Информация о сообщении. Примечания. Взаимодействие человека и робота (HRI) становится привычным в нашей жизни, производительность роботизированных устройств HRI по-прежнему сильно зависит от их редукторов. 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; Саеренс 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 к ускорению рабочего органа как определяющий параметр. 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 в основном двумя способами: введение дополнительных нелинейностей и сильное влияние 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 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 груза, 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 приложениях новой 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 дополнительные 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, присущая этим новым робототехническим устройствам: 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 машины или устройства на окружающую среду. 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 отношение i _K . В редукторе без потерь отношение крутящего момента i _τ между выходным и входным крутящими моментами τ точно соответствует обратному кинематическому передаточному числу с противоположным знаком. Но в реальной коробке передач наличие потерь изменяет это равенство, а так как кинематическое передаточное отношение запирается числом зубьев, то абсолютная величина передаточного числа 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 Talbot и Kahraman (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, было известно в течение длительного времени при 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 при зацеплении.

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 общую, уникальную эффективность зацепления η _м = 99% во всех контактах зацепления в нашей коробке передач.

Во-первых, эталонный редуктор, идеальный с точки зрения топологической эффективности, должен иметь только одно 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:

9004

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 немного 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 сетки: для достижения эффективности системы >70% система с L = 100 нуждается в средней эффективности сетки 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 величины 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 такой большой полезной нагрузкой, 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 структуру оценки будущих роботизированных коробок передач на основе следующих параметров:

• Передаточное число

• Ускорение и номинальный выходной крутящий момент

3 Вес
• 4 9 × Длина

• Ускорение и номинальный крутящий момент к массе

• 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 число 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: очень универсальная платформа

Планетарные зубчатые передачи (ПГТ) — 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.

Хотя использование нескольких ступеней редуктора обеспечивает наилучшее использование высокой эффективности зубчатого зацепления 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).

Особо 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
Торсионная жесткость	10 нм/аркмин	8 нм/аркмин	()

Открыть в отдельном окне

^*

. 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 сильное преимущество в их хорошем КПД (более 90%), которые также менее чувствительны к изменениям условий эксплуатации, а пусковые моменты холостого хода очень низкие. 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 напряжения, очень похожая на Harmonic Drive, недавно была представлена ​​компанией GAM в серии роботизированных коробок передач, которая также включает в себя планетарные зубчатые передачи и циклоидные приводы (GAM, 2020).

Таблица 2

Схема оценки решений для волн деформации.

Джамб. (2020) E—CYCLO
Передаточное отношение	1:100	1:100	1:100
0062	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 (ПО) 2 011 SW)	101 (PC)
Пусковой момент без нагрузки (прямое и обратное направление)	17/20%	10/13%	45%/() 2 65 Потери в зависимости от нагрузки	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

^* 9086 я .

^a – эти значения относятся к блоку, не подходящему в качестве автономного редуктора, который требует дополнительной структурной поддержки, непосредственно влияющей на идентифицированные характеристики, которая должна быть обеспечена роботизированным устройством, в которое он встроен .

Выбранная модель CSG имеет значительно больший крутящий момент, чем задано в нашем эталонном тесте. Форма характеризуется большими диаметрами, чем длинами, а вес значительно ниже, чем у других технологий, и 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 серьезным 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 при кручении

С момента изобретения Лоренцем Брареном в 1927 г. (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 циклоидального привода.

CYCLOID drives	NABTESCO (2018)—RV-25N	SPINEA (2017)—TwinSpin TS110	SUMITOMO (2017)—Fine CYCLO F2C-T155	SUMITOMO (2017) Fine CYCLO F2C-A15
Передаточное число	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
Эффективность и субъективная зависимость от условий эксплуатации	85 %, высокая (скорость и крутящий момент) 14 4 912 902 , высокая (скорость и крутящий момент)	87 %, высокая (скорость), средняя (крутящий момент)	87 %, высокая (скорость и крутящий момент)
Коэффициент скрытой мощности	33,8 * (CG)

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, особенно ударные, и 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 крутящий 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 у волновых редукторов, 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 сообщества робототехники 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 предварительного нагружения системы для достижения нулевого люфта, который, как утверждает Genesis, возможен с этой коробкой передач. По словам компании, гибкость пластиковых планетарных колес также способствует уменьшению люфта.

