компании Genesis Robotics есть пример этой безредукторной конструкции с прямым приводом под названием «LiveDrive», в которой реализованы эти три основополагающих открытия (рис. 2). Итак, в чем разница между редуктором и прямым приводом? Как отмечалось выше, основные различия между этими двумя системами заключаются в их стоимости и производительности в роботах. Приводы с прямым приводом, такие как LiveDrive, полностью устраняют необходимость в зубчатой ​​передаче, что приводит к меньшему общему весу и меньшему количеству движущихся частей. Это компоненты, которые можно производить с низкой себестоимостью — более чем на 50 % дешевле, чем традиционный привод с редуктором. Исключение зубчатой ​​передачи также устраняет люфт, который существенно влияет на точность. Решения с прямым приводом могут обеспечить высочайший уровень точности, прецизионности и жесткости на кручение на рынке. Еще одним важным усовершенствованием является возможность обратного привода привода. Они также могут обеспечивать эту производительность на гораздо более высоких скоростях, поскольку из системы также удаляются характеристики снижения скорости коробки передач. Технология привода остается неизменной уже более 50 лет. Недостаточная точность движений и громоздкий дизайн сдерживают их потенциал. Отсутствие реинжиниринга системы привода, помимо снижения стоимости и сложности приведения в действие, замедлило распространение роботов на потребительских рынках. Искоренение редуктора и постоянное развитие технологий приводов с прямым приводом решают эти проблемы, что, в свою очередь, повышает производительность и доступность на рынке. Майк Хилтон — генеральный директор Genesis Robotics. За дизайном | Понимание конструкции двигателя и редуктора — блог Blue Alliance Ян Уолтерс Особая благодарность Autodesk Зачем тратить время на выбор правильного двигателя и редуктора? Выбор правильной комбинации двигателя и редуктора для конкретного применения очень важен как в FIRST Robotics Competition (FRC), так и в реальных инженерных проектах . Без соответствующих комбинаций мотор-редуктор ваша команда обнаружит, что ваш робот не работает так быстро и эффективно, как предполагалось, и может имеют склонность к выгоранию моторов. В этом учебном пособии вы познакомитесь с основами проектирования и реализации редукторов. Во-первых, я научу вас характеристикам двигателя. Далее я расскажу, как выбрать двигатель и передаточное число с учетом требований применения. Затем я предоставлю информацию о выборе редуктора, а затем обзор двигателей и редукторов , доступных в FRC. Наконец, я покажу, как использовать то, что вы узнали из этого руководства, на примере задачи и укажу на дополнительные инструменты и ресурсы, если вы хотите изучить 9еще 1660. Это руководство создано в рамках программы Autodesk FIRST High School Intern. Предпосылки – Базовое понимание физики – напр. системы силы, крутящего момента, мощности и зубчатой ​​передачи – Готовность учиться Характеристики двигателя Существует несколько важных характеристик двигателей, которые предоставляют информацию о двигателе и его возможностях. Это выходной крутящий момент двигателя, потребляемый им ток, его выходная скорость, его мощность и его эффективность, каждый из которых я буду обсуждать по очереди. Эти характеристики взаимозависимы и могут быть получены из четырех значений: крутящий момент двигателя, ток останова, свободный ток и скорость холостого хода. Крутящий момент Выходной крутящий момент двигателя — это сила, с которой его выходной вал может вращаться. Если к двигателю приложен слишком большой крутящий момент, его выходной вал заглохнет или перестанет вращаться. Другие характеристики двигателя обычно записываются как функция крутящего момента. Обычно он измеряется в Нм, когда требуются метрические единицы, и в унциях-дюймах, когда требуются английские единицы. Потребляемый ток Потребляемый двигателем ток — это величина электрического тока, потребляемого двигателем при любой заданной нагрузке. По мере увеличения нагрузки на двигатель (крутящий момент) величина тока, потребляемого двигателем, увеличивается