Роботизированная коробка передач — плюсы и минусы

Покупатели при выборе автомобиля большое значение уделяют коробке передач, помимо других его характеристик. Естественно желание людей — ездить с комфортом.

В последнее время современные технологии представляют вниманию новые способы управления автомобилем. На смену механики приходит автоматика. Одним из новшеств является роботизированная коробка переключения передач.

Что это такое и как работает?

Роботизированной коробкой передач считается механическая КП, которая имеет автоматизированные функции управления сцеплением и переключением передач. По другому ее называют коробка-робот. Такие коробки имеют электрический или гидравлический привод сцепления и передач. Зависит от конкретного производителя.

Стоит для начала разобраться, как работает роботизированная коробка передач. Принцип её работы такой же, как у механической. Различие в том, что работой сцепления и выбором передач занимаются сервоприводы (актуаторы). В составе которых находится электромотор с редуктором и исполнительный механизм. Также есть и гидравлические актуаторы.

1 — блок управления; 2 — сервопривод сцепления; 3 — сервопривод переключения передач; 4 — датчик частоты вращения первичного вала.

В чем заключаются основные особенности управления роботизированной коробкой передач?

Роботизированная коробка передач имеет свои особенности управления. К основной можно отнести следующий фактор: управление производится путем использования специального блока на электронной основе, который воздействует на два актуатора.

Первый сервопривод отвечает за сцепление, а второй руководит работой синхронизаторов, которые отвечают за включение нужных передач. Этот подход позволяет освободить водителя от нажатия на педаль сцепления. Все функции берет на себя электроника.

Работа умной коробки может осуществляться в:

• автоматическом;
• ручном режимах.

При автоматическом, смена передач происходит по команде компьютера, который учитывает многие показатели (обороты двигателя, скорость, данные систем ABS, ESP и других). При ручном режиме, человек с помощью рычага селектора или подрулевых переключателей подает команду на переключение.

Видео: принцип работы сцепления и переключения передач на роботизированной коробке передач.

Плюсы и минусы использования роботизированной коробки передач

Появилась такая возможность управления коробкой передач относительно недавно, но при этом довольно быстро приобрела своих приверженцев. Ведь ездить на роботизированной коробке передач по отзывам некоторых — удобно и комфортно.

Но, использование роботизированной коробки передач имеет свои плюсы и минусы, как и любой другой вариант. Естественно, о них следует знать, при выборе варианта управления. Выявить такие моменты позволили многочисленные тестирования коробки-робота.

Плюсы использования агрегата:

1. Конструкция этой коробки передач весьма надежна. Основой ее остается механика, которая испытана временем и изучена. Вместе с этим по надежности она превосходит вариаторную и автоматическую системы.
2. Считается, что использование роботизированной коробки передач способствует экономии топлива. Такая экономия может составлять до 30 процентов.
3. Коробка робот требует использования меньшего количества масла, достаточно 2-3 литров, тогда как вариатору требуется порядка 7 литров. Все это приводит к большей экономии средств.
4. Число передач соответствует количеству передач механической коробки.
5. В основе роботизированной коробки переключения передач та же самая механика. Это дает дополнительную возможность свободного и простого ремонта, который может произвести практически любой автомобильный слесарь. Поэтому проблем с ремонтом не возникнет, по крайней мере, большую часть распространенных поломок можно ликвидировать быстро и качественно в обычной автомастерской.
6. Ресурс сцепления увеличен почти на 40 процентов, если сравнение производить с механикой. Это весьма существенная разница. Причем дело не только в экономии, но и в повышенной безопасности.
7. В условиях города, когда возникают постоянные пробки, и на крутых подъемах весьма кстати будет функция ручного переключения передач, которая присутствует в коробке-роботе. Эта функция позволяет вспомнить о обычной механике, по которой многие автовладельцы скучают.

Наряду с достоинствами имеются и недостатки данного вида коробки передач. К ним можно отнести:

1. Главным недостатком многие автовладельцы считают невозможность перепрограммировать агрегат, с целью увеличить динамику или сэкономить ресурсы. Это также не позволяет подстроить коробку передач под свой стиль езды. Следует привыкнуть к манере работы определенной конструкции, чтобы использовать ее с удобством. Но русские умельцы находят выход из любой ситуации. После срока гарантийного использования автомобиля они просто меняют прошивку в блоке электронного управления.
2. Скорость переключения передач робота несколько снижена, реакция замедленная. Это связано с некоторыми издержками программирования, как в любом автомате.
3. При поездке по городу, в условиях пробок и по неровной местности необходимо переключаться на ручное управление. Иначе происходит быстрый износ сцепления и срок эксплуатации роботизированной коробки передач существенно снижается.
4. В некоторых случаях при переключении передач можно ощутить рывки. Это объясняется тем, что не сбрасывается газ перед моментом переключения. Устранить эту неприятность можно, если нажимать педаль газа не полностью.
5. На горке зачастую размыкается сцепление — это объясняется его перегревом. Поэтому для подъемов также лучше использовать ручной режим переключения.

Видео: как правильно ездить на роботизированной коробке передач.

Советы по выбору

Прежде чем покупать автомобиль с коробкой-роботом, стоит собрать как можно больше информации по работе конкретной модели. Некоторые из них имеют постоянные, ставшие уже нормой «глюки». Например, «задумчивость» некоторых роботов составляет около 2 секунд¸ то есть переключение передач происходит с определенным опозданием.

К проблемам можно отнести и излишнюю индивидуальность агрегатов. Даже одинаковые роботизированные коробки передач могут существенно отличаться. Такие серьезные отличия «лечатся», как правило, с помощью перепрошивки. Причем не стоит надеяться, что все само пройдет, лучше сразу обратиться к специалисту.

Но не всё так сумрачно. Например, по отзывам о роботизированной коробке передач Лада-Гранты больше половины владельцев этого автомобиля довольны таким вариантом управления. Считая, что с ним машина экономичнее и быстрее.

Видео: на АВТОВАЗе запущено производство LADA Granta с роботизированной КПП (АМТ).

Заключение. Думаю, что будущее все-таки за вариатором, а робот не приживется, к тому же он проигрывает и автомату. А вы, как думаете?!!

Загрузка…

Роботизированная коробка передач, все плюсы и минусы правильного выбора

На чтение 6 мин. Просмотров 418

Роботизированная коробка передач — достойный выбор автовладельцев, сочетающий в себе надежность «механики» и удобство «автомата».

Прогресс не стоит на месте, а желание человека сделать свой быт более удобным, подталкивает его на все новые изобретения. Стараясь облегчить жизнь водителя по многочисленным пробкам, производители автомобилей постоянно совершенствуют свои детища, применяя всевозможные новшества. Вот и к механической коробке передач на автомобиле придумали автоматическое сцепление. Сложив совместно понятия автомат и механика, конструкторы получили устройство под названием роботизированная коробка передач, совместившее в себе плюсы и минусы обоих агрегатов.

Роботизированная коробка передач

Устройство роботизированной коробки

Многие автовладельцы полагают, что роботизированная коробка представляет собой обычный автомат с какими-то особенностями. Но это не так. За основу конструкции разработчики взяли механическую коробку, более надежную, чем автоматическая, добавив к ней специальные устройства, отвечающие за выжим сцепления с переключением передач.

В обычной механике переключением передачи с выжимом сцепления заведует непосредственно водитель. Он самостоятельно, ориентируясь на дорожную ситуацию используя педаль сцепления с рычагом КПП, выбирает необходимую передачу согласно времени ее включения. Изобретатели решили исключить водителя из этой цепи, доверив все действия автоматике и компьютеру. Установив узлы-актуаторы, они сделали возможным автоматическое переключение роботизированной коробки, основой которой осталась механика.

Роботизированная механическая коробка передач, совместила положительные моменты постой механики и автомата — топливную экономичность, простоту ремонта и прочее с возможностью езды в автоматическом режиме без использования педали сцепления. При этом она сохранила возможность ручного управления при помощи рычага или подрулевых переключателей по принципу Типтроника.

Принцип работы

Коробка робот работает при помощи узлов-актуаторов. Получая информацию о скорости движения, оборотах двигателя, датчиков ABS и ESP с бортового компьютера и действуя через свою механическую часть, они выжимают сцепление, перемещают синхронизаторы в коробке, выбирая необходимую передачу. Сервопривод, ответственный за сцепление, приняв необходимую команду, рассоединяет первичный вал с двигателем. В это время второй сервопривод, выбрав нужную передачу, включает ее. После включения первый актуатор восстанавливает сцепление, и автомобиль продолжает движение.

Устройство роботизированной коробки передач

Сервоприводы, которые имеет робот, могут быть двух видов — электрические и гидравлические. Электрический представляет собой шаговый электродвигатель, перемещающий через редуктор свою исполнительную часть. Гидравлический привод воздействует через гидроцилиндр, получающий команды от электронного блока управления. Поэтому его еще называют электрогидравлическим.

Плюсы и минусы роботизированной коробки передач

1. Коробка робот, выполненная на базе механики, обладает высокой надежностью по сравнению с автоматом и вариатором;
2. Рабочий объем роботизированной коробки значительно меньше автоматической, и, значит, меньше количество используемого масла;
3. Сцепление робота имеет увеличенный на 30 процентов ресурс;
4. Почти все модификации имеют функцию переключения передач вручную по принципу Типтроника на автомате;
5. Робот дешевле при производстве и ремонте по сравнению с вариаторной и автоматической коробками;
6. Роботизированная коробка передач весит намного меньше, чем автоматическая, что дает ей преимущество для установки на малолитражные автомобили;
7. Позволяет снизить расход топлива при равных условиях по сравнению с использованием всех остальных видов коробок передач.

Помимо достоинств робот имеет следующие недостатки:

1. Коробка передач робот с электрическим сервоприводом обладает значительной задержкой переключения, достигающей 2-х секунд, которая вызывает дискомфорт при разгоне и динамичной езде;
2. При использовании гидравлического привода применяется тормозная жидкость, которая постоянно находится под давлением, ускоряя процесс переключения до 0,05 секунды. Но гидравлический привод существенно дороже в устройстве, он повышает энергонагруженность мотора, являясь уделом дорогих автомобилей или спорткаров;
3. На обычном роботе отсутствует возможность адаптации под стиль езды водителя. Если автомат может подстроиться, то робот поддерживает только один стиль, который установлен как прошивка в блоке управления.

Преселективная коробка передач. Движение в верном направлении

Из-за своих недостатков коробка переключения передач робот была встречена первыми покупателями довольно негативно. Основная претензия была в том, что робот работает с рывками во время движения. Но конструкторы, видя перспективу конструкции в ее простоте и дешевизне, не отказались от производства, продолжив поиски решения.

Для исправления ситуации, с целью избежать задержек переключения, производители предложили использовать коробку с двумя независимыми сцеплениями. Такое решение позволило полностью избавиться от рывков и задержек, увеличив динамику автомобиля, добавив комфорт водителю с пассажирами.

Audi с роботизированной коробкой передач

Первыми, кто начал серийно выпускать такие устройства, были Ауди и Фольксваген, начавшие устанавливать коробки DSG и S-Tronic на свои автомобили с 2003 года.

Двойное сцепление дало возможность включать последующую передачу при уже включенной передаче, переходя на нее без перерыва в работе коробки, сохранив тягу в полном объеме. Поэтому другое название коробки с двойным сцеплением — преселективная, что означает предварительно выбранная.

Если обычная коробка в устройстве имеет по одному первичному и вторичному валу, то такая получила в свою конструкцию их по два, предназначенных для четных и нечетных передач. При этом первичные валы вставлены один в другой по принципу матрешки, соединяясь с двигателем каждый отдельным многодисковым сцеплением.

При включении первой передачи на одном из вторичных валов в начале движения замыкается первое сцепление, автомобиль трогается. Умная электроника, понимая, что дальше должна быть вторая замыкает следующую шестерню на другом вторичном валу, но второе сцепление остается при этом разомкнутым, не внося конфликта в работу коробки. Как только необходимая скорость будет достигнута, произойдет одновременное выключение первого сцепления с включением второго. И так далее. При торможении процесс аналогичный, только в обратную сторону. Получается, что у такой коробки одновременно включены две передачи, что еще раз подтверждает ее название преселективная.

Скорость переключения преселективной коробки робота очень высока, превышающая по своим показателям скорости работы некоторых спортивных автомобилей. Например, робот серийного Гольфа имеет скорость переключения 8 миллисекунд, что меньше времени моргания глаза, а у Феррари Энзо роботизированная коробка переключается за 150 миллисекунд. Почувствуйте разницу, как говорят.

Достоинства и недостатки

Совместив лучшее от всех разработок, коробки передач с двойным сцеплением стали экономичнее и быстрее обычных механических. При этом они более комфортны для пассажиров, чем другие. Обладая малыми габаритами, роботы предпочтительнее в использовании для малолитражных автомобилей по сравнению с автоматическими коробками.

Но несмотря на обилие плюсов, есть значительные минусы. Недостатками преселективной коробки является ее сложность ремонта при высокой стоимости производства. До недавнего времени также была проблема при передаче большого крутящего момента, но сейчас она уже решена.

Подводя итоги

И сегодня многие именитые производители, такие как Ауди, Фольксваген, Опель, Фиат, и даже Порше признали перспективность этого направления, все больше склоняясь к использованию роботов в массовом производстве. Учитывая все положительные моменты при удешевлении производства, роботизированные коробки скоро полноценно войдут в жизнь автомобилистов, значительно потеснив механику с автоматом.

Все виды КПП – плюсы и минусы механики, робота, автомата, вариатора

Выбор коробки передач — настоящая проблема современного автомобилиста. Когда вы стоите в салоне перед выбором механики или автомата, сложно понять, куда вообще стоит обратить взор. Цена привлекает к механическим вариантам, а желание комфорта говорит, что нужно брать автомат. Важный довод покупателя новой машины — новый автомат любого типа прослужит долго. Но сегодня и с этим нужно быть осторожным. В истории производителей много ошибок, которые показывают, что автоматические КПП также могут быть ужасными и не доходить даже до конца гарантийного периода. И это не разработки каких-нибудь дешевых китайских концернов, а узлы и агрегаты Toyota, VAG, Renault-Nissan, Mitsubishi и прочих компаний. Сегодня мы поговорим о том, какой же именно коробке передач стоит отдать предпочтение. Не следует воспринимать доводы и факты, указанные ниже, в качестве руководства к действию. У каждого автомобилиста будет свой опыт и своя личная точка зрения на вопросы выбора типа коробки.

Если с механической КПП все более или менее понятно, то вот типов автоматических решений сегодня чрезмерно много. У каждого крупного производителя есть свои веселые названия для коробок. Ford разработал Powershift, VW Group создал DSG, Renault придумали EasyR. Кроме этого, можно встретить еще массу обозначений вроде CVT, AMT, AT и прочих аббревиатур. Для многих покупателей это превращается в тихий ужас, а продавцы в салонах подливают масла в огонь, рекомендуя брать только самые дорогие комплектации машин с самыми дорогими роботами и заумными названиями. Так что стоит самому разобраться с важными особенностями коробок и определить, какие именно агрегаты подходят для вас. Часто автомобилисты имеют конкретные любимые виды КПП и не хотят пересаживаться на другие варианты. Но все это дело привычки, так что свои предпочтения вы можете легко изменить.

МКПП — стандартная механика и ее важные особенности

Многие автомобилисты старой закалки скажут, что у этого узла вообще нет никаких проблем и неполадок, он является самым лучшим и практичным решением. Но это не совсем правда. В некоторых механических коробках проблем больше, чем в ненадежных автоматах. Важно выбирать КПП, которая известна в мире, много выпускалась, устанавливалась на многие авто и получила большой корпус отзывов. Только так можно узнать, хорошая ли МКПП стоит на машине.