К сожалению, пока недоступны независимые тесты, подтверждающие данные характеристики, и на данный момент нет официальных данных, особенно по эффективности, от Genesis, поэтому включает только значение коэффициента скрытой мощности, полученное из его топологии.

Таблица 4

Схема оценки новых технологий редукторов.

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/номинальное момент	87/44 нм	125/100 нм	120/() NM
Вес	0,7662
	0,766 2
.	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%
Потеря-нагрузки.	1% *

Открыть в отдельном окне

^{* * Значения экстраполированы и/или приблизительны, см. дополнительную информацию в Приложении I .}

Таким образом, несмотря на то, что лежащая в основе топология Wolfrom указывает на то, что эффективность, безусловно, будет сложной задачей, эта инновационная коробка передач демонстрирует 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) 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 планетарной передачей 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.

В открытом доступе нет информации о рабочих характеристиках этого редуктора, что 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 Йокогаме предложила в Fujimoto (2015) коробку передач с высоким обратным ходом для робототехники, которая особенно подходит для работы без датчика крутящего момента (Kanai and Fujimoto, 2018).

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 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 посредством оптимизации коэффициентов сдвига профиля может привести к чрезвычайно высокой эффективности построения сетки. Насколько известно авторам, эта стратегия была первоначально предложена Хори и Хаяси (19).94) и особенно интересен в топологии Wolfrom, где он может в конечном итоге обеспечить КПД выше 90% в сочетании с высокими передаточными числами и компактными топологиями.

Привод с зубчатым подшипником

После новаторской работы в этой области Джона М. Враниша из НАСА, результатом которой стало изобретение Вранишем (1995) планетарной передачи без водила 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, которые перемещаются в радиальном направлении и взаимодействуют с круговым шлицем, поскольку вращающийся многогранный вал выполняет 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

Деталь зацепления зубьев редуктора 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 коробки передач этого типа, чего не должно быть у E-Cyclo (SUMITOMO, 2020).

Циклоидные приводы прошли долгий путь, прежде чем в конечном итоге стали доминирующей технологией в промышленных роботах. Благодаря технологическим достижениям, направленным на улучшение ограничений по люфту и входной скорости, теперь они 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 у SPINEA, демонстрируют интересный потенциал, но в конечном итоге потребуются более революционные подходы, такие как пластиковые материалы, чтобы удовлетворить потребности в более легких коробках передач и больших передаточных числах, 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 предварительную ступень редуктора, 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 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 коробках передач, 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 производством редукторов, и их адаптация к особенностям конкретных технологий, используемых в робототехнике, позволили 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 прилагаемых 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

Щелкните 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.
  9 [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 приводом, 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.).
• Джиберти 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. 10.1177/02783643970 [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/201
  1014 [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: Общество машиностроения ASME-AMER;), 107–107. [Google Scholar]
• Pennestri E., Freudenstein F. (1993). Механический КПД планетарных зубчатых передач. ASME J. Мех. Дес. 115, 645–651. 10.1115/1.2

  9 [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]
• Розенбауэр Т. (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 maschinenelementen—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 ее 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., Чуа 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]
• Исследование WinterGreen (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]
• Wolfrom U. (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]

Здесь представлены статьи Frontiers in Robotics and AI с разрешения Frontiers Media SA

Коробки передач для роботов drygear®: модульные и не требующие смазки

1. org/ListItem»> Дом
2. Drygear® Апиро

Индивидуальные приложения могут быть реализованы с помощью модульной системы редукторов drygear® Apiro чрезвычайно модульным и экономичным образом. Возможные применения могут быть в упаковочной, пищевой, медицинской и многих других отраслях промышленности. Здесь можно использовать регулировки полосы движения, задачи толкателя, коробки передач с различными передаточными числами, опорно-поворотные устройства и оси вращения. Модульная система редуктора может быть моторизована или использоваться для ручной регулировки.
 
Модульная система Apiro предлагает различные передаточные числа, а также варианты длины, так что существуют бесконечные возможности для комбинаций и приложений.