линейно. Это отношение можно записать как (1) Символ Имя Единицы Описание Я Текущий Ампер (А) Величина тока, потребляемого двигателем Исталь Ток остановки Ампер (А) Величина тока, потребляемого при остановке двигателя Ифри Свободное течение Ампер (А) Величина тока, потребляемого двигателем без нагрузки τ стойло Тормозной момент Ньютон-метры (Н-м) Величина крутящего момента, необходимая для остановки двигателя т Крутящий момент Ньютон-метры (Н-м) Величина крутящего момента, приложенного к выходному валу двигателя Скорость Выходная скорость двигателя — это скорость вращения, с которой вращается выходной вал. По мере увеличения нагрузки на двигатель выходная скорость уменьшается линейно. Это отношение можно записать как (2) Символ Имя Единицы Описание ω Скорость Выстрелов в минуту (об/мин) Скорость вращения выходного вала двигателя ω бесплатно Свободная скорость Выстрелов в минуту (об/мин) Скорость вращения двигателя без нагрузки τ стойло Тормозной момент Ньютон-метры (Н-м) Величина крутящего момента, необходимая для остановки двигателя или предотвращения вращения его выходного вала т Крутящий момент Ньютон-метры (Н-м) Величина крутящего момента, приложенного к выходному валу двигателя Фото: http://www. engin.umich.edu/group/ctm/examples/motor/motor.html Мощность Мощность двигателя — Выполнять работу. По сути, это измерение того, насколько быстро двигатель может выполнять работу. Его значение в ваттах определяется уравнением (3) Символ Имя Единицы Описание П Мощность Вт Количество энергии, подаваемой двигателем т Крутящий момент Ньютон-метры (Н-м) Величина крутящего момента, приложенного к выходному валу двигателя ω Скорость Выстрелов в минуту (об/мин) Скорость вращения выходного вала двигателя КПД КПД двигателя — это показатель того, сколько электрической энергии, подаваемой в двигатель, преобразуется в механическую энергию. Большая часть оставшейся энергии преобразуется в тепло, что может привести к перегоранию двигателя, если он работает с крутящим моментом/об/мин, при которых его КПД очень низок. Эффективность определяется уравнением (4) Символ Имя Единицы Описание η Эффективность Процент (%) Процент подводимой к двигателю электрической энергии, которая преобразуется в полезную механическую энергию Pвых Выходная мощность Вт Выходная мощность двигателя при заданном крутящем моменте и скорости Штифт Потребляемая мощность Вт Количество электроэнергии, подаваемой на двигатель Я Текущий Ампер (А) Величина тока, потребляемого двигателем В Напряжение Вольт (В) Напряжение, при котором работает двигатель Фото: http://www. engin.umich.edu/group/ctm/examples/motor/motor.html Кривые двигателя КПД часто наносят на график в зависимости от выходного крутящего момента, чтобы упростить визуализацию их значений. Все уравнения для этих кривых получены из четырех описанных выше спецификаций с использованием уравнений с 1 по 4 на предыдущих нескольких страницах. График на этой странице показывает характеристики двигателя CIM, который очень часто используется в FRC. Выбор двигателя и передаточного числа Теперь, когда вы понимаете характеристики, отличающие двигатели, вы можете работать над выбором двигателя и передаточного числа для вашего приложения. Какой двигатель наиболее подходит для данной работы, полностью зависит от требований приложения. Это означает, что вы должны определить конечные результаты, например, насколько большой груз вы перемещаете и как быстро вы хотите, чтобы он перемещался, а затем преобразовать их в требования, такие как выходной крутящий момент и скорость. Начните с просмотра технических характеристик доступных двигателей. Спецификация двигателя для сезона FRC 2012 г. включена на эту страницу. При выборе двигателя и передаточного числа необходимо учитывать множество факторов, в том числе: Влияние передачи на выходной крутящий момент и скорость двигателя. Обычно шестерни используются для уменьшения скорости и увеличения крутящего момента. Неэффективность передачи мощности – эффективность каждой ступени зубчатой ​​передачи или цепи составляет примерно 90 %. Различия между теоретической и фактической