Есть ряд важных и несомненных плюсов:

• ремонт такого узла обходится намного дешевле любого другого вида КПП, именно по этой причине при покупке б/у автомобиля старше 5-7 лет и с пробегом свыше 150 000 км лучше брать именно МКПП;
• механика даже при определенных поломках продолжит движение — будет гудеть, рычать или выть, но сможет доехать до ближайшей станции своим ходом, чего не скажешь об автомате;
• также в МКПП есть несомненный плюс в виде низкого расхода топлива, но некоторые виды автоматических КПП уже поджимают и даже переигрывают механику в этом аспекте оценки;
• для обслуживания такого узла вам вообще ничего не понадобится, многие производители не рекомендуют проводить сервис трансмиссии, максимум придется заменить недорогое масло 1 раз в 60 000 км пробега;
• срок службы такого узла максимальный — многие модели старых машин по 20-25 лет ездят с механикой и не демонстрируют никаких проблем и трудностей, это радует владельцев.

Минусом такого оборудования будет дискомфорт в поездке. Также на машине с МКПП не могут уверенно передвигаться начинающие водители. Еще одна проблема — больший риск повышенных нагрузок на двигатель. Обычно под автоматом моторы ходят дольше, так как не переживают больших нагрузок. Но при разумной эксплуатации машины с механической трансмиссией этот фактор становится не столь важным. Можно сказать точно, что с хорошей механикой проблем будет меньше, чем с хорошим автоматом.

Гидротрансформатор — второй по популярности вид КПП

Традиционная автоматическая коробка передач работает по технологии гидротрансформатора. Это узел, который переключает передачи планетарного типа, а сам гидротрансформатор выполняет задачи сцепления. Сложная система позволяет не только автоматически переключать передачи, но и делать это максимально безопасно. Масла в таких трансмиссиях менять нужно чаще, и это определенный минус, но в целом они демонстрируют отличную службу и легко затмят даже ресурс многих механических коробок.

Среди преимуществ стоит отметить такие особенности:

1. Ресурс. Машина с классической АКПП прекрасно работает и не требует ремонта. Ресурс многих узлов превышает 500 000 км, но это возможно только при регулярном и качественном обслуживании узла, использовании качественного масла.
2. Комфорт. Передачи переключаются практически незаметно, КПП работает максимально тихо и не мешает наслаждаться поездкой. Такие узлы имеют классическую конструкцию, но это не мешает им конкурировать по многим параметрам с новыми изобретениями.
3. Простота системы. Устройство имеет простые технологии, которые не ломаются и не подводят в сложных условиях. Даже экстремальные обороты техника выдерживает без лишних проблем. Обычно количество передач 4 или 6, бывают и 8-, 9-ступенчатые коробки.
4. Ремонтопригодность. Это самый главный аспект для покупателя б/у автомобиля или для владельца, который планирует длительный срок использовать один автомобиль. Ремонт гидротрансформатора будет стоить дешевле, чем многих других видов коробок передач автоматического типа.

Традиционные автоматы — важный этап развития автомобилестроения, но сегодня они уходят в забвение. Понемногу производители отказывают от установки таких узлов по двум причинам. Первая — повышение расхода, что ведет за собой ухудшение экологических норм автомобиля. Вторая — дороговизна конструкции. Произвести автомобиль с роботом или вариатором стоит гораздо дешевле, поэтому современные модели нацелены именно на эти формы автоматических коробок, а никак не на старые надежные технологии.

Вариатор CVT — что за техника на страже комфорта?

Самым комфортным вариантом автоматической коробки называют вариатор с классической конструкцией типа CVT. Это рабочий механизм, в котором приводной ремень передвигается по двум разнонаправленным конусам, поэтому понятия передач здесь вообще нет. В каждый определенный момент автоматика сама выбирает, где именно должен расположиться ремень для эффективной передачи крутящего момента. Конечно, такое описание CVT примитивное, но оно показывает суть технологии.

Такая трансмиссия имеет множество преимуществ:

• очень плавная передача крутящего момента с двигателя на колеса, прекрасное дополнение эффективности работы агрегата, что дает неповторимые ощущения от эксплуатации автомобиля;
• максимально плавный разгон, нет никаких рывков и переключений, машина просто набирает скорость равномерно и достаточно резво, поведение коробки зависит от силы нажатия на педаль;
• расход радует, практически всегда такие виды КПП устанавливают на японские машины, на которых важен именно расход, это говорит об эффективном использовании возможностей мотора;
• даже начинающий водитель быстро привыкает к поведению данного агрегата, проблем с адаптацией с других видов КПП нет никаких, к вариатору очень быстро привыкают и не хотят от него отказываться;
• системы CVT достаточно дешевые, поэтому автомобили с такими коробками передач обычно обходятся дешевле, чем аналогичные модели, но с традиционными типами автоматических трансмиссий.

Но есть у вариаторов и «ложка дегтя». В частности, такие КПП не слишком хороши с точки зрения долговечности. Средний срок жизни устройства — 150 000 км. При перегреве CVT может легко выйти из строя прямо посреди дороги. Спортивная поездка на такой коробке оказывается достаточно сложной задачей, нужно определенное мастерство для получения динамичного передвижения. Все это говорит о том, что данный выбор будет логичным только при покупке новой машины. Б/у техники с вариаторами рекомендуют избегать.

Роботы — новый виток в развитии сферы КПП

Роботизированная коробка передач — это узел, который имеет конструкцию механической КПП и «умный» узел переключения, который управляет сцеплением и выбором передачи. Безграничные возможности настройки и доработки привели к тому, что каждый уважающий себя производитель начал делать собственные роботы и называть их умными названиями. Сегодня производители называют именно эту технологию лучшим решением и консенсусом для будущего.

Производители заявляют о таких преимуществах:

• значительный выигрыш в расходе топлива — такой узел поможет машине потреблять на 10% меньше, чем под управлением традиционной механики, и это доказано реальными условиями эксплуатации;
• динамика лучше всех других вариантов КПП — также доказанный факт, роботизированные комплекты отлично справляются с быстрым изменением условий эксплуатации, мотор сразу реагирует на нажатие педали;
• бережная эксплуатация двигателя — практически невозможно навредить силовому агрегату, проблем с использованием возможностей двигателя не бывает, и это радует владельцев;
• дешевая конструкция — создание и производство робота обходятся вдвое дешевле, чем разработка и изготовление автомата, да и производство оказывается намного проще, чем у АКПП;
• узел способствует повышению экологичности машины, а также лучшим образом может передать все преимущества конкретного мотора на конкретной модели авто с учетом тонких настроек.

С настройкой робота работает программист, и здесь можно поменять практически все основные переменные значения. Так что под каждый автомобиль в конкретной комплектации можно настроить одну и ту самую коробку совершенно разными методами. Но все мы знаем, что AMT — это не лучший вариант по надежности. Чем стоят роботы 7DSG или роботы АвтоВАЗ, которые по сей день приносят покупателям массу проблем и неприятностей.

Предлагаем посмотреть видео про робот АМТ от российского производителя Lada:

Подводим итоги

Как видите, у каждого вида коробок передач есть свои преимущества и недостатки. Это значит, что можно покупать практически любые виды трансмиссий, но помнить о том, что и у них есть минусы. Лучше всего будет про эти минусы заранее узнать, чтобы в будущем не попасть в неприятную ситуацию с большими расходами и неожиданными неприятностями. Конечно, оптимальным решением для каждого автомобилиста будет покупка той коробки, которую он сам считает оптимальной. В таком случае вы получите максимум наслаждения от вождения автомобиля и сами подтвердите тот факт, что были полностью правы в выборе.

Для российского покупателя не расход топлива и не экологичность являются приоритетами. Для нашего человека ресурс и пригодность к ремонту остаются главными чертами при выборе. Поэтому традиционные АКПП с гидротрансформаторами или простые МКПП считаются у нас лучшим выбором. Это действительно так, хоть и будет множество споров о том, что робот выгоднее. Сегодня набирает обороты довод об экономии топлива. Робот за 100 000 км сэкономит в среднем 3000 литров топлива на небольшой машине в сравнении с автоматом, а это очень большие деньги для владельца. Так что спор остается открытым. А какую коробку передач вы считаете лучшей для России?

Авто с роботизированными коробками (РКПП): отличия от традиционных КПП

Коробка-робот представляет собой механическую трансмиссию, у которой функции выключения сцепления и переключения скоростей полностью автоматизированы. Все действия выполняются по команде электронного блока управления (ЭБУ), установленного непосредственно поверх корпуса основного агрегата.

Общее устройство

Конструктивно блок состоит из 2-х основных элементов: электронный узел (сервопривод) и гидравлическая система управления. Благодаря такой конструкции процесс переключения скоростей и сцепления происходит в автоматическом режиме, без участия водителя. Принцип действия коробки аналогичен работе механики (МКПП). Однако, роботом вместо человека управляют автоматика и гидравлика.

Основные отличия РКПП от автомата

Оба варианта трансмиссии предназначены для выполнения одной главной задачи – освобождение водителя от необходимости контролировать скоростной режим и подстраиваться под него посредством включения/переключения определенной передачи.

Конструктивно данные механизмы имеют существенные отличия, что отражается на обслуживании и эксплуатации агрегатов:

• В коробке-автомате одним из основных рабочих элементов является трансмиссионное масло. РКПП также использует масло, но только для смазки деталей. Расход у робота в несколько раз меньше, а периодичность замены – реже.
• Автомобиль, оснащенный роботизированной КП, обеспечивает более высокую разгонную динамику, а в процессе эксплуатации потребляет меньше топлива. Автомат гораздо тяжелее по массе и крупнее по габаритам, и эти параметры также влияют на скорость переключения передач (очевидные преимущества у робота).
• Езда на авто с АКПП более комфортна. Скорости включаются мягче, а коробка-робот не способна гасить резкие рывки.
• С РКПП при необходимости можно перейти на ручной режим управления. Но переключать передачи придется последовательно: с 4 на 3, с 3 на 2 и т. д. (перескакивать, например, с 4 сразу на 2 уже нельзя). На автомате в принципе нет такой возможности.
• Ремонтные работы и техническое обслуживание у робота проще и дешевле.
• АКПП считается более надежной и безотказной в эксплуатации.

Преимущества и недостатки робота

Плюсы РКПП:

1. Простая конструкция.
2. Экономичное обслуживание.
3. Уменьшенный расход топлива.
4. Более высокий коэффициент полезного действия.

Минусы в работе РКПП:
При переключении передач ощущаются рывки (особенно в момент начала движения).

1. В случае длительной остановки или отката автомобиля на подъеме требуется каждый раз переводить рычаг переключения передач в нейтральное положение.
2. Роботизированная коробка может повести себя непредсказуемо при езде в сложных дорожных условиях и повышенных эксплуатационных нагрузках.
3. Замедленное (эффект «задумчивости) переключение передач.

Подведем итог

В плане экономичности робот превосходит АКПП, а вот по уровню комфорта значительно уступает. Стоимость техобслуживания и ремонта у РКПП более выгодная, при этом параметры надежности и долговечности у коробок приблизительно одинаковые. В тяжелых дорожных условиях оба агрегата могут не справиться с возросшей нагрузкой и выйти из строя.

«Автомат» или «робот»? (Часть 1)Преимущества и недостатки автоматических и роботизированных КП

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

Автоматическая коробка передач

Классическая автоматическая коробка передач (АКП) состоит из гидродинамического трансформатора (ГДТ), механической части, в которую входят фрикционные муфты, тормоза и планетарные механизмы, и электронной системы управления, которая переключает передачи без участия водителя. Напомним, что гидротрансформатор состоит из насосного колеса, соединенного с коленчатым валом двигателя, турбинного колеса, соединенного с входным валом механической части коробки передач, и реактора, лопасти которого направляют рабочую жидкость с насосного колеса на турбинное. Форма лопастей реактора подбирается в зависимости от того, какой нужен коэффициент трансформации (увеличения крутящего момента).

Достоинства. Одно из основных преимуществ АКП – это отсутствие разрыва потока мощности при переключении передач. Благодаря этому передачи переключаются очень плавно, поэтому существенно снижаются нагрузки на узлы трансмиссии, т. е. сокращается их износ. Повышается и проходимость машины – при прохождении сложного участка бездорожья на автомобиле с механической КП (МКП) или роботизированной КП заранее выбирается передача, и переключаться на другую в движении не рекомендуется – передача мощности на колеса прервется, а значит, автомобиль может застрять. В такой ситуации автомобиль порой долгое время идет на пониженной передаче, что вызывает перерасход топлива. На автомобиле с АКП на таком же бездорожье передачи переключаются по мере необходимости, так как поток мощности на колеса при этом не прерывается.

В гидротрансформаторе крутящий момент, который подводится от двигателя, может увеличиваться пропорционально разнице между частотой вращения насосного колеса и частотой вращения турбинного, причем плавно и бесступенчато, без механических ударов, поскольку передача крутящего момента происходит через жидкость. Детали самого ГДТ в процессе работы практически не изнашиваются.

Наибольшее увеличение крутящего момента имеет место при неподвижном турбинном колесе, т. е. в момент начала движения машины. Наличие планетарных передач в конструкции обеспечивает большое количество ступеней и больший диапазон передаточных отношений по сравнению с механической КП. Один пакет планетарных шестерен, например, в АКП Allison теоретически может обеспечить до семи передаточных отношений. В конструкцию АКП может входить три пакета планетарных передач (а в АКП серии OffRoad даже четыре!).

Эти особенности обусловливают одно из важных преимуществ машин с АКП: возможность плавно начинать движение на крутом подъеме или с большой нагрузкой на слабонесущем грунте (пример – начало движения груженого самосвала из-под экскаватора в глиняном или песчаном карьере, вечная проблема карьерного транспорта). Кроме того, благодаря улучшенной динамической характеристике можно использовать двигатель меньшей мощности, а это означает экономию на стоимости машины и расходе топлива.

При переключении переднего/ заднего хода водителю не надо полностью останавливать автомобиль (но, конечно, только на небольшой скорости, иначе быстрый рост давления выведет из строя гидравлическую систему), он заблаговременно включает клавишу, и автомобиль останавливается и меняет направление движения автоматически. Это особенно удобно при сложном маневрировании, например, при подъезде к экскаватору. Благодаря такой способности возрастает производительность пары экскаватор–самосвал: цикл погрузки идет быстрее, по некоторым оценкам, на 10…15%.

Еще одно преимущество планетарных механизмов в том, что в них не создается моментов, изгибающих валы, поэтому размеры подшипников валов меньше. В сочетании с небольшими размерами самих планетарных механизмов вся конструкция механической части АКП получается очень компактной.

Автоматической КП благодаря наличию ГДТ не требуются сцепление и связанные с ним узлы – пневмогидроусилитель и др., а следовательно, АКП избавлена от пробуксовывания, подгорания сцепления при начале движения и переключении передач и прочих неприятностей.

Не так просто научиться управлять, например, 16-ступенчатой механической КП, а при неумелом и неправильном включении передач сцепление «сгорает» быстро, и это хорошо известно руководителям автотранспортных компаний. Зато автомобили с АКП «предъявляют» менее жесткие требования к квалификации водителя (расхожая фраза: «АКП исправляет ошибки водителя»), и это решает проблему кадров.

В электронной системе управления АКП небольшое число датчиков – частоты вращения насосного, турбинного колес и выходного вала КП, давления масла, положения селектора и несколько электромагнитных клапанов. Чем меньше датчиков, тем меньше вероятность их поломки, но даже при полном выходе из строя электронной системы управления есть возможность продолжить движение хотя бы на одной передаче.

Недостатки. Некоторые специалисты считают, что АКП сложнее и дороже в обслуживании и ремонте, чем механические или роботизированные КП. Недостаток автоматических КП – изначально обусловленное конструкцией «проскальзывание» насосного и турбинного колес в ГДТ, что приводит к снижению к.п.д. и увеличению расхода топлива. В АКП грузовых автомобилей этот недостаток устранен за счет введения в конструкцию ГДТ блокировочной муфты, которая на передачах выше второй жестко соединяет насосное и турбинное колеса, исключая пробуксовывание и повышая к.п.д.