Свяжитесь со специалистом igus® прямо сейчас

Экономичная модульная система редукторов с долговечными компонентами

Особенности:

• Червячная передача с трибологически оптимизированными составами материалов
• Моторный или ручной привод
• Модули могут быть соединены последовательно или параллельно все варианты
• 85 %, без конденсации
• Температура применения: от +5°C до +50°C
• Подходит для применения с брызгами воды
• Доступны муфты
• Легкие
• Самосмазывающиеся
• Низкий дорожный просвет

Tech up

• Примеры применения от системы модульных редукторов Drygear Apiro
• Вкл. списки деталей
• Обширная помощь в выборе для реализации приложений

Снижение затрат

• Экономичные редукторы из твердого пластика
• Модульная конструкция для ручного и моторизованного регулирования
• Быстрое преобразование возможным

Доказательство

• Червячные шестерни, сделанные из трибологически оптимизированных полимеров HIGUS High-эффективности
• 40%.
• Очень легкий и полностью самосмазывающийся
• Материалы могут быть переработаны

drygear® Apiro — проверено и проверено

Повышение производительности на 40 % благодаря iglide® A180. Срок службы в циклах: 
Червячная передача Apiro из iglide® A180 на алюминии h.c.
i=32, 20 об/мин при 3,5 Нм
 
Непрерывное тестирование качества в нашей собственной испытательной лаборатории  
Мы также будем рады протестировать ваше приложение , чтобы лучше оценить сценарии применения.

 1. Опишите свое индивидуальное применение  Модульная система редукторов обеспечивает широкий спектр приложений автоматизации с простыми и сложными последовательностями движений.
 
2. Мы подбираем для вас оптимальные компоненты Наши специалисты найдут для вас оптимальное решение с минимальным количеством компонентов.
 
3. Простая установка Конструкционный комплект редуктора имеет модульную конструкцию, поэтому можно реализовать различную кинематику, просто соединив их вместе  

Обзор редукторов и компонентов

Редуктор с приводным штифтом

Стандарт версия среди редукторов Apiro: редуктор с приводным штифтом обеспечивает прямое подключение привода. Доступные передаточные числа: 4:1, 32:1, 64:1, опционально также: 3:1, 5:1, 8:1, 16:1

Редуктор с многофункциональным профилем

С помощью многофункционального профиля можно реализовать последовательное соединение шестерен, так как можно регулировать расстояния между элементами или изделиями. Эта комбинация часто используется в пищевой или упаковочной промышленности.

Редуктор с вращающимся диском

Этот редуктор особенно подходит для поворотных кругов, так как его можно использовать также в качестве оси вращения. Например, его можно использовать для автоматизации лабораторий.

Редуктор с муфтой

Муфта может использоваться для крепления различных валов с максимальным диаметром 12 мм. Примером применения является адаптация к линейным осям.

Консольные оси

Линейный редуктор обеспечивает различные ходы в приложении. Элементы рейки и шестерни в комплекте. Конфигурируется различной длины, например, для раздвижных приложений.

Принадлежности

Принадлежности для сухой передачи Apiro допускают различные варианты установки для вертикального, осевого горизонтального перемещения и упора профиля (дополнительная информация в техническом паспорте).

Универсальное и гибкое применение с модульными редукторами

Для простых и сложных движений

Применение оси вращения

• Редуктор с передаточным числом 32:1 с двигателем Nema 17 с энкодером и разъемом
• Для делительно-поворотных столов или перемещения поворотных осей
• Примеры применения: лабораторные помещения или сборочные задачи

Применение толкателя (применение скольжения)

• Консольная ось, соединенная с редуктором и двигателем Nema 17
• Позволяет использовать различные ходы в приложении
• Элементы рейки и шестерни в комплекте

Толкатель (скользящий)

• Редуктор с передаточным числом 64:1 и двигателем Nema 23
• Возможна длина хода до 1 м
• Пример применения: теплицы, регулировка окон, а также другие регулировки мебели, такой как окна, двери, шкафы

Процедуры запрессовки

• Консольная ось, соединенная с редуктором и Nema 17 двигатель
• Пример применения: процедуры запрессовки при сборке
• Возможно усилие до 25 Н

Регулировка полосы движения

• Многофункциональный профиль, соединенный с коробкой передач с передаточным числом 32:1 и двигателем Nema 17
• Пример применения: упаковочная промышленность, напр. для конвейерных лент