производительностью. Поскольку теоретические характеристики обычно лучше, чем фактические, даже с учетом неэффективности, важно выбирать двигатели и передаточные числа с приемлемым коэффициентом безопасности. То есть убедитесь, что они смогут обрабатывать больше ожидаемой нагрузки на более высокой, чем требуется, скорости. Количество тока, которое может потреблять один двигатель, ограничено автоматическими выключателями на распределительном щите. При использовании выключателя на 40 ампер потребление тока ограничено максимальным значением 40 ампер, а это означает, что вы должны спроектировать двигатели так, чтобы они потребляли менее 40 ампер при ожидаемой нагрузке. Кроме того, робот может одновременно потреблять не более 120 ампер, что ограничивается главным автоматическим выключателем. Работающие двигатели с нагрузкой останова или близкой к ней, максимальный крутящий момент, который они могут выдавать, приведет к их возгоранию, поскольку большая часть энергии, подаваемой на двигатель, будет преобразована в тепло. Количество тепла, которое может выдержать двигатель, напрямую связано с его общей массой. По этой причине у тяжелых двигателей, таких как CIM, гораздо меньше шансов сгореть, чем у более мелких, таких как двигатели Fisher Price. Если ни один двигатель не соответствует вашим требованиям, рассмотрите возможность сопряжения двигателей. При объединении двух двигателей выходной крутящий момент и потребляемый ток складываются, а выходная скорость не изменяется. Если два разных двигателя согласовываются друг с другом, их свободные скорости должны быть согласованы с помощью редуктора. Например, сочетание двигателя Fisher Price и CIM потребует дополнительного передаточного числа 3:1 для двигателя Fisher Price, поскольку его выходная скорость примерно в 3 раза выше, чем у CIM. Если выходные скорости не совпадают, это вызовет дополнительное сопротивление в редукторе и сведет на нет все преимущества наличия нескольких двигателей. Принимая во внимание все эти факторы в своих расчетах при выборе двигателя и передаточного числа, вы гарантируете, что ваш робот будет работать так, как вы задумали, с первого раза. Пример задачи в конце этого урока продемонстрирует, как пройти процесс выполнения этих вычислений. Доступные двигатели В этом разделе руководства описываются некоторые общие сценарии использования различных двигателей, допущенных к участию в FIRST Robotics Competition. Название двигателя Фото Примечания Серия RS-500: AndyMark 9015 Fisher Price BaneBots RS-550 Все эти три двигателя очень похожи — единственными отличительными факторами являются их технические характеристики. Как правило, они используются в манипуляторах, таких как приводное колесо качки, лифт или система конвейера/коллектора. БейнБотс RS-775 RS-775 — это более крупная и мощная версия двигателей серии RS-500. Он также широко используется для манипуляторов. Тем не менее, двигатели RS-775 имеют историю развития коротких замыканий корпуса, из-за чего некоторые команды избегают их использования. МГК CIM — самый большой, самый мощный и самый надежный двигатель, поставляемый командам FRC. Поскольку командам разрешено использовать только 4 из них, они должны быть закреплены за трансмиссией, где их мощность и надежность наиболее необходимы. Denso (мотор стеклоподъемника) Оконный мотор — это мотор, к которому прикреплен червячный редуктор. Его высокий крутящий момент и низкая скорость часто используются в манипуляторах. Из-за червячного привода их нельзя вернуть назад, что желательно для некоторых приложений. Векс 393 Vex 393 — новый мотор сезона 2012 года. По этой причине он не нашел большого применения. Однако его небольшой размер и относительно высокий крутящий момент делают его подходящим для второстепенных функций в манипуляторах. По мере того, как команды будут лучше знакомиться с ним, этот двигатель, вероятно, найдет более широкое применение в большем количестве приложений. Фото: http://www.andymark.com/product-p/am-0316.htm http://www.andymark.com/product-p/am-0912.htm http: //www.o-digital.com/uploads/2179/2188-1/DC_Motor_RS_775_7712_197.jpg