Для эксплуатации АКП требуется большее количество высококачественного масла по сравнению с роботизированными КП, и это масло необходимо охлаждать, т. е. на машине требуется разместить и радиатор охлаждения масла, который тоже увеличивает массу машины и занимает место и который надо защитить от неблагоприятных воздействий и механических повреждений. Масло необходимо периодически заменять, а это увеличивает эксплуатационные затраты. Следует отметить и затруднения в работе ГДТ при низких температурах окружающей среды из-за загустения масла, хотя современные синтетические масла избавлены от этого недостатка.

Для передачи больших крутящих моментов нужны фрикционы и планетарные механизмы больших размеров, что не позволяет создавать компактные АКП для тяжелых машин.

Порой отпугивает потребителей и высокая стоимость АКП по сравнению с «механикой» и роботизированными КП, но, например, себестоимость АКП Allison при массовом выпуске агрегатов (до кризиса – около 250 тыс. в год) снижается (по некоторым сведениям, $10 000) и приближается к себестоимости роботизированных КП. Средняя продолжительность службы АКП Allison равна сроку службы двигателя, т. е. затраченные на нее средства окупаются.

АМТ

Обычные механические КП с автоматической системой переключения передач в технической литературе называют и автоматическими (automatic), и роботизированными (robotic), и полуавтоматическими (semi-automatic), но больше распространено название «автоматизированные» от англ. Automated Manual Transmission. Аббревиатура АМТ от этого англоязычного названия широко употребляется в технической литературе. Так мы и будем обозначать роботизированные КП, чтобы не вводить новых, незнакомых читателю аббревиатур.

Вот примеры современных КП этого типа: AS-Tronic от ZF (грузовики), I-Shift от Volvo (грузовики и автобусы), AutoShift от Eaton (тяжелые грузовики), AGS от Detroit Diesel, Zeroshift от Zeroshift, Ltd.

По замыслу, АМТ должна была воплотить все преимущества механических и автоматических КП, исключив недостатки, присущие последним. Впрочем, по мнению некоторых специалистов, получилось наоборот – «роботы» вобрали в себя недостатки механических КП и даже усугубили их. Так ли это? Попробуем разобраться.

Достоинства. Преимуществом АМТ по сравнению с автоматическими КП является более высокий к.п.д. благодаря отсутствию гидротрансформатора. По некоторым данным, автомобили с АМТ экономичнее (по топливу) модификаций с АКП на 10% и более. Однако производители АКП оспаривают эти данные и приводят противоположные результаты. В дальнейшем наш журнал планирует опубликовать результаты различных сравнительных испытаний, в которых будет оцениваться экономичность транспортных средств с КП разного типа.

В конструкции некоторых роботизированных КП не используются синхронизаторы, но переключение происходит быстро и плавно за счет качественного программного управления. Благодаря этому АМТ получается компактной даже для передачи высоких крутящих моментов. Для заправки такого агрегата требуется гораздо меньше масла, что удешевляет эксплуатацию. Масса и цена АМТ существенно ниже, чем «автомата» (на это утверждение производители АКП возражают, что к массе самой АМТ следует прибавить сцепление с картером и маховик, которые не нужны при использовании АКП).

На основе одной конструкции создают роботизированные и обычные механические варианты КП, что позволяет унифицировать агрегатную базу и сократить затраты на эксплуатацию.

Недостатки. В АМТ есть сцепление со всеми присущими ему недостатками (подгорание, пробуксовка, обслуживание, замена), хотя по сравнению с механической КП роботизированная имеет явное преимущество: ресурс сцепления в основном зависит от манеры вождения водителя, а в АМТ автоматика не позволяет перегружать сцепление и исправляет ошибки человека.

Наличие сцепления обусловливает и следующий серьезнейший недостаток АМТ: разрыв потока мощности при переключении передач. В момент выключения сцепления обороты двигателя падают, грузовик идет накатом, и скорость его несколько замедляется. Дело в том, что, для того чтобы избежать рывков и повышенного износа сцепления, «робот» выключает сцепление на сравнительно «долгий» период. После включения более высокой передачи обороты двигателя надо увеличить до рабочего уровня (это выполняет электронное управление) и вновь разогнать тяжелый грузовик. Такие замедления-разгоны увеличивают расход топлива, а провалы при разгоне создают дискомфорт.

Также и при начале движения тяжело груженного грузовика, особенно на подъеме, пробуксовка и повышенный износ сцепления неизбежны, как и рывки, т. е. пиковые нагрузки в трансмиссии, что тоже ускоряет износ узлов двигателя и трансмиссии.

Еще один недостаток АМТ – при выключении сцепления на подъеме автомобиль будет скатываться назад. Чтобы предотвратить это, в систему управления вводят дополнительную функцию автоматического включения тормозов (система управления усложняется, чего не требуется для АКП).

АМТ, чтобы заменить человека и правильно выбрать алгоритм при включении-выключении сцепления, требуется довольно сложная система управления, в составе которой должно быть множество датчиков: порядка 99, обеспечивающих электронику необходимыми для управления параметрами. Чем сложнее система, тем ниже ее надежность, и выход из строя датчика, а в тяжелых условиях работы спецтехники это вполне возможно, приводит к сбоям в работе АМТ – переходу на аварийный, неэкономичный и нерабочий режим, выходу из строя системы переключения передач.

АМТ переключаются не так плавно, как автоматические КП, из-за чего быстрее изнашиваются компоненты трансмиссии.

В конструкции АМТ не используют планетарные механизмы (механический привод переключения передач сложно совместить с управлением планетарными передачами, такая конструкция получится существенно дороже).

Позже мы рассмотрим, какие технические решения предлагаются для исправления недостатков АМТ, и другие важные вопросы.

Сравнение узлов трансмиссий по массе, кг

Узел	AS Tronic Mid (12 ступеней)	Allison 3200	AS Tronic Lite (6 ступеней)			Allison 1000/ 2500
			6AS700TO	6AS800TO	6AS1000TO
Коробка передач	205	260	115	139	149	150
Маховик/ переходная плита	50	23	30	30	30	15
Корзина сцепления	17	0	25	27	28	0
Картер сцепления	33	0
Вилка выключения сцепления	10	0	Включено	Включено	Включено	0
Вал			3	4	4
Выжимной подшипник
Шток			2	2	2
Привод выключения сцепления			Включено	Включено	Включено
Масло	Не включено	Не включено	Не включено	Не включено	Не включено	Не включено
Радиатор охлаждения	Не включено	23	Не включено	Не включено	Не включено	9
Охлаждающая жидкость	Не включено	Не включено	Не включено	Не включено	Не включено	Не включено
Блок управления трансмиссией	Включено	0,5	Включено	Включено	Включено	0,5
Всего (без ретардера)	315	306,5	175	202	213	174,5
Интардер/ ретардер	69	35	Не применяется	Не применяется	Не применяется	Не применяется
Масло для интардера	Не включено	Не включено	Не применяется	Не применяется	Не применяется	Не применяется
Всего (с ретардером)	384	341,5	–	–	–	–

Вячеслав Топунов, инженер Volvo Trucks (комментарий к таблице):

«Я попробовал провести подобные сравнения масс для автомобиля Volvo. Начнем с того, что роботизированная КП I-shift эксплуатируется как обычная механическая, и охладитель обычно ставится только при тяжелых условиях эксплуатации – это большая масса автопоезда, эксплуатация в горах, длительное движение в сложных дорожных условиях (грязь, снег ). При эксплуатации на обычных дорогах устанавливать охладитель не требуется.

Для сравнения я взял тягач Volvo FH 6х4 с двигателем D13A мощностью 480 л.с. и крутящим моментом 2400 Н.м. На более мощные двигатели у Volvo пока не создан вариант автоматической КП. Рассчитал массу грузовика и затраты на замену масла при оснащении грузовика автоматической КП Volvo РТ2606 и роботизированной I-shift. I-shift оснастил охладителем TC-MAOh3. Рассчитал сервисные интервалы для тягача, перевозящего строительный трал с полной массой автопоезда 60 т преимущественно по грунтовым дорогам. Вот что получилось. Тягач с автоматической «коробкой» тяжелее на 110 кг (учтена полная заправка эксплуатационных жидкостей).

Межсервисные интервалы для КП: I-shift – замена масла каждые 200 тыс. км или раз в 2 года, сервис списывает на каждую замену 19 л масла. Автоматическая «коробка» РТ2606: первое обслуживание – замена фильтра после обкатки в 10 тыс. км и доливка масла, последующая замена – каждые 90 тыс. км или раз в год; сервис выделяет на замену 35 л. Конечно, используются различные сорта масла, но я думаю, что цифры показательные.

Справедливости ради надо отметить, что при сравнении машин в движении все водители отмечают плавность хода машины с автоматической КП, специалисты по сервису любят «автомат» за удобство обслуживания: по сравнению с очень компактной I-shift в «автомате» все агрегаты более доступны».

Трансмиссия АМТ — плюсы и минусы

Коробка АТ или АМТ: что лучше выбрать

Как известно, сегодня все автоматические трансмиссии принято называть АКПП. При этом «автоматом» может называться как классическая гидромеханическая КПП с гидротрансформаторам, так и вариатор CVT или роботизированная механика РКПП.

С учетом того, что коробка-робот также может быть представлена двумя типами КПП (например, полуавтоматическая механика АМТ и преселективная коробка типа DSG), у многих автолюбителей при выборе автоматической трансмиссии нередко возникают сложности.

Далее мы отдельно рассмотрим, что такое AT и АМТ, какие преимущества и недостатки имеют коробки данных типов, а также на что следует обратить внимание при выборе автомобиля с тем или иным видом автоматической коробки передач.

Читайте в этой статье

Автоматическая коробка АТ или АМТ: особенности КПП

Прежде всего, изначально автомобили оснащались всего двумя типами коробок передач: традиционная механика и гидромеханический автомат АКПП (он же AT). Однако в дальнейшем появились вариаторы CVТ, а также сравнительно недавно и коробки-роботы (АМТ и преселективные РКПП).

Если же говорить об АТ, данный тип коробок передач появился немногим позже, чем МКПП. Долгое время такая коробка оставалась единственным типом автомата, благодаря чему вплоть до сегодняшнего дня продолжает являться одним из самых распространенных типов АКПП.

• Теперь давайте рассмотрим классическую АКПП и относительно недавно появившиеся роботы типа АМТ более подробно. Начнем с традиционного автомата.

Итак, гидромеханическая АКПП представляет собой сложное и дорогостоящее устройство, в котором сочетаются элементы гидравлики, механики и электроники. АКПП, в отличие от вариатора, является коробкой ступенчатого типа, то есть имеет фиксированные передачи.

Такая коробка не получила привычного механического сцепления, так как крутящий момент от ДВС на трансмиссию передается через специальное устройство («бублик» АКПП или гидротрансформатор).

Важную роль в таких автоматах играет трансмиссионная жидкость ATF (масло АКПП). Указанная жидкость является не просто смазкой, а рабочим телом. В гидротрансформаторе происходит преобразование крутящего момента и затем осуществляется его передача на коробку именно через жидкость.

Из преимуществ АКПП можно выделить достаточно высокий комфорт, плавность хода и надежность коробки. Исправная AT коробка практически незаметно переключает передачи, работает тихо, без лишних шумов и вибраций.

При этом классический автомат (с учетом особенностей его устройства и работы) нуждается в большом количестве трансмиссионного масла, чувствителен к качеству ATF и состоянию жидкости. Также агрегат не рассчитан на постоянные высокие нагрузки, «боится» длительных пробуксовок, резких стартов, езды на высоких оборотах.

Еще наличие гидротрансформатора означает, что КПД такой коробки несколько ниже по сравнению с аналогами (на 10-15%), что означает повышенный расход топлива и потери в динамике разгона.

Средний ресурс таких АКПП составляет 200-250 тыс. км., но только при условии своевременного и качественно обслуживания, а также соблюдения целого ряда правил в рамках эксплуатации ТС, оснащенных автоматом данного типа. Еще добавим, что ремонт АКПП также зачастую получается сложным и дорогим.

Коробка АМТ: плюсы и минусы

Теперь вернемся к АМТ (автоматизированная механическая трансмиссия). Прежде всего, АМТ коробка также способна переключать передачи в автоматическом режиме. Однако по устройству и принципам работы решение сильно отличается от AT.

Как уже было сказано выше, АМТ намного ближе к механической коробке передач. Фактически, такой робот — механика, которая управляется посредством электронного блока и сервомеханизмов. Данное решение позволяет значительно снизить стоимость производства самой коробки (до двух раз по сравнению с АT), а также повысить надежность и ремонтопригодность агрегата.

Параллельно стоит отметить, что наличие режима Типтроник позволяет водителю переключать передачи в ручном полуавтоматическом режиме при такой необходимости, задействовать весь потенциал двигателя, преодолевать сложные участки на дороге и т.д.

Если просто, АМТ включает в себя:

• механическую коробку;
• приводы сцепления и передач;
• фрикционное сцепление;
• датчики и ЭБУ коробкой;

В зависимости от конструкции, могут быть использованы два типа приводов сцепления (электрический привод сцепления от электродвигателей и гидравлический с набором гидроцилиндров и электромагнитных клапанов).

Гидропривод на практике работает быстрее и эффективнее, однако его стоимость намного выше. По этой причине такой привод обычно используется на спорткарах и коробках-роботах с двойным сцеплением (преселективная коробка передач).

Еще низкая скорость переключения передач на трансмиссиях с электрическим приводом приводит к разрыву потока мощности, динамика автомобиля ухудшается. Также возникают нарекания на ресурс и надежность однодисковых роботов АМТ. Хотя в основе лежит проверенная временем механическая коробка, которая управляется электроникой, проблемы обычно возникают не с самой КПП, а с исполнительными механизмами, электронными компонентами и сцеплением.

Примечательно то, что ресурс сервомеханизмов небольшой (около 100 тыс. км.), при этом они плохо поддаются ремонту и требуют замены. Для многих владельцев высокая стоимость подобных устройств является крайне неприятным сюрпризом.

Получается, хотя робот похож на МКПП, однако все равно подходит только для спокойной и плавной езды. Также по надежности такая КПП уступает механике и часто требует ремонта раньше, чем АКПП. Машина с коробкой АМТ также боится пробуксовок, высоких нагрузок, попыток запуска с «толкача» и т.п.

Что в итоге

Как видно, однозначно ответить на вопрос, что лучше, AT или AMT, достаточно сложно. С одной стороны, низкая себестоимость производства позволяет сделать АМТ робот более доступным. Однако не следует забывать о том, что комфорт и надежность в этом случае несколько пострадают.

Также ошибочно надеяться на простоту и ремонтопригодность МКПП при выборе АМТ, так как замена сервомеханизмов, исполнительных устройств и сцепления в случае с роботом получается достаточно затратными операциями.

Если же возникает необходимость ремонта, следует быть готовым к серьезным затратам. Как правило, это касается не только самой коробки, но и гидротрансформатора. Напоследок отметим, что более достойной альтернативой классическим АТ сегодня можно считать уже не АМТ, а коробки робот с двойным сцеплением (типа DSG или Powershift).

Такая коробка является симбиозом автомата и робота, при этом лишена основных недостатков АМТ. Однако минусом можно считать высокую стоимость, среднюю надежность, низкую ремонтопригодность и недостатки, которые позаимствованы от классического автомата.

Что же касается АМТ, такая КПП сегодня зачастую ставится на бюджетные городские авто и подходит для спокойной езды в автоматическом режиме с возможностью перехода на ручное управление. Получается, коробка АМТ позволяет обеспечить больше комфорта, чем механика МКПП, однако по ряду показателей сильно не дотягивает до полноценной коробки автомат AT.

Как правильно пользоваться роботизированной коробкой передач: «однодисковый» робот, преселективная роботизированная КПП с двумя сцеплениями. Рекомендации.

Чем отличается коробка вариатор от коробки автомат или коробки робот: основные отличия CVT от АКПП, а также роботизированных трансмиссий типа AMT или DSG.

Коробка механика или автомат: какая коробка передач лучше, МКПП или АКПП. Особенности механической и автоматической трансмиссии, рекомендации.