Быстрое вращение

• Два редуктора с передаточным отношением 32:1, соединенные многофункциональным профилем и двигателем Nema 17
• редуктор с поворотным диском и консольной осью
• Установлен на линейном роботе drylin
• Пример применения: логистика, сортировка, вертикальное земледелие

Декартовский робот

• Комбинация редукторов и консольных осей с многофункциональным профилем и электронной цепью igus
• Пример применения: задачи Pick and Place, напр. для торговых автоматов, вертикального земледелия, аптек

Загрузки

Лист данных drygear® Apiro

EU_2019_robolink_Datenblatt_Apiro_MAT0074626.20.pdf

Напильник drygear® Apiro STEP

Apiro_STEP_Data. zip

Помощь в подаче заявок

Для получения дополнительных вопросов или информации о продукте, пожалуйста, обращайтесь:

Обслуживание клиентов:

с понедельника по пятницу с 8:00 до 20:00

Онлайн:

24h

Высокоточный редуктор для робототехники Melior Motion

• Узлы PSC-V / H-E

• Прецизионные редукторы с малым люфтом:

  
  Узлы PSC-V / H-E серии meliormotion®

  Melior Motion предлагает высокоточные редукторы, которые при люфте ≤ 0,1 угловой минуты считаются беззазорными. Благодаря нашему запатентованному решению по регулированию износа мы гарантируем, что он не изменится в течение всего срока службы.

   

  Прецизионные редукторы с малым люфтом — эффективные и долговечные

  Больше безопасности для вашего применения обеспечивают редукторы с малым люфтом благодаря высокой мощности, ускорению и моменту аварийной остановки. Наша серия редукторов отличается исключительно высокой жесткостью на опрокидывание и кручение. Они обеспечивают точное позиционирование прямо в точку.

  Редукторы и элементы привода

  Наши прецизионные редукторы с низким люфтом достигают особенно высокого уровня производительности благодаря одновременному зацеплению нескольких зубьев (солнечная шестерня, планетарная шестерня и зубчатый венец). Эффективность > 90% и чрезвычайно низкий пусковой момент обеспечивают выдающуюся энергоэффективность. Благодаря высокой эффективности температура трансмиссии остается стабильно низкой, что продлевает срок службы сальников, компонентов трансмиссии и смазки.

  В результате впечатляющий срок службы составляет 20 000 часов. Это намного больше, чем возможно с другими конструкциями прецизионных редукторов, и было подтверждено многочисленными испытаниями.

  В то же время уникальная конструкция прецизионного редуктора с малым люфтом обеспечивает чрезвычайно тихую работу. Таким образом, снижается уровень шума в рабочей среде.

  Не только бесшумные, но и точные, узлы эффективно работают даже при низком крутящем моменте, позволяя точно контролировать небольшие движения.

  Редукторы с полым валом для прокладки кабеля

  Полые валы диаметром до 75 мм позволяют, например, пропускать линии передачи данных или питания.

  Конструкция редуктора нашей продукции позволяет использовать стандартные трансмиссионные масла, а также подходит для использования со смазкой, совместимой с пищевыми продуктами.
  Узлы PSC-V / H-E также подходят в качестве высокоточных редукторов с выходным фланцем для узкоспециализированных применений.

  • Диапазон крутящего момента 400 – 4500 Нм
  • Внешний диаметр 180 – 329 мм
  • Диапазон соотношений: 35:1 – 200:1

  Узлы PSC-V / H-E

  
  Интегрированная конструкция

  Применение узлов PSC обычно используется в робототехнике, где соединение с двигателем может быть включено в конструкцию манипулятора робота, чтобы оптимизировать пространство и стоимость.
  Другие области применения этого варианта конструкции можно найти в автоматизации, станкостроении, полиграфии, упаковочных машинах, поворотных столах, медицинской технике и т. д.

• Полностью закрытые редукторы PSC-V / H-B

• Планетарный редуктор со встроенной конической ступенью: Полностью закрытые редукторы PSC-B.

  Наш ряд планетарных редукторов PSC-B готов к монтажу. Они стандартно заполнены маслом на минеральной основе. Наиболее распространенные серводвигатели легко адаптируются через различные интерфейсы. Полностью разработанное расположение сателлитов вокруг солнечной шестерни и встроенная косозубая ступень шестерни обеспечивают немедленное зацепление зубьев. Таким образом, пусковой момент чрезвычайно низок. Это приводит к лучшей управляемости системы.