http://www.andymark.com/CIM-motor-FIRST-p/am-0255.htm http:// www.usfirst.org/sites/default/files/uploadedFiles/Robotics_Programs/FRC/Game_and _Season__Info/2012_Assets/KickoffKitChecklistRev_A.pdf http://www.vexrobotics.com/products/accessories/motion/276-2177.html Выбор коробки передач Теперь, когда вы выбрали двигатель и передаточное число, вам нужно выбрать коробку передач. Первым требованием при выборе редуктора является то, что выбранный двигатель должен подходить к редуктору. Хотя большинство двигателей имеют уникальную схему расположения болтов, двигатель BaneBots RS-550, двигатель Fisher Price и двигатель AndyMark 9015 относятся к серии двигателей RS-500 и, следовательно, имеют одинаковую схему крепления. Далее, коробка передач должна иметь выбранное вами передаточное число. Однако в этом требовании больше свободы действий. Некоторые редукторы могут быть «собраны» вместе, создавая большие сокращения. Кроме того, не все уменьшение должно происходить в коробке передач, вместо этого его можно обеспечить с помощью систем передачи мощности, таких как звездочки и цепь. Также возможно, что точная передача, которую вы хотите, недоступна, и в этом случае достаточно близко. Наконец, коробка передач должна иметь выходной вал, который можно использовать. Хотя наиболее распространены шпоночные валы различных размеров, шестигранные валы становятся все более популярными в FRC. Существует также множество различных ступиц для различных типов выходных валов. В конечном счете, это наименее ограничительное требование при выборе коробки передач. Доступные редукторы В следующем разделе приведен список часто используемых редукторов, совместимых с обычными двигателями. Название двигателя Совместимые коробки передач Серия RS-500: AndyMark 9015 Fisher Price BaneBots RS-550 Banebots RS-500 Planetary AndyMark CIM-Sim AndyMark 3 Stage Toughbox AndyMark Planetary AndyMark Double Doozy Planetary БейнБотс RS-775 Планетарная передача BaneBots RS-700 Планетарная передача AndyMark PG71 МГК Прочный бокс AndyMark AndyMark Toughbox Mini AndyMark Toughbox Nano AndyMark 3 Stage Toughbox AndyMark CIMple Box AndyMark Shifter AndyMark Super Shifter Фото предоставлено: http://www. andymark.com/product-p/am-0114.htm Использование того, что мы узнали Процесс проектирования коробки передач. На приведенном выше рисунке показано изображение двухступенчатого лифта, элемента манипулятора, обычно используемого в FRC. Задача состоит в том, чтобы спроектировать редуктор, способный управлять лебедкой диаметром 3 дюйма и поднимать лифт на максимальную высоту 84 дюйма за 1,5 секунды. Для решения задачи сделаем два основных упрощения: во-первых, предположим, что 18-фунтовая нагрузка действует на весь ход лифта, тогда как в действительности лебедка должна поднимать вес первой ступени только на половину пути. расстояния. Во-вторых, мы будем игнорировать время разгона и торможения, так как эти расчеты выходят за рамки данного руководства. Сначала мы переведем все единицы измерения в метрические, потому что с метрическими единицами намного проще работать. Далее мы должны превратить наши конечные цели в требования, которые можно использовать для выбора двигателя и передаточного числа. Расчет требуемой скорости вращения лебедки: Количество оборотов для подъема элеватора: Расчет нагрузки на лебедку: Теперь необходимо выбрать двигатель и передаточное число. Мы начнем с рассмотрения технических характеристик доступных двигателей и предположим, какой двигатель может подойти для этой работы. Мы попробуем использовать один BaneBots RS-550 в качестве отправной точки из-за его высокой мощности, что означает, что он сможет выполнять работу быстрее. Кроме того, он обычно используется в подобных приложениях, а это означает, что он, вероятно, хорошо подходит для работы в целом. Чтобы упростить оценку, я сделал график кривой двигателя для RS-550. Во-первых, мы хотим убедиться, что двигатель не потребляет более 40 А и не перегорает автоматический выключатель. Глядя на график, мы можем визуально увидеть, что RS-550 потребляет 40 А при нагрузке 0,23 Нм. потребляемый ток 20 А. Снова взглянув