Чем отличается «классическая» АКПП с гидротрансформатором от роботизированной коробки передач с одним сцеплением и преселективных роботов типа DSG.

Что лучше выбрать, автомат с гидротрансформатором или роботизированную КПП с одним или двумя сцеплениями. Плюсы и минусы данных типов коробок, рекомендации.

Коробка передач робот: какие бывают РКПП, сильные и слабые стороны роботизированных коробок передач. Что нужно учитывать при покупке и эксплуатации робота.

Трансмиссия АМТ — плюсы и минусы

Статья про автоматизированную механическую трансмиссию — устройство, достоинства и недостатки, особенности работы. В конце статьи — видео о том, что такое АМТ на примере Lada Xray.

Содержание статьи:

• Устройство РКПП
• Достоинства АМТ
• Недостатки АМТ
• Особенности выбора
• Видео о том, что такое АМТ на примере Lada Xray

Больше двух десятков лет бушуют споры о преимуществах и недостатках автоматической и механической коробок передач. Но не так давно автолюбители получили долгожданный «компромиссный вариант»: появилась и стала быстро набирать популярность КПП, которая имеет преимущества как механической коробки, так и «автоматики» – так называемая АМТ, или РКПП (роботизированная коробка переключения передач).

Чтобы лучше понять, в чём заключаются её плюсы и минусы для управления автомобилем, разберёмся в устройстве модуля.

Устройство РКПП

Главным образом, в конструкции автомобилей применяется только два типа трансмиссии: механическая и автоматическая. Но помимо этих двух основных типов устройства передачи вращающего момента в последние годы автомобильными конструкторами разработан и внедрён целый ряд модификаций, которые представляют собой «промежуточное звено» между «чистой» механикой и «чистым» автоматом.

АМТ (автоматизированная механическая трансмиссия) как раз относится к семейству таких «промежуточных» типов трансмиссий.

По сути, конструкция и принцип работы АМТ гораздо ближе к механической коробке передач, нежели к «автомату». Это можно понять даже из самого названия устройства: главный акцент здесь – механическая трансмиссия, просто она автоматизирована. Можно сказать, что АМТ – это та же «механика», которой управляют которой при помощи электроники.

Привод сцепления в АМТ применяется электрический либо гидравлический, в зависимости от конструкционных особенностей трансмиссии. В первом случае привод сцепления работает от электродвигателя и основной передачи, во втором – при помощи гидравлических цилиндров под управлением электромагнитных клапанов.

Скорость переключения передач гидравлическим приводом происходит на порядок быстрее, чем в случае электрического привода. Но и стоимость АМТ на гидравлической основе существенно выше, поэтому она используется главным образом в элитных или спортивных моделях автомобилей.

Система управления АМТ включает в себя следующие составляющие:

• блок управления;
• механизмы переключения передач
• многочисленные датчики, от которых в блок управления приходят сигналы о состоянии автомобиля и процессе движения.

О датчиках, обеспечивающих своевременное переключение АМТ, следует упомянуть особо. Система использует информацию от большого количества приборов слежения, в частности:

• датчик ESP;
• датчик ABS;
• датчик вращения коленвала;
• датчик скорости автомобиля;
• датчик оборотов двигателя.

АМТ может работать как в компьютерном, так и в ручном режиме. В первом случае переключение режимов происходит в соответствии с полученной от датчиков и бортового компьютера информацией. Во втором водитель переключает АМТ при помощи подрулевых переключателей или селекторного рычага.

Достоинства АМТ

Роботизированная коробка передач появилась не так давно, но уже успела завоевать внушительную армию поклонников. Те, кто водит автомобиль с АМТ, утверждают, что езда с такой коробкой передач отличается комфортом и высокой степенью удобства.

Автовладельцы и специалисты указывают на следующие достоинства АМТ:

Надёжность конструкции. В основе АМТ по-прежнему остаётся «старая добрая механика», которая многократно проверена долгими десятилетиями эксплуатации. Все нюансы поведения данной конструкции хороши изучены, «автомат», кажется, уже не может преподнести водителю каких-либо особенных и неожиданных сюрпризов.

Более того, стендовые и полевые испытания однозначно демонстрируют, что АМТ однозначно надёжнее и автоматической, и вариаторной систем переключения передач.

Экономия масла (в сравнении с вариаторной коробкой передач). Для работы АМТ требуется от 2 до 3 литров масла. Сравните эти цифры с 7 литрами, которые необходимы для работы вариаторной коробки, и выгода применения АМТ станет очевидной.

Экономия топлива. Применение автоматизированной механической трансмиссии позволяет существенно экономить топливо. Статистика утверждает, что такая экономия может составить до тридцати процентов – почти треть!

Количество передач. Число передач в роботизированной коробке соответствует числу передач классической механической КПП.

Возможность ремонта. Тот факт, что в основе АМТ – классическая механика, позволяет ремонтировать её без особых сложностей. Практически любой специалист по ремонту автомобилей, не понаслышке знакомый с ремонтом механической коробки, справится с таким ремонтом. Конечно, проблемы с вышедшей из строя автоматической и компьютерной частью могут существенно усложнить ремонт, но в случае, если что-то не в порядке с механической частью, визита в обычную автомобильную мастерскую, как правило, бывает достаточно.

На фоне историй о том, как поломка «автомата» приводит к необходимости избавляться от машины, такая надёжность и возможность ремонта крайне обнадёживает.

Безопасность и ресурс сцепления. По сравнению с механической КПП, ресурс сцепления роботизированной коробки «подрос» без малого на сорок процентов. Это не только экономия, но и, что гораздо важнее, повышенный уровень безопасности для всего автомобиля в целом.

Возможность ручного переключения. При эксплуатации автомобиля в городских условиях, особенно в крупных населённых пунктах, где пробки на дорогах – не редкость, а печальная обыденность, возможность ручного переключения скоростей пришлась как нельзя кстати.

Также радует данная функция АМТ в тех случаях, когда автомобиль вынужден постоянно преодолевать крутые подъёмы и спуски.

Недостатки АМТ

Известно, что не существует в природе ни одного агрегата или конструкции, лишённой недостатков. Есть недостатки и у столь популярной и востребованной АМТ:

Перепрограммировать нельзя привыкнуть: запятую ставим сами. Если водитель имеет намерение изменить динамику автомобиля или сэкономить ресурсы машины путём перепрограммирования АМТ, его будет ждать разочарование. Перепрограммировать данный тип коробки передач невозможно.

Выход один: не пытаясь подстроить АМТ под свой стиль вождения, подстроиться самому к некоторым особенностям её функционирования.

Впрочем, здесь следует оговориться. После того, как гарантийный срок обслуживания автомобиля истекает, наши умельцы всё же умудряются перепрошивать электронный блок управления АМТ. Нельзя сказать, что эта процедура гарантировано приведёт к улучшениям динамики авто, но такие попытки предпринимаются отечественными автолюбителями регулярно.

Низкая скорость переключения. Те, кто привык управляться с автоматической коробкой передач, зачастую сетуют на то, что АМТ слишком «заторможенная». Данный недостаток – результат программных издержек, он присущ любым автоматическим коробкам передач. К сожалению, здесь приходится выбирать между наличием «автомата» и скоростью переключения; современный автопром, увы, ещё не придумал третьего варианта.

Наличие ручного режима. При движении в пробках или по пересечённой местности переключение на ручной режим для АМТ обязателен. В противном случае АМТ очень быстро выработает свой ресурс и придёт в негодность.

Данный минус можно назвать минусом лишь условно: некоторые водителя, напротив, горячо приветствуют в АМТ наличие возможности вручную переключать передачу.

Рывки при переключении. Иногда в процессе переключения скоростей при движении автомобиля ощущаются рывки. Причина – не сброшенный на момент переключения газ. Это не совсем недостаток, а скорее особенность эксплуатации АМТ: важно научиться нажимать на педаль газа в этой ситуации не полностью.

Плохая работа на крутых подъёмах. При движении по крутому подъёму в автомобилях, оснащённых АМТ, может размыкаться сцепление. Это происходит в том случае, когда оно перегревается. Именно по этой причине в роботизированной коробке передач существует возможность ручного переключения. Опять же, это не недостаток, а особенность конструкции.

Особенности выбора

Если перечень «минусов» не оттолкнул, и желание приобрести автомобиль, оснащённый АМТ осознанно сформировалось, есть смысл собрать как можно больше данных о АМТ конкретной модели автомобиля. Каждая модель характеризуется своими особенностями поведения. Например, некоторые коробки отличаются особенным «запаздыванием»: передачи переключаются с опозданием до 2 секунд.

Автомобили, оснащённые АМТ, сравнительно недавно появились на наших дорогах. Между тем, достоинств у данного типа КПП достаточно, чтобы сделать роботизированную коробку передач одной из востребованных и ценимых автолюбителями.

Видео о том, что такое АМТ на примере Lada Xray:

АМТ коробка передач — что это такое

Коробка АМТ не так популярна как механика или автомат, хотя сочетает в себе оба вида трансмиссий. Что это такое, какие бывают АМТ и как на них ездить?

Для передачи крутящего момента от двигателя к колёсам, в автомобиле есть специальное устройство – коробка передач или трансмиссия.

Она может быть механическая, автоматическая, роботизированная или вариаторная.

Первые три – ступенчатые, то есть у них есть привычные нам первая, вторая и другие скорости, последняя – бесступенчатая и работает по другому принципу.

Коробка передач АМТ устанавливается на многих современных автомобилях, включая машины российского производства.

Продвинутые модели такой коробки передач есть и на спортивных машинах.

Существует мнение, что в будущем АМТ получит большее распространение, чем автомат, и полностью заменит механические коробки передач.

АМТ коробка передач — что это

AMT — Automated Manual Transmission – автоматизированная механическая трансмиссия. Автолюбители такую коробку называют роботизированной или, попросту, робот.

Это надёжная, известная с самого зарождения автомобилестроения, механическая коробка передач, но с автоматическим переключением. Проще говоря, если вас спросят, «АМТ коробка передач, что это?», смело отвечайте: «Это смесь механики и автомата».

То есть, коробка механическая, но выжимает сцепление и переключает скорости, основываясь на своих расчётах, компьютер.

Он берёт данные от разных систем автомобиля, анализирует скорость, показания ABS и т.д., а затем, при помощи устройств, передающих усилие – актуаторов или, ещё их называют сервоприводами, переключает передачи.

В коробках АМТ актуаторы бывают электрические и гидравлические.

• Электрический робот с одинарным сцеплением – самый распространённый, он дешевле, но время его реакции – дольше.

Такие коробки ставят на бюджетные автомобили. И именно они вызывают недовольство автолюбителей и скептическое отношение к АМТ.

Дело в том, что при разгоне автомобиля могут чувствоваться «зависания» при переключении передач и даже снижение скорости в самый неподходящий момент (например, при перестроении или обгоне).

Сцепление двигателя с колёсами может отсутствовать до двух секунд, что ухудшает управляемость автомобиля и раздражает любителей быстрой и резкой езды.

Тем не менее, это хороший вариант для тех, кто любит плавное и размеренное движение.

• Гидравлический робот (ещё его называют электрогидравлический) стоит дороже, его ставят на автомобили премиум-сегмента и на спортивные модели.

В гидравлическом используется цилиндр, который толкают электромагнитные клапаны.

В такую коробку заливается специальная жидкость, которая позволяет снизить время задумчивости до 0,05 секунд.

• С 2003 года концерны Audi и Valkswagen стали ставить на свои серийные автомобили роботов с двойным сцеплением.

Сама технология была придумана ещё в 80-е годы прошлого века. У коробки сразу два вала: один – для чётных передач, второй – для нечётных.

Включение следующей передачи на соседнем вале происходит заранее, но до нужного момента она разомкнута. Когда электроника решает, что пора переключаться, одновременно размыкается один вал и подключается другой.

Такое переключение передач называется преселективным. Благодаря ему машина получает очень плавный ход, переключение водителю незаметно.

Например, на фольксваген гольф оно происходит всего за 8 миллисекунд. Если вы видите аббревиатуру DCT (Dual Clatch Transmission), то это робот с двойным сцеплением.

Также в простонародье он может обозначаться сокращением DSG, по названию коробки концерна Фольксваген, но быть изготовленным другой фирмой (по аналогии в русском языке появились слова ксерокс, памперс и т.д.)

Коробка передач АМТ

Когда речь заходит о плюсах и минусах АМТ, сразу стоит вспомнить, коробка передач АМТ, что такое?

Это совмещение надёжности и дешевизны механической коробки передач с удобством автоматической.

Отсюда можно понять, что она совмещает в себе плюсы и минусы обоих типов трансмиссий.

Плюсы:

• Не нужно выжимать сцепление и двигать рычаг переключения передач, это сделает компьютер.
  Особо актуально в условиях городских пробок.
• Дешевле, чем автоматическая коробка передач, но педали всё равно две.
  Это даёт удобство автомата при цене, приближающейся к механике.
• Более надёжна и легка в ремонте, чем АКПП, потому что коробка, по факту, механическая.
• У многих моделей при необходимости можно переключать передачи в ручную.
• Расход топлива ниже, чем у автомобилей с АКПП и МКПП. У АКПП сам принцип работы подразумевает больший расход, а в МКПП играет роль водитель своей манерой езды и несвоевременным переключением.
• Коробка передач АМТ меньше массой, чем АКПП.
  Она подходит для малолитражных автомобилей.
• Срок службы робота с двойным сцеплением больше, чем у МКПП.
• Требуется меньше масла в коробку.

Минусы:

• При разгоне время между переключением передач может занимать около двух секунд.
  Это касается АМТ с электрическим актуатором и одним сцеплением.
  Такое «зависание» может быть неприятным при обгоне на трассе, а также ухудшает управляемость автомобиля в момент переключения.
• АМТ с гидравлическим актуатором даёт большую нагрузку на двигатель, что значительно увеличивает расход топлива.
• В отличие от автоматической коробки, робот не умеет подстраиваться под стиль езды водителя, поэтому приспосабливаться к коробке придётся вам.
• Преселективная коробка передач дороже своих собратьев и сложно ремонтируется при поломках.
• При долгом подъёме может перегреться сцепление, тогда оно размыкается и приходится переходить на ручное переключение передачи.

Советы и хитрости езды на АМТ

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

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

Вопрос «коробка передач АМТ — что это?» для многих автолюбителей остаётся открытым или вызывает скептическое настроение.

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

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

Что такое амт коробка передач

Всем известно, что основных типов трансмиссии, используемых в автомобилях, два — механическая и автоматическая КПП. Однако же существует целый ряд коробок, которые сочетают в себе некоторые принципы работы механики и автомата. Одна из таких коробок передач — это АМТ, она же — автоматизированная механическая трансмиссия. Это название уже довольно широко известно среди автомобилистов, но до сих пор у многих возникают вопрос: «Что это такое — АМТ коробка переключения передач?».

Не все автомобилисты в настоящее время понимают разницу между автоматизированной коробкой, которой является АМТ, и чистым «автоматом», привычным автовладельцу. В этой статье мы рассмотрим основные принципы работы коробки АМТ, ее отличия от автоматической коробки передач (многие автолюбители их путают), а также ее плюсы и минусы.

Общая характеристика и устройство АМТ

На самом деле АМТ имеет гораздо больше общего с механической коробкой передач, нежели с автоматом, что видно даже по расшифровке названия (АМТ — автоматизированная механическая трансмиссия). По сути, это та же механика, которая управляется при помощи специального блока управления.

Такой подход позволяет несколько уменьшить стоимость изделия (по сравнению с автоматом АМТ довольно дешева, ее стоимость меньше приблизительно в два раза), обеспечить комфортность использования на уровне автомата и при этом сохранить простоту и надежность механической коробки передач.

Собственно, состоит АМТ из механической коробки, приводов сцепления и передач, сцепления, а также специального электронного блока управления коробкой. На трансмиссиях АМТ используется фрикционное сцепление, а обеспечить постоянный поток мощности помогает эксплуатация двойного сцепления.