  Точность и компактность: полностью закрытые редукторы meliormotion® PSC

  Наши планетарные редукторы характеризуются высоким выходным, ускоряющим и аварийным крутящим моментом. Это повышает безопасность приложения. Огромная жесткость на наклон и кручение обеспечивает точное позиционирование.

  Долгий срок службы редукторов PSC-V/H-B

  Длительный срок службы всех компонентов и смазочных материалов в 20 000 часов очень важен для наших клиентов.
  Кроме того, высокий КПД > 90 % гарантирует, что температура в редукторе остается постоянной на очень низком уровне.

  Планетарные передачи для максимальной точности в вашем приложении

  Редукторы PSC-V/H-B доступны в исполнении со сплошным и полым валом и после смазки не требуют дополнительной замены масла в течение всего срока службы, что обеспечивает минимальные эксплуатационные расходы.
  Линии передачи данных или линии питания могут быть проложены через полые валы диаметром до 75 мм. При желании мы можем предложить дополнительные угловые решения. Наши планетарные редукторы используются во многих областях, в том числе; автоматизация, станки, печатные и упаковочные машины, поворотные столы и медицинская техника, среди прочего.

  • Диапазон крутящего момента 400 – 4500 Нм
  • Внешний диаметр 180 – 329 мм
  • Диапазон соотношений: 35:1 – 200:1

   

• Специальная коробка передач PSD

• Роботизированные редукторы специального назначения

  Эта специальная роботизированная коробка передач изначально была разработана для использования в роботах Delta. Сегодня наши специальные и роботизированные редукторы используются почти во всех областях с очень специфическими требованиями. Они сочетают высочайшую точность с быстрым обратным движением. Прецизионный редуктор PSD можно легко отрегулировать в зависимости от веса продукта и различных путей захвата и размещения. Наши клиенты могут рассчитывать на большое количество циклов и короткие, быстрые реверсивные движения с одновременным высоким рабочим циклом.

  Роботизированные редукторы от Melior Motion: неизменно высокая точность

  Уникальная запатентованная конструкция редуктора обеспечивает очень низкий люфт ≤ 0,5 угловых минут, который также остается постоянным на протяжении всего срока службы редуктора. Достигается входная скорость до 6000 об/мин, и возможна чрезвычайно высокая точность редуктора даже в диапазоне низких крутящих моментов и небольших перемещений. Предлагаемый диапазон соотношения составляет 20:1 … 50:1.

  Шестерни прецизионно отшлифованы. Корпус изготовлен из высококачественного алюминиевого сплава. Этому способствует небольшой вес редуктора в 7,5 килограмма. Для обеспечения максимально возможного качества мы используем исключительно высококачественные подшипники.

  Преимущества специального редуктора PSD – ваша дополнительная ценность

  Компактная конструкция нашего специального редуктора PSD обеспечивает продуманную конструкцию системы. Уровень шума при работе Монтаж двигателя осуществляется индивидуально через переменный интерфейс, что позволяет легко адаптировать обычные серводвигатели. Техническое обслуживание не требуется из-за смазки на весь срок службы. Кабели и питающие линии могут быть проложены через полый вал. В качестве альтернативы он также доступен в версии со сплошным валом.

  Характеристики и преимущества серии PSD

  ХАРАКТЕРИСТИКИ	ПРЕИМУЩЕСТВА
  Очень низкий люфт	Постоянная точность на протяжении всего срока службы
  Компактный дизайн	Умный дизайн окружающей среды
  Низкий уровень шума	Низкий уровень шума в рабочей среде
  Низкое трение	Более высокая энергоэффективность
  Высокая жесткость	Позволяет точное позиционирование
  Высокая эффективность	Снижение энергопотребления
  Редуктор с полым валом	Для прохода питающих линий или для центрирования
  Двигатель в сборе с фланцем двигателя и муфтой	Простая адаптация обычных серводвигателей
  Специальная конструкция редуктора обеспечивает быстрое изменение направления	S1 Операция возможна
  Смазка на весь срок службы	Не требует обслуживания

• Редукторы по индивидуальному заказу

• Прецизионные редукторы на заказ

  Мы также разрабатываем и производим высокоточные автоматические редукторы индивидуально в соответствии с требованиями заказчика, состоящие из ступени планетарного редуктора, ступени косозубого редуктора или ступени конического редуктора. Наши проектные группы и команды разработчиков последовательно реализуют инновационные концепции. Это дает нашим клиентам индивидуальные приводы автоматизации для их индивидуальных приложений — с безопасностью благодаря контролируемым и установленным процессам разработки, проверки и производства.