на график, мы видим, что это соответствует крутящему моменту 0,115 Нм. Теперь мы можем рассчитать уменьшение, которое нам потребуется для достижения необходимого крутящего момента в 3,05 Нм. Редуктор: Теперь мы выбрали редуктор 26:1, что означает, что мы можем рассчитать точную нагрузку, с которой должен столкнуться наш двигатель лифта. Нагрузка на двигателе: Теперь мы можем использовать уравнение (1) из «Характеристики двигателя» для расчета тока, который, как мы ожидаем, потребляет RS-550 при этой нагрузке: находится в допустимых пределах 40 А. Затем мы определим скорость вращения выходного вала редуктора, используя уравнение (2). На этом этапе расчетов мы учтем КПД редуктора 75%. Motor Speed: Теперь мы можем проверить, позволит ли выбранное нами передаточное число достичь желаемой выходной скорости, 357 об/мин. Скорость редуктора: Наконец, теперь, когда мы убедились, что наше передаточное число удовлетворяет нашим требованиям, мы можем рассчитать, сколько времени потребуется двигателю, чтобы поднять лифт. Время подъема: Теперь мы полностью убедились, что наш двигатель RS-550 и коробка передач 26:1 достигают или превышают наши первоначальные цели. Поскольку реальная производительность часто хуже теоретической производительности, целесообразно «перепроектировать» эти системы. Это также гарантирует, что наши упрощения не приведут к тому, что наша система будет работать намного хуже, чем ожидалось. Когда вы впервые проходите этот процесс, вам, возможно, придется выполнять расчеты несколько раз, когда вы пробуете разные двигатели и передаточные числа. По мере приобретения опыта вы интуитивно будете понимать, какие двигатели и передаточные числа лучше всего подходят для работы. Последним шагом в этом процессе является выбор коробки передач. В этом примере выбор версии RS-550 коробки передач Banebot P60 с передаточным числом 26:1 имеет большой смысл. Он не только совместим с нашим двигателем, но также имеет правильный редуктор и обычный выходной вал со шпонкой 0,5 дюйма. Надеемся, что этот пример задачи помог вам понять процесс выбора двигателя и редуктора. Кроме того, я надеюсь, что он показал вам, как правильно применять теорию, которую вы изучили ранее в этом руководстве. Ссылки Этот раздел руководства предназначен для предоставления некоторых дополнительных ресурсов для изучения двигателей и редукторов, а также некоторых инструментов, которые могут ускорить процесс проектирования. Однако НЕ используйте инструменты вместо понимания теории. Вместо этого используйте их, потому что вы проверили их на своих собственных расчетах и ​​потому что вы понимаете, как они работают. Калькулятор конструкции Джона В-Нейна. Эта таблица может значительно ускорить процесс выбора двигателя и передаточного числа. Однако используйте его только после того, как вы поймете теорию, лежащую в основе расчетов. ПЕРВАЯ ВСТРЕЧА С ФИЗИКОЙ: В этом уроке изучаются некоторые фундаментальные понятия физики, встречающиеся в FRC. Я просмотрел его раздел по теории двигателей и коробок передач, чтобы убедиться, что у меня есть вся информация, подходящая для этого урока. Однако в этом учебном пособии содержится немного больше деталей, чем в главе, посвященной двигателям и коробкам передач. Фото: http://aprettybook.com/2011/09/18/future-engineers/ Нравится: Нравится Загрузка… Выбор и определение размера двигателя (и редуктора) по Дэвид Коханбаш на 31 марта 2014 г. Привет всем Выбор двигателя является важной задачей при проектировании робота. В предыдущем посте мы обсудили различные типы двигателей и варианты обратной связи, а также способы управления этими двигателями. В этом посте мы сосредоточимся на том, как определить размер вашего двигателя и выбрать правильную передачу. На основном изображении выше. Слева есть планетарная и гармоническая передача с муфтой для их соединения. На правом изображении бесколлекторный двигатель с резольвером сзади (откуда идут провода). Первым шагом при выборе двигателя является определение условий его работы и максимальных условий, в которых будет работать двигатель. Робот/приводимая в действие масса Нам необходимо