В зависимости от конструкции трансмиссии, используется два типа приводов сцепления — электрический (привод сцепления осуществляется при помощи электродвигателей и главной передачи) и гидравлический (для привода используется комплекс гидроцилиндров, которые управляются электромагнитными клапанами).

Конечно же, наиболее быстрым в работе является гидравлический привод (по сравнению с электрическим скорость переключения передач выше примерно в 10 раз: если средние показатели электропривода 0,4-0,6 секунд, то гидропривод дает 0,05-0,06). Однако стоимость подобного механизма значительно выше, поэтому он в основном используется в спортивных автомобилях.

Система управления АМТ включает в себя собственно блок управления, датчики, от которых поступают сигналы к блоку и механизмы, обеспечивающие переключение передач.

Преимущества и недостатки

К очевидным преимуществам такой коробки можно отнести комфорт в использовании, сравнимый с автоматом (если эксплуатировать коробку в автоматическом режиме, езда мало чем отличается от классического «автомата»), относительную дешевизну по сравнению с автоматической КПП и при этом надежность — ведь по сути, мы имеем ту же самую механическую коробку, которая лишь управляется роботом.

Это позволяет сэкономить значительные средства на ремонте КПП. При этом АМТ довольно мало весит, что выгодно отличает ее от автоматов — к примеру, АМТ, устанавливаемая на Лада Веста (АМТ-2182) тяжелее своего механического собрата лишь на 5 кг.

Стоит отдельно отметить также то, что механизм управления такой коробкой исключает «человеческий фактор», от которого страдают автоматы. К примеру, блок управления не даст человеку переключиться в режим заднего хода при движении вперед (что очень часто приводит к необходимости дорогостоящего ремонта АКПП) — осуществить подобное можно лишь после остановки автомобиля.

Дополнительным плюсом, который по достоинству оценят любители механики, является наличие полуавтоматического режима управления коробкой, при нем водитель сам подает трансмиссии сигналы, когда необходимо переключиться на высшую или низшую передачу.

Именно отсутствие подобной возможности на автоматах является основной причиной, почему многие предпочитают механику — ведь нередки случаи, когда именно наличие такой возможности может помочь избежать аварии. К тому же, на чистокровном «автомате» невозможно реализовать быстрый обгон за счет переключения передачи вниз.

Основной проблемой, которая кроется в конструкции АМТ, является сравнительно низкая скорость переключения передач. Эта проблема, разумеется, касается трансмиссий с электрическим приводом — разрывается поток мощности при переключении, появляются «провалы» крутящего момента, значительно страдает динамика автомобиля. Однако использование гидравлического привода, решая проблему скорости переключения, рождает другую — чрезмерно высокие энергозатраты, чрезмерно быстро расходуется топливо и масло.

К тому же роботизированная система управления коробкой может контролировать температурный режим работы трансмиссии. Такая возможность отсутствует на механических коробках и относительно старых автоматах.

Однако инженеры смогли решить и эту задачу. Они используют механизм двойного сцепления. Этот механизм работает следующим образом — когда автомобиль движется на одной передаче, следующая уже выбрана, и автоматизированная коробка находится в полной готовности на нее переключиться. При этом скорость переключения передач ограничивает лишь скорость переключения самих муфт.

Однако роботизированная коробка передач переняла и некоторые недостатки от автомата. К примеру, на нее так же плохо влияет буксирование автомобиля или попытка завести его «с толкача».

НЕ ТРАТЬТЕ ДЕНЬГИ НА ПЕРЕКРАСКУ!
Теперь Вы сами сможете всего за 5 секунд убрать любую царапину с кузова вашего автомобиля.

Коробка передач АМТ: что это такое?

Споры между поклонниками механических и автоматических коробок передач не утихают уже пару десятков лет. У каждого из этих двух видов трансмиссии имеются как свои достоинства, так и определенные недостатки.

Но в последние годы появилась КПП способная объединить основные преимущества автоматической и механической коробок передач. Это коробка АМТ, также известная под названием «робот» или роботизированная коробка передач. В этой статье мы расскажем о том, что такое коробка передач АМТ, как она устроена и какие у нее преимущества и недостатки.

Как устроена коробка АМТ

Роботизированная коробка DSG в разрезе

Начать следует с того, что аббревиатура АМТ расшифровывается, как автоматически-механическая трансмиссия. И это уже в общих чертах объясняет идею этой коробки.

За ее основу взята механическая трансмиссия, но переключение самих передач, а также управление сцеплением осуществляется при помощи электроники и специальных приводов. Именно по этому данную коробку также называют роботизированной или же просто роботом.

В АМТ существует два вида управляющих приводов:

Роботизированные коробки передач от разных производителей имеют весьма серьезные различия, но в наиболее общем виде их строение можно описать так:

• обычная механическая коробка передач;
• управляющие приводы и сопутствующие узлы.
• электронный блок управления трансмиссией.

По уровню удобства и простоты управления автомобилем, роботизированная трансмиссия не уступает автоматической коробке передач, а по надежности, экономичности и другим эксплуатационным характеристикам приближается к проверенной временем механике, а в некоторых случаях и превосходит ее.

Для эффективного и своевременного переключения передач электроника коробки АМТ использует данные множества датчиков и систем, которые установлены в большинстве современных авто. Это и датчик вращения коленвала и системы ABS и ESP и множество иных электронных приборов и систем. В целом, коробка робот стала очень достойным воплощением всего самого лучшего, в области управления трансмиссией. И тем не менее, как и у практически любого инженерного решения у такой коробки передач имеются свои достоинства и увы, свои недостатки.

Плюсы и минусы коробки АМТ

Коробка передач АМТ базируется на классической механической трансмиссии. А потому, она позволяет достигать тех же показателей надежности, экономии топлива и неприхотливости в эксплуатации. В то же время, необходимость выжимать педаль сцепления да и просто переключать передачи в автомобилях, оснащенных роботизированной трансмиссией, отсутствует. Хотя, справедливости ради, следует сказать, что ручной режим переключения передач в роботизированных коробках, как правило, имеется.

Благодаря оптимизации алгоритма управления, в таких коробках удается продлить срок службы сцепления до впечатляющих сорока процентов от среднего срока эксплуатации. Экономия по расходу топлива в сравнении с классической коробкой автоматом, при прочих равных условиях может достигать тридцати процентов. Сама роботизированная трансмиссия по надежности и потребностям в смазочных материалах и других расходниках приближается опять-таки к механическим коробкам передач. Казалось бы вот оно идеальное решения для большинства легковых, по крайней мере, автомобилей. Но, есть у коробки передач АМТ и свои весьма весомые минусы.

В первую очередь, будучи более сложной, в том числе, в изготовлении, коробка передач АМТ имеет и более высокую себестоимость. А кроме того, ремонтировать подобный агрегат, так же труднее из-за все той же, более высокой сложности.

Еще одним, серьезным недостатком роботизированной трансмиссии до недавнего времени было медленное переключение передач и как следствие, рывки, падения мощности, провалы и другие неприятные эффекты. Но в современных роботизированных коробках применяется двойное сцепление, что гарантирует мягкое и плавное переключение.

В условиях езды по городу, особенно при наличии пробок на дорогах, владельцы роботизированных коробок вынуждены переходить на ручной режим переключения передач. В противном случае, сильно изнашивается сцепление и существенно приближается время совсем недешевой замены диска. Так же в ряде случаев, могут возникать проблемы при езде под горку и другие неприятности.

Условно, к недостаткам роботизированных коробок передач можно отнести сложности с их перепрограммированием. Но с этим справится любой, хороший специалист по автомобильной электронике, правда модернизировать программные компоненты современного авто, лучше после истечения гарантийного срока, иначе вы можете лишиться гарантии. Вот в принципе и все недостатки роботизированной коробки передач, по крайней мере, недостатки более или менее глобальные.

Читайте также: Чем отличается вариатор от автомата и что лучше.

Видео о коробке АМТ

0 0 голос

Рейтинг статьи

Плюсы и минусы автоматической коробки передач АКПП

Автоматические коробки передач (АКПП) привлекают внимание автовладельцев, отодвигая механическую коробку на второй план. Рассмотрим основные плюсы и минусы. Статья для тех, кто сомневается в выборе.

Плюсы коробки автомат

Автомобиль с АКПП дает возможность сконцентрироваться на дороге, не отвлекаясь на переключение передач. Особенно это относится к начинающим автолюбителям, которым сложно обращаться с «механикой». Сейчас можно в автошколе проходить обучение на машине, оборудованной «автоматом». Только учитывайте, что водить машину с механической коробкой передач станет запрещено, о чем будет пометка в водительских правах. У «новичков» часто бывают сложности с троганием с места, «глохнут» при резком отпускании сцепления. В автомобилях, оборудованных автоматической коробкой передач, этот процесс контролируется электроникой, что дает существенный плюс. Нет педали сцепления — нет и проблем.

Автомобили с классической АКПП обладает плавностью движения, которая достигается равномерным изменением величины крутящего момента двигателя в зависимости от нагрузки. Не нужно думать, какую передачу «воткнуть», все сделает за Вас электроника. Современные «автоматы» могут выручить водителя при движении по сложным участкам с преобладанием снега, песка — если есть у коробки данный режим.

В Европе 80% проданных автомобилей оснащены коробкой-автомат. В России за прошедший год продано 48,3% машин с автоматической коробкой передач. В бюджетном сегменте доля автомобилей с «автоматом» составляет до 10%, а в премиум сегменте и среднем классе — около 80 процентов.

Минусы коробки автомат

Главными минусами автоматической коробки являются высокие требования к условиям эксплуатации и дороговизна обслуживания. У коробки-автомат расход топлива по сравнению с механикой выше на 1-2 литра. Если механические коробки не имеют проблем в эксплуатации, кроме замены сцепления при пробеге 100-150 000 км, то автоматы более сложны и требуют постоянного ухода. При неправильной эксплуатации, с резкими стартами и пробуксовками можно легко «убить» АКПП. Плюс обслуживание дороже, чем у механики. На машине с «автоматом» довольно сложно осуществлять буксировку, при чем делать это крайне не желательно. Невозможно в авто с «автоматом» при разрядке аккумуляторной батареи завестись «с толкача». Если застряли в снегу или грязи, то раскачать машину, как на «механике», не получится — придется самостоятельно вытаскивать автомобиль.

Коробка-автомат предпочтительней для водителей, кто не стеснен в средствах и не готов жертвовать даже толикой комфорта.

В итоге: автомобиль, оборудованный «автоматом» надежен и имеет большой ресурс при грамотном управлении и уходе. Он лучше при городском движении с постоянными пробками, но за это придется платить большей стоимость и повышенным расходом топлива. Если комфорт важнее — выбирайте коробку-автомат.

Выбор двигателей для роботов

Роботы — это механические устройства, оснащенные программным интеллектом, которые могут выполнять определенные физические задачи. Есть много видов роботов и роботизированных приложений. Роботы спроектированы так, чтобы соответствовать их применению, и их механическая конструкция, корпус, электроника и программное обеспечение разработаны соответствующим образом. Роботизированные транспортные средства или роботизированные автомобили — один из многих типов роботизированных конструкций. Роботизированные автомобили предназначены для передвижения по ровным поверхностям, где они могут выполнять определенные задачи либо с помощью дистанционного управления, либо автономно.Они оснащены датчиками, схемами управления и исполнительными механизмами для их работы.

Само движение такого робота требует использования двигателей. Есть много типов двигателей, которые можно использовать в роботизированных приложениях. Каждый тип двигателя используется для разных целей. Двигатели помогают в движении робота, а также служат исполнительными механизмами в механической конструкции робота. Роботизированное приложение может включать следующие типы движения —

1) Вертикальное движение — перемещение части робота вверх и вниз обычно с помощью плечевого шарнира

2) Радиальное движение — Перемещение части робота внутрь и наружу

3) Вращательное движение — Вращение по часовой или против часовой стрелки вокруг вертикальной или горизонтальной оси или вокруг плоскости в трехмерной рамке

4) Шаговое движение — Движение вверх и вниз с одновременным вращательным движением

5) Крен — Вращение части робота относительно остальной части тела робота по параллельной оси

6) Рыскание — Поворотное движение части робота вправо или влево

7) Передвижение — движение робота по поверхности или в среде

Все эти типы движения реализуются с помощью различных двигателей или насосов, собранных вместе с системами передачи и рабочими органами.В этом руководстве будет обсуждаться использование двигателей для обеспечения первичного движения самого робота или его части. В учебном пособии будут рассмотрены различные типы двигателей, их применение, выбор двигателя и конструкция автомобиля-робота.

Типы двигателей

В промышленности доступно множество типов двигателей. В роботизированных приложениях обычно используются определенные типы двигателей. Двигатели, обычно используемые в роботизированных приложениях, можно классифицировать следующим образом —

.

• Двигатель переменного тока

• Щеточный двигатель постоянного тока

• Бесщеточный двигатель постоянного тока

• Мотор-редуктор постоянного тока

• Серводвигатель

• Шаговый двигатель

Двигатель переменного тока —

Двигатели переменного тока приводятся в действие переменным током.Обычно они используются в тяжелых условиях, где требуется высокий крутящий момент (высокая грузоподъемность или несущая способность). Вот почему эти двигатели используются на роботизированных сборочных линиях, развернутых в производственных цехах. Подвижные роботы обычно питаются от источников постоянного тока (батареи или серия батарей), поэтому двигатели переменного тока редко используются в таких роботах.

Щеточный двигатель постоянного тока —

Щеточные двигатели постоянного тока используют щетки для проведения тока между источником и якорем.Есть несколько вариантов щеточного двигателя постоянного тока, но в робототехнике используются двигатели постоянного тока с постоянными магнитами. Эти двигатели известны высоким отношением крутящего момента к моменту инерции. Щеточные электродвигатели постоянного тока способны обеспечивать крутящий момент, в три-четыре раза превышающий их номинальный крутящий момент. Двигатели постоянного тока Brush состоят из шести различных компонентов: оси, коллектора, якоря, статора, магнитов и щеток.

Щеточные двигатели постоянного тока имеют две клеммы. Когда напряжение подается на две клеммы, на вал щеточного двигателя постоянного тока передается пропорциональная скорость.Щеточный двигатель постоянного тока состоит из двух частей: статора, который включает в себя корпус, постоянные магниты и щетки, и ротора, который состоит из выходного вала, обмоток и коммутатора. Его статор остается неподвижным, а ротор вращается относительно статора. Статор создает стационарное магнитное поле, окружающее ротор.

Ротор, также называемый якорем, состоит из одной или нескольких обмоток. Когда эти обмотки находятся под напряжением, они создают магнитное поле. Магнитные полюса этого поля ротора притягиваются к противоположным полюсам, создаваемым статором, заставляя ротор вращаться.Когда двигатель вращается, обмотки постоянно находятся под напряжением в различной последовательности, так что магнитные полюса, генерируемые ротором, не выходят за пределы полюсов, генерируемых в статоре. Такое переключение поля в обмотках ротора называется коммутацией.

Рис. 1: Изображение, поясняющее конструкцию щеточного двигателя постоянного тока

Мотор-редукторы постоянного тока —

Мотор-редукторы постоянного тока представляют собой усовершенствованный вариант щеточных двигателей постоянного тока. У них есть редуктор в сборе, прикрепленный к двигателю.Скорость двигателя измеряется в оборотах в минуту (об / мин). Скорость двигателя снижается с увеличением крутящего момента с помощью редуктора. Используя правильную комбинацию зубчатых колес для двигателя, скорость двигателя постоянного тока может быть уменьшена с увеличением крутящего момента. Это обеспечивает стабильность вращения двигателя, и двигатель можно останавливать или изменять скорость контролируемым образом.

Двигатели постоянного тока работают в указанном диапазоне напряжения: чем выше входное напряжение, тем выше частота вращения.Например, если двигатель работает в диапазоне 6-12 В, он имеет наименьшие обороты при входном напряжении 6 В и максимальные обороты при входном напряжении 12 В.