  Специальные прецизионные редукторы для промышленного применения

  Также для индивидуальных решений мы предлагаем редукторы с особо малым люфтом. Это демонстрируют наши примеры для роботизированных приложений: Наша специальная коробка передач SP191 представляет собой роботизированную коробку передач с очень малым люфтом, который остается постоянным при ≤ 0,1 угловой минуты. Редуктор с полым валом диаметром 80 мм идеально подходит для передачи данных или линий питания. Максимальный крутящий момент составляет 2000 Нм.
  Мы индивидуально адаптируем размер редуктора к конкретным требованиям заказчика. Это, конечно, не только для роботизированных коробок передач, а для всех коробок передач по индивидуальному заказу. Другой пример: привод позиционирования СП224. Точность позиционирования составляет +/- 0,03 мм. Этот редуктор также имеет особенно низкий люфт ≤ 0,1 угловой минуты в течение всего срока службы.

  Редукторы для линейной оси

  Еще одним узкоспециализированным примером является наш редуктор для линейных перемещений, оснащенный выходными шестернями для реечной передачи. Передаточное отношение 10:1. Редуктор со сплошным валом имеет люфт

  Таким образом, роботы и детали надежно достигают своей цели. И, конечно же, наши редукторы автоматизации, изготовленные по индивидуальному заказу, отличаются высокой динамикой и высокой точностью. В сочетании с длительным сроком службы они подходят для всех областей применения, например, для захвата и перемещения в погрузочно-разгрузочной технике.

  Наши прецизионные редукторы по индивидуальному заказу – ваши преимущества с первого взгляда

  • Лучше всего подходит  предложение услуг для вашей функции
  • Безопасность  благодаря установленным и постоянно совершенствуемым процессам разработки, проверки и производства
  • Надежность благодаря многочисленным рекомендациям во многих отраслях
  • Скорость в реализации проекта обеспечивает ваше конкурентное преимущество

   

В чем разница между редукторным и 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 зубчатой ​​передаче очень сложно, а в многоступенчатых редукторах 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).

Самым основным типом зубчатого колеса является 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 дает немедленную экономию 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 9.0022

• 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 приводов 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.

Мотор-редукторы — РЕДУКТОРЫ — 51055

Мотор-редукторы используются в робототехнике, где требуется высокий крутящий момент. Редукторный двигатель постоянного тока имеет узел редуктора , прикрепленный к двигателю. Скорость двигателя рассчитывается с точки зрения оборотов вала в минуту и ​​называется числом оборотов в минуту. Узел редуктора помогает в увеличении крутящего момента и снижении скорости .

Используя правильную комбинацию шестерен в редукторном двигателе, его скорость можно уменьшить до любого желаемого значения. Эта концепция, при которой шестерни снижают скорость автомобиля, но увеличивают его крутящий момент, известна как редуктор.

Когда вам нужен высокий крутящий момент при относительно низкой скорости вращения вала или оборотах в минуту.

— Мотор-редукторы переменного тока могут обеспечить достаточную силу для управления подъемниками, медицинскими столами, домкратами и робототехникой.
— Мотор-редукторы постоянного тока обычно используются в автомобильной промышленности, например, в лебедках с электроприводом на грузовых автомобилях, электродвигателях стеклоочистителей, сиденьях с электроприводом или электростеклоподъемниках.