знать массу нагрузки/марсохода, чтобы определить крутящий момент для выбора двигателя. Получение оценки массы (или, что еще лучше, фактической массы) имеет решающее значение для выбора двигателя. Если вы проектируете на основе оценки массы, вы должны применять хороший запас для массового раздувания. Вы можете посмотреть на Постоянная крутящего момента из технического паспорта двигателя, чтобы выяснить, какой крутящий момент вы получите на ампер. Скорость После определения требуемой силы/крутящего момента следующим шагом будет определение скорости вращения колеса. Сначала нужно определить желаемую скорость колеса (т.е. конечную мощность), а уже потом можно приступать к выбору моторов и редуктора. Форм-фактор После того, как вы узнали основные характеристики двигателя, который вам нужен, следующим шагом будет убедиться, что комплект двигателя (энкодер + тормоз + двигатель + редуктор) подходит для вашего робота и может быть аккуратно упакован в ваш робот . Напряжение Какое рабочее напряжение можно использовать для питания двигателя. Как правило, чем выше напряжение, тем выше скорость двигателя. Вы можете посмотреть на константу напряжения из технического паспорта двигателя, чтобы выяснить, насколько быстро вы будете работать на вольт. Температура Обычно это не проблема, но если ваш двигатель закрыт, вы должны убедиться, что он не перегревается. Также нужно побеспокоиться о температурном диапазоне смазки коробки передач (дополнительную информацию см. ниже). Стоимость Стоимость. Нужно ли мне сказать больше. На самом деле скажу больше. Иногда может возникнуть соблазн построить коробку передач с нуля, так как это дешевле. Однако, если вы потратите время на проектирование, сборку и тестирование новой передачи, зачастую дешевле просто купить коробку передач. Вы также получаете дополнительную надежность, когда покупаете коробку передач у надежной компании. Точность и аккуратность Сколько неряшливости вы можете себе позволить в своей передаче? Часто в колесных двигателях вы можете справиться с немного меньшей точностью и аккуратностью. Однако в роботизированном манипуляторе или инструменте часто требуются системы с малым люфтом, которые являются точными и точными. Диаметр колеса Последнее важно для определения требуемого крутящего момента для приводного двигателя. Мы увидим больше об этом в следующем разделе. Помните, что чем больше колесо, тем больше вы проедете за каждый оборот колеса. Как правило, проще всего определить требуемый выходной крутящий момент и найти двигатель и редуктор в обратном порядке. Я игнорирую инерцию, которая может помочь ограничить требуемый крутящий момент в некоторых случаях. Хорошо игнорировать инерцию (во многих случаях), чтобы быть консервативным. Почти во всех случаях вы должны добавить коэффициент безопасности сверх того, что вы рассчитываете. Для определения требуемого крутящего момента для вашего робота существует несколько подходов. Первое — это «правило Реда», которое гласит, что тяги каждого обода колеса (насколько колесо может тянуть) должно быть достаточно, чтобы тянуть всего робота. Хотя это может позволить роботу работать, если некоторые приводы выходят из строя (или проскальзывают), он также может разорвать робота на части, если каждое колесо тянет в другом направлении. Другая проблема с этим подходом заключается в том, что даже если ваши двигатели могут создавать такой большой крутящий момент, часто не хватает трения, чтобы колеса могли набирать тягу и работать. Второй подход заключается в разработке робота с достаточным крутящим моментом, чтобы взобраться на стену. Это имитирует восхождение на самый экстремальный склон и / или ступенчатое препятствие с меньшей возможной опасностью для робота и без полного перебора и перепроектирования системы мобильности. Возможно, предположим, что numberOfWheels=numberOfWheels/2 Общий случай расчета крутящего момента на колесо, необходимого для робота: Чтобы получить удерживающий момент на колесо на плоской поверхности, это упрощается до: Если вы следуете правилу Рэда, то вы не будете делить на количество колес. Еще один аспект – это не