Интереснее всего работа шестерен в таком моторе. В его основе лежит принцип сохранения углового момента. Шестерни с меньшим радиусом обеспечивают большее количество оборотов в минуту, чем шестерни с большим радиусом. Однако большая шестерня будет давать больший крутящий момент меньшей шестерне и наоборот. Сравнение угловой скорости между входной шестерней (передающей энергию) и выходной шестерней дает передаточное число.Когда несколько шестерен соединены вместе, соблюдается сохранение энергии. Направление, в котором вращается другая шестерня, всегда противоположно направлению вращения соседней шестерни. В любом двигателе постоянного тока частота вращения и крутящий момент обратно пропорциональны. Следовательно, шестерня с большим крутящим моментом будет обеспечивать меньшее число оборотов в минуту и ​​наоборот. Для управления мотор-редуктором постоянного тока применяется метод широтно-импульсной модуляции.

Крутящий момент и частота вращения мотор-редуктора постоянного тока зависят от передаточного числа. Например, предположим, что двигатель постоянного тока может работать со скоростью 12000 об / мин и обеспечивать крутящий момент 12 кг-см.Добавив понижающую передачу 255: 1, можно уменьшить скорость двигателя и увеличить крутящий момент. Таким образом, при понижении передачи 255: 1 результирующая частота вращения снижается до 53,3 (12000 об / мин / 225), а крутящий момент увеличивается до 22,5 кг-см (0,1 x 225). Теперь двигатель может перемещать значительно больший вес с разумной скоростью.

Рис. 2: Щеточный электродвигатель постоянного тока (справа) и редукторный электродвигатель постоянного тока (слева), вид сбоку

Для управления мотор-редукторами постоянного тока микросхема драйвера двигателя L293D обычно используется в роботах-любителях.IC сопряжен с микроконтроллером для управления направлением и скоростью двигателя постоянного тока. Контроллер мотора действует как промежуточное устройство между мотором, контроллером и батареями. Хотя микроконтроллер определяет скорость и направление двигателя, он не может напрямую управлять двигателем из-за ограниченной выходной мощности. Даже контроллер двигателя может подавать питание на двигатель, но не может указывать двигателю, в каком направлении он должен вращаться. Следовательно, контроллер двигателя и микроконтроллер должны работать вместе, чтобы управлять двигателем.

Для управления двигателем постоянного тока требуется Н-мостовая схема, которая позволяет приложить напряжение к нагрузке в любом направлении. L293D — это интегральная схема драйвера двигателя с двойным Н-мостом. Драйверы двигателя действуют как усилители тока, поскольку они принимают слаботочный управляющий сигнал и выдают более сильный сигнал. Этот более высокий токовый сигнал используется для привода двигателей. Он имеет 16 контактов со следующей конфигурацией контактов:

Рис. 3: Таблица, показывающая конфигурацию контактов в двигателе постоянного тока

ИС может управлять током до 1 А и работать от 4.5В и 36В. Для получения дополнительной информации о микросхеме драйвера двигателя см. Справку по микросхеме L293D.

Рис. 4: Схема контактов микросхемы L293D, используемой в двигателях постоянного тока роботов

Малогабаритные двигатели разработаны для применений, в которых компактность важнее крутящего момента. Хотя существуют небольшие двигатели с высоким крутящим моментом, они, как правило, дороги, поскольку в них используются магниты из редкоземельных металлов, высокоэффективные подшипники и другие особенности, которые увеличивают их стоимость. Большие двигатели могут производить больший крутящий момент, но также требуют более высоких токов.

Для сильноточных двигателей

требуются аккумуляторы большей емкости и большие схемы управления, которые не перегреваются и не сгорают под нагрузкой. Поэтому для соответствия размера двигателя остальной части робота не рекомендуется перегружать маленького робота большим двигателем. При выборе размера двигателя следует учитывать доступный крутящий момент после редуктора. Редуктор всегда увеличивает крутящий момент. Увеличение крутящего момента пропорционально уменьшению передачи. Например, если редукция составляет 3: 1, крутящий момент увеличивается примерно в три раза.

Серводвигатель — Серводвигатели обычно используются там, где требуется точное вращательное движение. Они часто используются в роботизированных манипуляторах и приложениях для управления углом. Узнайте больше о серводвигателях и их управлении из учебного пособия по серводвигателям.

Шаговый двигатель — Шаговый двигатель делит вращение на несколько шагов. Как серводвигатель вращается на определенный угол, так и шаговый двигатель вращается на определенное количество угловых шагов. Узнайте больше о шаговом двигателе из Учебного пособия по шаговым двигателям.

Бесщеточный двигатель постоянного тока — Бесщеточные двигатели постоянного тока

похожи на щеточные двигатели постоянного тока по конструкции, но они приводятся в действие контроллерами с обратной связью и требуют инверторов или импульсных источников питания для питания. Эти двигатели имеют постоянные магниты, которые вращают фиксированный якорь. В отличие от двигателей постоянного тока Brush, они имеют электронный контроллер с обратной связью вместо узла коллектора. Эти двигатели обычно используются в промышленной робототехнике, где требуется точное управление движением и позиционированием.Однако эти двигатели довольно дороги и имеют сложную конструкцию и сложную электронику.

Выбор мотора для робота

Чтобы выбрать подходящий электродвигатель, необходимо учитывать множество различных параметров, таких как нагрузка, которую может выдержать конкретный двигатель, крутящий момент, необходимый для перемещения робота без перегрузки, количество оборотов двигателя в минуту при нагрузке и т. Д.

Поскольку существует множество типов двигателей, в зависимости от применения следует выбирать один из них.Например, для управления роботизированной рукой обычно используются сервоприводы. Колесные роботы имеют простую конструкцию и перемещаются по земле с помощью моторизованных колес. Колеса также проще спроектировать и построить по сравнению с гусеницами или опорами. Использование колес имеет такие недостатки, как навигация по препятствиям или участкам с низким коэффициентом трения с колесами.

Наиболее распространенными электродвигателями, используемыми в таких роботах, являются двигатели постоянного тока. Двигатели постоянного тока обеспечивают высокий крутящий момент и обладают высоким КПД. Применяя крутящий момент в ответ на нагрузку, двигатели постоянного тока можно охарактеризовать кривой скорости и крутящего момента.Обычно предпочтительные значения напряжения двигателей постоянного тока, используемых в роботах-любителях, составляют 3, 6, 12 и 24 вольта. Если на двигатель подается напряжение ниже, чем напряжение, указанное в паспорте, крутящий момент не преодолеет внутреннее трение — в основном от щеток. Кроме того, если на двигатель подается более высокое напряжение, чем поддерживаемое, он может нагреться и выйти из строя.

Колесные комбинации для автомобиля-робота

Согласно законам физики, большой вес требует больших усилий для ускорения.Это означает, что более тяжелому роботу требуются более мощные двигатели для ускорения тела. К силам, действующим из-за веса робота, добавляются силы трения колес и внутреннее трение внутри двигателя. Принимая во внимание, что робот должен подниматься по лестнице или бегать по наклонным поверхностям, следует также учитывать другие силы, такие как сила тяжести.

Двигатель может поддерживать постоянную скорость, только если крутящий момент больше, чем объединенные силы, противоположные движению робота.В случае, если крутящий момент двигателя меньше, чем крутящий момент противодействия, двигатель остановится и может быть поврежден, поскольку электрическая энергия не может быть преобразована в крутящий момент.

Для движения роботы используют дифференциальное рулевое управление, которое приводит в движение колеса отдельно. Робот может изменять направление вращения каждого колеса с разной скоростью, и, добавляя дополнительные колеса, которые не приводятся в движение исполнительными механизмами, робот может сохранять равновесие.

Два колеса плюс ролик или четыре колеса — наиболее распространенные комбинации для колесных роботов.Обе комбинации колес могут поворачиваться на месте и известны как дифференциальный привод для двухколесной версии, в то время как четыре колеса должны приводиться в движение независимо, чтобы повернуться на месте.

• Двухколесный робот с роликами —

Рис. 5: Изображение робота с двумя колесами и роликом

• Четырехколесный робот —

Рис. 5: Типичный четырехколесный робот

Два колеса и метод ролика имеют свои преимущества, включая возможность измерения движения путем добавления энкодеров.Для метода с четырьмя колесами добавление кодировщика может привести к неточным измерениям по сравнению с реальными движениями робота, но в то же время эта система лучше всего подходит для управления с обратной связью и обеспечивает хорошее сцепление с дорогой для шин.

Расчет, участвующий в выборе двигателя Чтобы найти двигатель для робота на основе множества параметров, таких как крутящий момент, скорость, обороты и т. Д., Необходимо выполнить множество математических расчетов. Ознакомьтесь с расчетами, связанными с выбором двигателя, на веб-сайте Botskool.Использование онлайн-калькулятора, пожалуй, самый простой и точный способ определить, какой электродвигатель подходит для проекта. Этим калькуляторам требуются входные данные, основанные на свойствах и возможностях, которые требуются для робота, в то время как результаты являются характеристиками двигателя. Некоторые ссылки на веб-сайты для расчета требуемых характеристик двигателя приведены ниже —

Проектирование и разработка компактного высокомоментного роботизированного привода для космических механизмов | J. Механизмы Робототехника

Космическим роботам требуются компактные системы шарнирного привода (JDS), обычно состоящие из привода, трансмиссии, шарнирных элементов, которые могут передавать высокие крутящие моменты через жесткие механические порты.Сегодняшние традиционные космические приводные системы состоят из стандартных приводов и многоступенчатых трансмиссий, которые обычно включают от трех до шести ступеней. Эта текущая практика имеет определенные преимущества, такие как короткое время разработки из-за доступности механических компонентов. Однако ему не хватает интеграции на системном уровне, которая учитывает структуру привода, размер и выходное усилие, структуру трансмиссии, передаточное число и прочность, и часто приводит к длинным и громоздким узлам с большим количеством деталей.В этой статье представлено новое аппаратное обеспечение робота, которое объединяет JDS робота в одно компактное устройство, оптимизированное для его размера и максимальной плотности крутящего момента. Это достигается путем разработки роботизированного соединения с использованием специальной трансмиссии, которая при численной оптимизации может создавать неограниченные передаточные числа, используя только две ступени. Конструкция компьютеризирована, чтобы получить все решения, которые удовлетворяют его кинематическим отношениям в пределах заданного диаметра привода. По сравнению с существующими роботизированными приводами предлагаемая конструкция может привести к созданию более коротких сборок со значительно меньшим количеством деталей при том же выходном крутящем моменте.Теоретические результаты демонстрируют потенциал примера устройства, для которого был изготовлен доказательный пластиковый макет, который может обеспечить крутящий момент более 200 Н · м в корпусе размером с локтевой сустав человека. Предлагаемая технология может иметь серьезные технологические последствия в других отраслях промышленности, таких как механическое протезирование и реабилитационное оборудование.

Для многих роботизированных приложений требуются компактные системы шарнирных приводов (JDS), которые могут создавать высокие крутящие моменты на низких скоростях для таких приложений, как космические роботы.Обычные системы привода разрабатываются путем последовательного соединения привода с какой-либо трансмиссией с высоким передаточным числом, такой как электродвигатель с гармоническим приводом (HD) или планетарная зубчатая передача (PGT). Несмотря на свою популярность, этот подход часто приводит к созданию длинных и громоздких сборок, которые увеличивают размер и сложность робота и уменьшают его рабочее пространство и размер укладки [1]. Кроме того, обычные компактные трансмиссии с высоким передаточным числом, такие как гармонические приводы, имеют высокое трение и низкую жесткость, что ограничивает их способность работать как чисто усилители крутящего момента в отсутствие схем нелинейного управления крутящим моментом [2].

В качестве альтернативы, обычные планетарные и обычные зубчатые передачи требуют наличия нескольких ступеней для достижения высоких передаточных чисел и могут привести к созданию длинных и громоздких узлов для приложений с высоким крутящим моментом. Другие типы роботизированных приводных систем основаны на интеллектуальных материалах, таких как пьезоэлектрик, сплавы с памятью формы, магнитореологические и электроактивно-полимерные приводы. Они имели ограниченный успех в разработке полностью функциональных роботизированных приводных систем, либо все еще находятся на ранних стадиях практического внедрения, либо не достигли окончательных результатов.Следовательно, разработка компактных и эффективных систем привода может улучшить производительность многих роботизированных систем и систем управления движением, особенно мобильных приложений с жесткими требованиями к крутящему моменту и размеру. Такие усовершенствования в технологии приводных систем могут также позволить рождение новых продуктов, таких как легкие протезы, которые невозможны с существующими двигателями и системами трансмиссии [3]. До настоящего времени портативные энергетические системы для переобучения голеностопного сустава имели ограниченную коммерциализацию за пределами специализированных больниц и реабилитационных клиник, главным образом из-за отсутствия адекватных готовых актуаторных технологий [4].Чтобы облегчить развитие этих устройств в более удобные для пользователя системы, следует разработать новые формы приведения в действие с такими ключевыми возможностями, как высокий выходной крутящий момент / усилие, легкий, ненавязчивый и энергоэффективный.

Робот JDS соединяет и приводит в движение два звена робота относительно друг друга (см. Рис. 1). Для выполнения своих функций JDS должен содержать (1) привод для подачи силы или крутящего момента, (2) трансмиссию для усиления силы привода и, наконец, (3) конструкцию шарнира, которая ограничивает подвижность звеньев до одного градуса. -свободы при несении нагрузок в остальных степенях свободы.

Независимо от размера и веса, динамика JDS в основном определяется характеристиками привода / трансмиссии, такими как передаточное число, жесткость трансмиссии, инерция, трение и люфт. Эти свойства играют ключевую роль в работе робота, а также в разработке его системы управления. Например, передача с низкой жесткостью уменьшает полосу пропускания сил системы привода и вносит нестабильность в контуры обратной связи с высоким коэффициентом усиления [5].Кроме того, трение трансмиссии повышает требования к пусковому крутящему моменту привода, увеличивает его размер и снижает точность. В случае ограничений трансмиссии, таких как нелинейное трение и / или жесткость, используются нелинейные регуляторы для улучшения отношения входного / выходного крутящего момента трансмиссии [6].

В течение последних четырех десятилетий значительное количество исследований было посвящено разработке и пониманию компактных трансмиссий с высоким передаточным числом, таких как гармонические передачи.Гармонические приводы в первую очередь полезны для разработки компактных приводных систем с высоким крутящим моментом [7]. Несмотря на их популярность, два основных эксплуатационных недостатка гармонических приводов — это высокое трение и низкая жесткость. Трение восходит к основному принципу работы гармонического привода, который основан на трении скользящих зубцов между его гибкой линией и круговой шлицей. Еще один источник трения в гармоническом приводе — это высокая радиальная предварительная нагрузка генератора волн. Трение в гармонических двигателях широко изучается многими исследователями, например, в работах [1,95].[8] и [9], и хорошо известно, что он демонстрирует нелинейное поведение в результате действия скользящих зубцов. Кроме того, работа передачи гармонического привода основана на непрерывной деформации ее основного компонента, гибкой линии. Эта гибкость создает путь нагрузки с низкой жесткостью, который уменьшает рабочую полосу пропускания робота, вызывает резонанс и создает эффект люфта [9,10]. В результате гармонические приводы не работают как чистые усилители крутящего момента [11,12], так что их отклик скорости без обратной связи загрязнен не только вибрациями, но и непредсказуемыми скачками скорости после областей резонанса [9].Наконец, гармонические приводы ограничены передаточными числами ниже 1: 320 [13] по конструкции и неэффективны в низкотемпературных средах, таких как космос [14].

Другими широко используемыми передачами в роботизированных механизмах являются PGT, такие как в Refs. [15–17]. Европейский роботизированный манипулятор использует четырехступенчатый планетарный редуктор с передаточным числом 450: 1 на его шарнирах [16]. Чтобы уменьшить количество деталей и сложность сборки, коронные шестерни разделены между первой и последней двумя ступенями.Точно так же в системе привода марсохода [17] используются трансмиссии, состоящие из трех-пяти ступеней с передаточными числами от 1528: 1 до более 5000: 1. Потребность в повышенном понижении передачи важна во многих космических приложениях, поскольку они работают с высокими крутящими моментами и низкими скоростями. Следовательно, реализация PGT в космических механизмах часто включает многоступенчатые зубчатые передачи, которые охватывают большое количество частей, таких как водила планетарной передачи, подшипники водила и отдельные подшипники планетарной передачи, что не только увеличивает сложность, но и снижает надежность таких механизмов.