Двухмоторный редуктор

Это готовая к сборке коробка передач, в которой используются два электродвигателя для независимого управления каждым выходным валом. Шестерни и корпус редуктора точно отлиты из прочного пластика для плавной и эффективной работы. Можно выбрать два передаточных числа: 207:1 или 58:1.

http://www.servocity.com/html/twin-motor_gearbox.html

6-ступенчатая коробка передач

Редуктор может быть собран для шести различных передаточных чисел. Перед сборкой выберите один из них в соответствии с применением. Передаточное число может быть изменено от 11,6:1 до 1300,9:1 с помощью комбинации передач. Двигатель РЭ-260 3 вольта. Типы передач включают 8T, 36/14T и сцепление. Коробка передач подходит для двигателей 130 или 140 типов. Другие детали включают скрещенный рупор и выходной вал. Используйте кулачок для вертикального перемещения или перейдите на прямолинейное движение. В комплект входит смазка для смазки, а также шестигранный ключ и маленькие винты с крестообразным шлицем.

http://www.servocity.com/html/6-speed_gearbox.html

4-ступенчатая коробка передач

Изменяя комбинации четырех передач, можно получить четыре различных передаточных числа: 126:1 , 441:1, 1543:1, 5402:1. Настройка более высокой скорости подходит для модели автомобиля и т. д. Установка более низкой скорости подходит для моделей гусеничных машин и т.д. В комплекте двигатель работает от 3 вольт.

http://www.servocity.com/html/4-speed_gearbox.html

Червячный редуктор

Может обеспечивать чрезвычайно низкую скорость вращения и используется для редуктора. Позволяет выбрать 2 передаточных числа, 216,1:1 и 336,1:1. Корпус редуктора отлит под давлением, а шестерни изготовлены из полиацеталя для снижения механического шума. Принимает двигатели типа 140 или 260. Включенный мотор работает от 3-4,5 вольт.

http://www.servocity.com/html/worm_gearbox.html

Планетарный редуктор

Очень универсальная система для преобразования высокоскоростных электродвигателей в малооборотные с высоким крутящим моментом. Часто используется в точных приборах из-за надежности и точности устройства. В двигателе RC-260, входящем в этот набор, используются угольные щетки для увеличения срока службы двигателя. Мотор RC-260 работает от 3 вольт. Различные комбинации редукторов позволяют получить 8 различных передаточных чисел (4:1, 5:1, 16:1, 20:1, 25:1, 80:1, 100:1, 400:1). При передаточном числе 400:1 и напряжении 3 В коробка передач развивает крутящий момент около 15 кг.

http://www.servocity.com/html/planetary_gearbox.html

Редуктор повышенной мощности

Предназначен для высокого крутящего момента, а не скорости. Подходит для создания таких моделей, как танки, багги, гусеничные машины и так далее. Позволяет выбрать 2 передаточных числа, 41,7:1 и 64,8:1. Корпус редуктора отлит под давлением, а шестерни изготовлены из полиацеталя для снижения механического шума. Принимает двигатели типа 140 или 260. Включенный мотор работает от 3-4,5 вольт.

http://www.servocity.com/html/high_power_gearbox.html

Универсальный редуктор

Универсальный редуктор хорошо подходит для различных применений и может быть установлен несколькими способами. Шестигранный вал и резьбовой вал включены, чтобы предоставить строителю гибкость при проектировании. Пластиковые шестерни и металлическая коробка передач высокого качества.

http://www.servocity.com/html/universal_gearbox.html

Низкоскоростная коробка передач с мини-мотором

Этот двигатель типа 030 отличается низким потреблением электроэнергии и не издает электронных шумов. Коробка передач имеет 7 различных передаточных чисел (71,4: 1, 149,9: 1, 314,9: 1, 661,2: 1), которые можно легко отрегулировать, изменив конечное положение крепления шестерни. Шестигранный вал 3 мм и отверстия для крепления коробки передач совместимы с другими изделиями Tamiya. Доступны 2 различных положения крепления редуктора. Коробка передач имеет прозрачный корпус редуктора, через который видны внутренние механизмы.

http://www.servocity.com/html/mini_motor_low-speed_gearbox__.html

Многоступенчатая коробка передач с мини-мотором

Это многоступенчатая коробка передач с мини-мотором (12 скоростей) из серии образовательных конструкторов Tamiya. Эта коробка передач отличается широким диапазоном передаточных чисел от низкого до высокого. Это двигатель типа 030 с прозрачным корпусом редуктора, чтобы показать внутренние механизмы.

http://www.servocity.com/html/mini_motor_multi-ratio_gearbox.html

Червячный редуктор с вертикальным валом

 В этом редукторе используется червячный редуктор с передаточным числом 30:1 для приложений, требующих очень медленного и плавного вращательного движения.