просто подъем по склону, а преодоление ступенчатого препятствия. Чтобы вычислить это, вы можете консервативно упростить задачу, решив момент, когда препятствие пересекает колесо робота. Если вы хотите имитировать подъем на стену, вы можете установить перехват препятствия на радиус колеса. Вам нужно выбрать, хотите ли вы использовать метод уклона или метод ступенчатого препятствия в зависимости от вашей системы. Для полевого робота я бы посмотрел на наклон и удерживающий момент на плоской поверхности. Для внутреннего робота вы можете рассмотреть более мелкие препятствия и использовать описанную выше штуку с перехватом колеса. Примеры кривых, показывающих хорошие, средние и плохие кривые для двигателя. На лучшей кривой он может поддерживать крутящий момент в широком диапазоне скоростей с падением в конце диапазона. В то время как в плохом двигателе крутящий момент резко уменьшается со скоростью, обеспечивая высокий удерживающий крутящий момент, но плохие характеристики крутящего момента при вращении. Как только вы узнаете требуемый крутящий момент, вы можете приступить к просмотру кривых крутящего момента и скорости, которые находятся в техническом паспорте двигателя. Чтобы выбрать двигатель и соответствующий редуктор, вы можете начать строить матрицу различных вариантов, чтобы соответствовать требуемому крутящему моменту и скорости. Рекомендуется создать кривые крутящего момента и скорости для каждого из окончательных вариантов. Для создания новых/окончательных кривых крутящего момента и скорости используйте Каждый тип шестерни имеет разную эффективность, которая может меняться в зависимости от скорости. Чтобы определить мощность двигателя (поскольку некоторые контроллеры двигателей рассчитаны на выходную мощность), найдите точку на кривой крутящего момента и скорости, с которой вы работаете, и это точка вашей мощности. Итак, . Планетарные передачи – КПД выше, чем у гармоник, в некоторых случаях может превышать 90 % – Более низкая стоимость по сравнению с другими вариантами редуктора — понижающая передача в зависимости от типоразмера — подходит для высокоскоростных приложений с низким крутящим моментом Во многих случаях в одной системе используется несколько типов зубчатых передач. Например, в гармонических приводах с низкой входной скоростью обычно устанавливается планетарная ступень привода между ним и двигателем, чтобы уменьшить общую входную скорость. В коробках передач используются два основных типа смазки, вот они: Смазка – Easy, вариант по умолчанию – Может ограничивать скорость двигателя – Установил и забыл – не нужно доливать смазку – Может не допускать попадания грязи в редуктор (он должен быть герметизирован и в этом нет необходимости) Масло – Уровни необходимо проверять и время от времени доливать. – Возможна более высокая скорость. – Снижение эффективности по сравнению со смазкой. Со всеми этими вариантами полезно поговорить с производителем, чтобы получить его совет. Также существует множество различных типов смазок, которые можно использовать для получения различных свойств (например, термических). – Убедитесь, что муфта двигателя с коробкой передач выдерживает небольшое биение (эксцентриситет) вала двигателя. – Подумай, как передать крутящий момент от моторного стека на колесо. Например, двигатель может иметь только один вал, в то время как гармонический привод имеет круглую пластину с несколькими точками крепления болтов . – Проверьте крепеж, соединяющий блок двигателя с колесом. Часто люди выбирают крепежные детали, которые недостаточно прочны для передаваемого крутящего момента. — Убедитесь, что у вашего двигателя есть задний вал, если вы пытаетесь поставить на двигатель тормоз или энкодер/резольвер. Если вы пытаетесь поставить и энкодер, и тормоз, поговорите с производителем о ваших возможностях. Не делайте предположений. Вот даташит от Maxon. Вы заметите, что существует много моделей двигателей, каждая из которых имеет несколько разные характеристики. Также есть график скорость-крутящий момент (оси противоположны моему графику выше). Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт Наверх