Другое недавнее исследование роботизированных приводных систем касалось проблемы оптимизации соединения двигатель / трансмиссия для его наибольшего крутящего момента на инерцию при предположении, что высокие передаточные числа добавляют массу, инерцию и потери на трение [18]. Его результаты показывают, что самый большой двигатель и наименьшая трансмиссия в пределах размера соединения являются оптимальными. Однако этот подход не рассматривает приложения, требующие высоких крутящих моментов при ограниченной допустимой силе тока, такие как космические роботы.

Другими типами компактных трансмиссий в литературе по робототехнике и управлению движением являются циклоидальные редукторы [19,20] или гибридные комбинации планетарных и циклоидальных передач, известные как редукторы RV. Анализ этих механизмов показал, что, хотя они имеют более высокий КПД по сравнению с гармоническими приводами, они страдают от значительного люфта и больших ошибок передачи [21]. Кроме того, кажется, что в литературе есть пробел, касающийся максимально допустимых передаточных чисел циклоидальных приводов по отношению к их максимальному выходному крутящему моменту.

Таким образом, большинство систем привода, разработанных на сегодняшний день, основаны на коммерческих двигателях, соединенных с редукторными трансмиссиями какого-либо типа [22–24], и им не хватает интеграции на системном уровне для двигателя, трансмиссии и совместной конструкции.

В следующем документе рассматривается интеграция конструкции и оптимизация роботизированной системы привода с учетом конструкции двигателя и выходного крутящего момента, конструкции и прочности трансмиссии, передаточного числа, опоры выходного подшипника и конструкции сустава робота.Мы также предлагаем новую дифференциальную планетарную трансмиссию, которая при должной оптимизации способна обеспечивать практически любое передаточное число, и которая, согласно обширным исследованиям авторов, никогда не изучалась в контексте разработки роботизированных шарниров. Однако трансмиссии с дифференциальным приводом были первоначально разработаны для автомобильной промышленности для распределения крутящего момента двигателя [25].

Ссылаясь на ранее связанную работу в Refs.[26] и [27], в этой статье рассматривается подробный проект механизма срабатывания JDS и представлена ​​численная оптимизационная модель для его узла двигатель / трансмиссия. Кроме того, изучаются два тематических исследования, показывающих сравнение с обычным гармоническим приводом и планетарной трансмиссией. По сравнению с космическими приводными системами, которые были опубликованы в литературе, например, в статьях. [27–29], предлагаемая конструкция не только компактна, но и более универсальна благодаря своей инновационной конструкции трансмиссии, которая может обеспечивать любое передаточное число от 1: 1 до 5000: 1 с использованием только двух ступеней и стандартных диаметральных шагов.Кроме того, предлагаемый JDS является самоблокирующимся из-за своего высокого передаточного числа и, как таковой, не требует фиксирующего тормоза двигателя при больших передаточных числах, как в Ref. [27] для сохранения положения нагрузки в случае внезапной потери мощности.

Трансмиссия JDS представляет собой двухступенчатый планетарный редуктор, схематически изображенный на рис. 2. Входом в этот механизм является солнечная шестерня ( N ₂ ), а выходом — коронная шестерня ( N ₅ ).Механизм крепится к земле с помощью зубчатого венца первой ступени ( N ₁ ). Две планеты ( N ₄ , N ₆ ) с обеих стадий жестко связаны и, как таковые, ведут себя как одно твердое тело.

Трансмиссия приводится в движение двигателем с внешним ротором, встроенным в солнечную шестерню, как показано на рис. 3. Набор цилиндрических поверхностей роликов удерживает радиальное положение планетарного ряда, что устраняет необходимость в водиле, планетах, двигателе, и несущие подшипники.Симметрия земля-земля применяется для уравновешивания внутренних моментов рыскания, которые в противном случае действовали бы на планеты из-за пары моментов земля-выход.

Ключ к преимуществу этой концепции в высоком крутящем моменте описан на схемах свободного тела планетарно-планетарной муфты ( N ₄ , N ₆ ), показанных на рис. 4. Шестерни представлены своими шаговые диаметры (PD) для простоты, где D ₁ , D ₂ , D ₄ , D ₅ и D ₆ обозначают шаговые диаметры заземляющая коронная шестерня, солнечная шестерня первой ступени, планетарная передача первой ступени, кольцевая шестерня второй ступени и планетарная шестерня второй ступени, соответственно, и T _в и T _out — это входной и выходной крутящие моменты механизма.

В состоянии равновесия сумма моментов, действующих вокруг мгновенной оси вращения, дает преимущество крутящего момента механизма как

Tout = 2D4D5D2 (D4-D6) Tin

(1)

Уравнение (1) показывает, что выходной крутящий момент обратно пропорционален разнице между диаметрами шага планет ( D ₄ — D ₆ ), так что передаточное число в основном определяется шестернями планет и довольно независимо от размера трансмиссии.Это связано с тем, что входная сила двигателя действует на рычаг момента D ₄ , в то время как выходная сила действует на рычаг гораздо меньшего размера, эквивалентный (D ₄ — D ₆ ) / 2 . В результате этого отношения можно регулировать диаметры шага планет для получения очень высоких передаточных чисел без необходимости добавления дополнительных ступеней. Количество зубьев шестерни, соответствующее таким высоким передаточным числам, обосновано более подробно в гл.2.2 численными методами. Кроме того, как было показано в [5]. [30], что передаточное число привода значительно влияет на величину и распределение кинетической энергии внутри роботов-манипуляторов и может улучшить их пространственную точность за счет уменьшения воздействия их сил инерции. Это еще раз подтверждает важность разработки роботизированных соединений, способных создавать большие диапазоны передаточных чисел по своей конструкции.

Другой ключевой характеристикой этой концепции является использование структурной симметрии для уравновешивания внутренних нагрузок внутри трансмиссии, что в противном случае потребовало бы дополнительных несущих опор и компонентов.Схема свободного тела, показанная на рис. 4, показывает, что силы, действующие на сборку планет, лежат в двух разных плоскостях. Это создает момент рыскания, который имеет тенденцию искажать параллельность и перпендикулярность планет по отношению к их плоскости вращения.

Чтобы противодействовать этому моменту рыскания, выходной каскад помещается между двумя симметричными наземными каскадами таким образом, чтобы выходные планеты находились в состоянии равновесия нагрузки двойного сдвига, как показано на рис.5.

Кроме того, эта новая конфигурация позволяет жестко закрепить выход между двумя наземными конструкциями с помощью дуплексных подшипниковых узлов (например, спина к спине, тандем, лицом к лицу) для получения жесткого выхода JDS при всех типах нагрузок. Поперечные силы реакции грунта обеспечивают поддержку против осевых и радиальных нагрузок, как показано на рис. 6.

JDS соединяется с использованием компонентов двойного назначения, чтобы упростить его сборку и уменьшить количество деталей.Компоненты двойного назначения состоят из цилиндрических поверхностей роликов, прилегающих к компонентам зубчатой ​​передачи. Эти поверхности размещают планетарный блок в радиальном направлении, тем самым устраняя необходимость в обычных водилах планетарной передачи и соответствующих подшипниках, а также сохраняя воздушный зазор между статором и ротором (см. Рис. 3). Поверхности роликов имеют диаметр качения, равный диаметру прилегающей шестерни, чтобы синхронизировать тягу шестерни и движение качения, как показано на рис. 7.

Кроме того, планетарный блок удерживается в осевом направлении за счет упора между плоской поверхностью роликов и коронками зубьев коронной шестерни.Это связано с тем, что диаметр планетарного ролика в радиальном направлении больше меньшего диаметра коронной шестерни. В этой конфигурации действие зубьев шестерни и функции опоры подшипника интегрированы друг с другом, что приводит к очень компактной конструкции JDS. Двигатель состоит из внешнего магнитного ротора и полой пластины статора. Ротор встроен в солнечную шестерню, в то время как статор прикреплен к заземленному компоненту, как показано на рис. 3. В концепции воздушный зазор между статором и ротором поддерживается теми же поверхностями роликов, которые радиально устанавливают и выравнивают оставшиеся планетарный кластер.

Учитывая важность плотности крутящего момента (крутящий момент на вес) в системе совместного привода робота, было проведено исследование численной оптимизации аналитической модели для оценки плотности крутящего момента в диапазоне значений параметров шестерни. Традиционно проектирование зубчатых колес представляет собой итеративный процесс, однако в этой статье мы компьютеризируем конструкцию, решая все решения этой конструкции, которые находятся в пределах заданного выходного диаметра.Чтобы ограничить объем оптимизации, были сделаны следующие проектные допущения:

1. (1)

   Диаметр ротора двигателя почти равен диаметру отверстия солнечной шестерни или меньше его.

2. (2)

   Минимальное количество зубьев на шестернях планетарной передачи составляет 10 (или больше), чтобы избежать подрезания шестерни.

3. (3)

   Крутящий момент двигателя, усиленный передаточным числом, ниже, чем крутящий момент отказа трансмиссии.

4. (4)

   Стандартные диаметральные шаги варьируются от 10 до 96 зубцов / дюйм.

Зная, что планеты должны вращаться на одинаковом радиальном расстоянии от центральной оси, обозначенной цифрой K на рис. 2, можно записать следующее соотношение: Признавая тот факт, что средний диаметр равен количеству зубьев на диаметральном шаге (= N / P ), уравнение.(2) можно переписать с точки зрения количества зубьев и диаметрального шага, как показано в следующем уравнении:

N2P1 + N4P1 = N5P2 − N6P2 = 2K

(3) где P ₁ и P ₂ — диаметральные шаги первой и второй ступеней соответственно, а N ₄ и N ₆ — количество зубьев планетарной шестерни. , с их значениями в диапазоне от 10 зубьев на шестерню до промежуточного произвольного значения (например,г., 30) с шагом 1 зуб. Кроме того, P ₁ и P ₂ должны иметь определенные значения шага, чтобы использовать стандартные зубчатые фрезы. Зная приблизительный диапазон значений для N ₄ , N ₆ , P ₁ и P ₂ , уравнение. (2) можно использовать для определения количества зубьев солнечной шестерни и вторичного кольцевого колеса, обозначенного как N ₂ и N ₅ , как

Параметры, показанные в таблице 1, использовались для заполнения переменных передачи по их возможным комбинациям для радиуса орбиты планет, увеличивающегося с 2 до 5 дюймов с шагом 0.1 дюйм. Допуская изменение радиуса рычага от 1 до 2 дюймов, параметры трансмиссии учитываются не только для разного количества зубьев, но и для физического диаметра трансмиссии.

Используя исчерпывающий поиск с помощью вычислений, в котором исключаются конфигурации передачи, которые имеют нецелые значения для N ₂ и N ₅ , мы получили приблизительно 2,5 × 10 ⁶ решений с отношениями, изменяющимися от -5000: 1 до +5000: 1.Для каждой из этих конфигураций передаточное число решается с использованием следующего уравнения:

ToutTin = 1 + N1N21 − N1N6N4N5

(7) Поскольку геометрию зубьев можно извлечь из диаметральных шагов и количества зубьев, можно выполнить анализ прочности на каждой конфигурации передачи во время вычислительного цикла. Статический анализ сил показывает, что планеты являются самыми слабыми компонентами трансмиссии и поэтому ограничивают максимальный выходной крутящий момент JDS. В частности, механическая мощность передается по трем точкам сетки, как показано на рис.8.

Линейные скорости (скорость прохождения зубьев) и передаточные силы в точках сетки задаются как

Используя скорости и силы по тангажу, можно получить динамические коэффициенты и соответствующие силы разрушения для всех возможных конфигураций трансмиссии.Для этого планетарные напряжения рассчитываются с использованием критериев рейтинга передач Американской ассоциации производителей зубчатых колес (AGMA), включая геометрические, материальные, монтажные и надежные факторы, связанные с каждой передачей. Выходные силы, которые могут вызвать разрушение в трех точках сетки, рассчитываются с использованием контактных и изгибающих напряжений (см. AGMA 2001-DO4). Другие оставшиеся факторы, такие как перегрузка, монтаж, надежность и твердость поверхности, выбираются в соответствии с процессом производства / сборки.Наконец, вычислительный алгоритм возвращает матрицу, в которой каждая строка соответствует одной конфигурации этой конфигурации, а столбцы — ее соответствующие параметры. Репрезентативная выборка решений представлена ​​в таблице 2.

Плотность крутящего момента JDS рассчитывается на основе крутящего момента при отказе и расчетного веса шестерен и двигателя. На рисунке 9 показано соотношение между передаточным числом и плотностью крутящего момента JDS.Каждая точка представляет одну конфигурацию JDS. Отрицательные отношения указывают на обратное направление между входными / выходными движениями трансмиссии.

Поскольку взаимосвязь между передаточным числом и плотностью крутящего момента ограничивается способностью двигателя выдавать достаточный крутящий момент при определенном передаточном числе, решения JDS затем были отфильтрованы с использованием диаметра двигателя (взятого из диаметра отверстия солнечной шестерни) по требуемому двигателю. крутящий момент (крутящий момент отказа JDS в зависимости от передаточного числа).Этот процесс исключает конфигурации JDS с двигателями большего и меньшего размера и оставляет около 460 решений из возможных 2,5 × 10 ⁶ . Эти конфигурации показаны на рис. 10. Классификация двигателей по размерам была оценена в соответствии с данными, предоставленными BEI KIMCO Magnetics, Inc (Сан-Диего, Калифорния). ²

После анализа данных одна комбинация приводов с максимально возможной плотностью крутящего момента с диаметром JDS, равным 4.5 дюймов было выбрано с учетом технологичности системы и использования стандартных компонентов подшипников. Эти характеристики перечислены в Таблице 3. Из Таблицы 3 очевидно, что только небольших различий в диаметрах шага планет (17,65 мм, 17,57 мм) достаточно для получения высокого передаточного числа (1: 900). Для соответствия этим спецификациям было разработано несколько концепций дизайна с использованием, по возможности, стандартных механических компонентов. В предварительной концепции, показанной на рис. 11, шестерня с меньшей шириной торца размещается на более длинном плече момента, чтобы уравновесить момент рыскания, как описано на рис.4.

Следует отметить, что в этих двух ступенях используются несколько разные нормальные диаметральные шагы, так что рабочие диаметры шага планетарных шестерен и зубчатых колес почти, но не в точности равны при высоких передаточных числах. Среднее передаточное число на один оборот на выходе постоянно, так как оно зависит от количества зубьев на шестернях. Точность изготовления влияет на мгновенную ошибку передаточного числа, обычно известную как кинематическая ошибка, которая отвечает за шум и вибрации в коробке передач, и выходит за рамки данной статьи.

Была установлена ​​матрица проектирования между различными концепциями с учетом прочности конструкции и рассеивания тепла, производственных допусков и центровки блока планетарных шестерен. Конечный элемент прочности и термический анализ были выполнены на механизме, чтобы гарантировать производительность в соответствии со спецификациями, изложенными в таблице 3. Окончательная модель автоматизированного проектирования представлена ​​на рисунке 12.Некоторые из основных проблем проектирования, с которыми сталкивается эта концепция, — это точность выравнивания «земля-земля» и рассеивание тепла двигателем. Результаты анализа методом конечных элементов (FEA) подтвердили аналитические прочностные и тепловые модели, а также подтвердили допустимый крутящий момент трансмиссии и теплоотдачу двигателя. Пластиковый макет был разработан с использованием технологии аддитивного производства, чтобы получить практическое представление о конструкции JDS, а инженерная модель показана на рис. 13. Макет успешно подтвердил передаточное число и предоставил практическую обратную связь по конструкции при эксплуатации и сборке механизма до его установки. разработка дорогостоящего металлического варианта системы.

В JDS используется конструкция с двойным заземлением, чтобы удерживать выходное звено через взаимно встречный подшипник. Таким образом, в конструкции используются два тонких угловых шарикоподшипника (толщиной 1/4 дюйма), которые находятся на расстоянии 1,35 дюйма друг от друга, чтобы эффективно выдерживать изгибающие моменты до 847,4 Н · м при статическом коэффициенте безопасности 1,

.

Анализ напряжения скручивания был проведен на центральном валу, который несет половину выходной нагрузки, эквивалентной 135.1 Н · м. Исследование показало максимальное напряжение сдвига 64 МПа в зависимости от геометрии вала (внешний диаметр = 0,9 дюйма, внутренний диаметр = 0,5 дюйма), что эквивалентно коэффициенту безопасности 3,1 для алюминия 6061. Соответствующие результаты FEA показаны на рис. 14. Благодаря конструкции с двойным сдвигом выходной крутящий момент равномерно распределяется между наземными ступенями, что приводит к низким напряжениям во всей удерживающей конструкции.

Другой анализ методом конечных элементов был разработан для оценки прочности шестерен планет, которые являются самыми слабыми компонентами трансмиссии, как показано на рис.15.

По результатам FEA наибольшие напряжения регистрируются в точках контакта и около корней зубьев шестерни. Максимальное расчетное напряжение составляет около 250 МПа. Это дает коэффициент безопасности 1,52 для легированной стали 4150, подвергнутой закалке и отпуску до RC 57-61.

Адаптация исполнительного механизма к плоской роботизированной руке изображена на рис.16. В дополнение к компактным размерам и большому выходному крутящему моменту, цельная конструкция привода поддерживает как одинарные, так и двойные срезные звенья на выходном и заземляющем элементах, соответственно. При установке на звено с двойным срезом жесткость соединения на кручение увеличивается, поскольку он действует параллельно центральному валу. Кроме того, вся электроника обратной связи и связи интегрирована и размещена в сборке JDS.

Конструкция манипулятора робота, показанная на рис.17 обладают как высокой полезной нагрузкой, так и очень компактным профилем, что позволяет стрелке исключительно хорошо работать в мобильных приложениях. Ключевой технологией, позволяющей использовать стрелу, является ее компактная исполнительная система, которая способна обеспечивать высокие крутящие моменты и обеспечивать жесткую конструкцию соединения, позволяя руке манипулировать тяжелыми грузами с ловкостью и точностью.

Универсальный характер предлагаемой конструкции облегчает разработку модульных систем с высокой полезной нагрузкой, которые можно реконфигурировать и адаптировать к текущей задаче.Все эти JDS могут иметь одинаковый компактный стандартный размер, но каждый, в зависимости от передаточного числа, может обеспечивать разную производительность. Этот подход может улучшить современные манипуляции, введя различные модульные соединения, которые можно заменить для различных задач, таких как медленное и точное манипулирование тяжелыми объектами или перемещение более легких объектов со скоростью и маневренностью.

Аналогичным образом, концепция привода JDS может быть полезна при разработке медицинских устройств, таких как протез локтя / руки верхней конечности, как показано на рис.18. В полностью пластиковом или гибридном сочетании пластик-металл JDS мог бы обеспечить эффективный источник легкого срабатывания с батарейным питанием для таких устройств.

Чтобы оценить жизнеспособность этой технологии в космических приложениях, был проведен сравнительный анализ с летным приводом, предоставленным лабораторией реактивного движения НАСА. Стандартный полетный привод содержит двигатель в сборе, соединенный с многоступенчатой ​​планетарной зубчатой ​​передачей, через которую механическая энергия передается между ступенями через держатель рычага, как показано на рис.19.

Из-за этого передаточное число (на ступень) пропорционально радиусу рычага водила по радиусу шага солнечной шестерни. Это накладывает ограничения на радиус шага солнечной шестерни и приводит к подрезанию солнечной шестерни, когда передаточное отношение превышает 8: 1 на ступень. В результате этого ограничения эта компоновка требует наличия нескольких ступеней для достижения высоких соотношений, что приводит к длинным, громоздким и сложным сборкам с большим количеством деталей и большим весом.На рисунке 20 показано сравнение аппаратной архитектуры стандартного полетного актуатора и предлагаемой концепции конструкции.

Очевидно, что предлагаемая конструкция JDS может значительно сократить количество частей системы совместного привода обычного робота, что приведет к созданию более компактных и надежных космических систем. Уменьшение количества деталей тесно связано с повышением надежности и снижением риска отказа, что имеет первостепенное значение в космических полетах.Подробное сравнение показано в Таблице 4.

Сравнительный анализ JDS и гармонических приводов зависит от требований приложения, поскольку гармоники — это единственные передачи с сильно нелинейными жесткостью и трением. Чтобы проиллюстрировать некоторые из основных различий, одна конфигурация JDS сравнивается с гармонической передачей размером 25 с аналогичным выходным крутящим моментом, как показано в таблице 5.Очевидно, что трансмиссия Harmonic Drive превосходит конструкцию JDS во многих категориях, таких как количество деталей и объемная плотность крутящего момента, а также люфт. Однако гармонический привод демонстрирует гораздо большее рассеивание трения по сравнению с JDS из-за его механизма скользящей сетки и ограничивается передаточными числами ниже 1: 320 в основном из-за того, что его передаточное число определяется углом клина профиля его зуба. которое становится слишком узким выше этого отношения. С другой стороны, трансмиссия HD имеет нулевой люфт между валом двигателя и звеном робота, тогда как люфт в JDS в значительной степени определяется классом передач AGMA.Увеличение класса шестерни ужесточает допуски и уменьшает люфт, но не устраняет его.

В случае космического применения, в котором скорость и динамические эффекты менее значительны по сравнению со статическим крутящим моментом, поскольку космические роботы движутся с низкой скоростью, интегрированная концепция JDS может привести к созданию более компактной и более эффективной системы привода по сравнению с системой привода космического робота, которая использует передачу с гармоническим приводом. Это связано с тем, что высокое передаточное число трансмиссии JDS снижает требования к максимальному крутящему моменту двигателя, тем самым позволяя использовать двигатель меньшего размера, который занимает меньше места, потребляет меньше тока и выделяет меньше тепла по сравнению с двигателем. управление трансмиссией с гармонической передачей.Кроме того, поскольку конструкция JDS может поддерживать высокие передаточные числа, она не допускает движения задним ходом и не требует фиксирующего тормоза на валу двигателя при больших передаточных числах, как в случае большинства аппаратных средств космического привода. Кроме того, жесткость JDS, вероятно, будет выше, чем у гармонического привода из-за его жестких компонентов зубчатой ​​передачи, в отличие от гибкости гармонического привода. Увеличение жесткости JDS и плотности крутящего момента может быть достигнуто за счет добавления большего количества планет в сборку JDS. Это стало возможным благодаря его конструкции без носителя, которая ослабляет кинематические ограничения на механизм, чтобы принимать больше планет.Наконец, концепция JDS — это попытка численно оптимизировать систему привода робота, которая состоит из двигателя, трансмиссии и несущей конструкции, тогда как гармонические приводы являются дискретными элементами передачи.

Drivetrain and Framing Возможные конфигурации базы роботов, плюсы и минусы каждой из них. Робототехника скачать

Презентация на тему: «Трансмиссия и каркас. Возможные конфигурации базы робота, плюсы и минусы каждой.Робототехника 101 »- стенограмма презентации:

ins [data-ad-slot = «4502451947»] {display: none! important;}} @media (max-width: 1000 пикселей) {# place_14> ins: not ([data-ad-slot = «4502451947»]) {display: none! important;}} @media (max-width: 1000 пикселей) {# place_14 {width: 250px;}} @media (max-width: 500 пикселей) {# place_14 {width: 120px;}} ]]>

1 Трансмиссия и рама Возможные конфигурации базы робота, плюсы и минусы каждой из них.Робототехника 101

2 Обзор базы робота База робота обычно состоит из трех основных компонентов: — Рама — Трансмиссия — Органы управления Конструкция базы робота — Стандартная рама KOP Гибкая, низкая стоимость, но тяжелая — Тонкий алюминий, спроектированный на заказ успех с этим стилем базы в прошлые годы. Буду использовать этот базовый стиль снова, если игра не требует чего-то другого — преодоление препятствий, открытый фронт для механизма коллекционера и т.

3 Обзор базы робота Робот «Трансмиссия» состоит из нескольких основных компонентов: — Колеса или гусеницы — Двигатель или двигатель — Трансмиссия / Коробка передач — Цепи / Ремни Роботу нужна прочная основа и трансмиссия для: путь — Точно контролируйте, где он находится, чтобы он мог выполнять задачи — Обеспечьте стабильную базу для установки механизма подсчета очков — Легкий доступ к элементам управления и замене батареи — Низкий центр тяжести Правило № 1 — Наш робот никогда не должен опрокидываться

4 Опции колес Тяговые колеса — коэффициент трения близок к 1 — Стандартные колеса AndyMark KOP Низкая стоимость, хорошее сцепление, протектор не заменяется Пластиковая колесная рама может сломаться — Колеса AndyMark Plaction Более высокая стоимость, отличное сцепление, сменный протектор Пластиковая колесная рама может сломаться — Колеса AndyMark Performance Намного более высокая стоимость, отличное сцепление с дорогой, сменный протектор Очень прочные колеса −VEXpro Colson Низкая стоимость, отличное сцепление, протектор не заменяется Очень прочный по низкой цене

5 Варианты колес Нижние тяговые колеса — Многоколесные колеса Низкое боковое трение (ролики), хорошее прямое / обратное тяговое усилие Очень легко толкать робота вокруг — Используется при повороте важнее, чем толкать — Колеса Mecanum Ролики под углом 45 градусов, чтобы робот мог двигаться во всех направлениях Маневренный, но легко управляемый робот Сложно программировать

6 Принципы компоновки трансмиссии Центр тяжести — Концентрация массы и место ее воздействия на вашего робота Центр поворота — Точка, в которой робот будет вращаться вокруг эффективной колесной базы — Колесная база в контакте с землей WB COG COT

7 Варианты осей Консольные боковые опоры «Живой» «Мертвый»

8 Варианты трансмиссии 6-колесный бак с «опущенными» центральными осями — Относительно легко поворачивать и двигаться прямо Может поворачиваться на месте с 2 CIM на каждую сторону — Самый популярный выбор среди команд FRC — Стандартный дизайн для Team 1507

9 Варианты трансмиссии Привод западного побережья (WCD) — Консольные оси — Прямой привод на одно колесо, цепь № 25 на другие ведущие оси — Шестигранные оси — Быстро снимаемые колеса — Сварное трубчатое шасси

10 Варианты трансмиссии Привод с поворотом на 4 колеса — Робот может двигаться во всех направлениях, невероятно маневренный — Очень сложный для проектирования, сборки и программирования — Для разработки потребуется межсезонье, если бы мы хотели реализовать этот вариант

11 Варианты трансмиссии Всенаправленный привод на 4 колеса -Колеса под углом 45 градусов в углах шасси -Очень маневренность -Потеря толкающего усилия во всех направлениях по сравнению с приводом от танкаКиви-привод танковый привод

12 Опции трансмиссии Mecanum Drive — Колеса расположены в той же ориентации, что и 4WD — Использует векторы силы от колесных роликов для трансляции — Дорого — Достаточно легко построить с колесами COT — Трудно эффективно программировать — Требуется много обучения водителей

13 Шестиколесный механизм крепления базы робота Мотор колеса Редуктор Мотор Редуктор Колеса с высоким тяговым усилием Двигатели CIM Ремни или цепи: передача мощности на колеса Трансмиссия

14 Функция коробки передач Коробка передач Мотор колеса Односкоростная коробка передач Стандартное передаточное отношение: 12: 1 Крутящий момент от двигателя увеличен на 12 раз Скорость от двигателя уменьшен 12X Функция коробки передач: преобразование скорости двигателя в крутящий момент колеса через серию передач 2-скоростной редуктор с переключением скоростей Низкая передача = 6: 1 передаточное число для толкания Высокая передача = передаточное отношение 24: 1 для скорости Пневматика, используемая для переключения передач

15 Демо-версия Team 1507 Base и Drivetrain CAD прошлогоднего робота AndyMark Scavenger Hunt

Робототехника: факты (Научный путь: Общественное телевидение Айдахо)

См. 10 основных вопросов

Что такое роботы?

Робот происходит от чешского слова «робот», что означает «принудительный труд или труд».«Сегодня мы используем слово« робот »для обозначения любой созданной человеком машины, которая может выполнять работу или другие действия, обычно выполняемые людьми, автоматически или с помощью дистанционного управления. Робототехника — это наука и исследование роботов.

Что делают роботы?

Представьте, что ваша работа заключалась в закручивании одного винта на тостере. И вы делали это снова и снова на тостере за тостером, день за днем, в течение недель, месяцев или лет. Такую работу лучше выполняют роботы, чем люди.Большинство роботов сегодня используются для выполнения повторяющихся действий или работ, которые считаются слишком опасными для человека. Робот идеально подходит для входа в здание, в котором есть бомба. Роботы также используются на заводах для создания таких вещей, как автомобили, шоколадные батончики и электроника. Роботы теперь используются в медицине, в военной тактике, для поиска подводных объектов и исследования других планет. Робототехника помогла людям, потерявшим руки или ноги. Роботы — отличный инструмент для помощи человечеству.

Краткая история

Роботы кажутся современным изобретением, но на самом деле данные свидетельствуют о том, что автоматизация была создана для всего, от игрушек до деталей для религиозных церемоний в Древней Греции и Риме.Леонардо да Винчи набросал планы робота-гуманоида в конце 1400-х годов. Жак де Вокансон был известен в 18 веке своей автоматизированной фигурой человека, игравшей на флейте, и уткой, которая могла взмахивать крыльями. Многие автоматизированные изобретения, которые могли вести себя аналогично человеку, были задокументированы на протяжении всей истории. Большинство из них были созданы в основном для развлекательных целей. Писатели-фантасты с большим успехом писали о роботах во всевозможных ситуациях, а это означало, что робот был частью повседневного разговора и воображения.В 1956 году Джордж Девол и Джозеф Энгельбергер основали первую в мире компанию по производству роботов. К 1960-м годам на автомобильном заводе General Motors в Нью-Джерси были внедрены роботы для перемещения автомобильных деталей. Роботы продолжали развиваться, и теперь их можно найти в домах в качестве игрушек, пылесосов и программируемых домашних животных. Сегодня роботы являются частью многих сфер промышленности, медицины, науки, освоения космоса, строительства, упаковки пищевых продуктов и даже используются для выполнения хирургических операций. Ватсон, робот с искусственным интеллектом от IBM, победил игроков-людей в эпизоде ​​Jeopardy.

Так зачем использовать роботов?

Причина, по которой используются роботы, заключается в том, что их часто дешевле использовать, чем людей, роботам легче выполнять некоторые работы, а иногда это единственный возможный способ выполнить некоторые задачи! Роботы могут исследовать внутренние газовые баллоны, вулканы, путешествовать по поверхности Марса или в других местах, слишком опасных для людей, в местах с экстремальными температурами или загрязненной окружающей средой. Роботы могут делать одно и то же снова и снова, не скукая.Они могут сверлить, сваривать, красить, обращаться с опасными материалами, а в некоторых ситуациях роботы намного точнее людей & dash; что может сократить производственные затраты, ошибки или опасности. Роботы никогда не болеют, им не нужно спать, им не нужна еда, им не нужно брать выходной, и, что самое главное, они никогда не жалуются! Использование роботов дает много преимуществ.

Части робота

Роботы могут быть изготовлены из различных материалов, включая металлы и пластмассы.Большинство роботов состоит из 3 основных частей:

1. Контроллер и приборная панель; также известный как «мозг», которым управляет компьютерная программа. Часто программа очень подробна, поскольку она дает команды движущимся частям робота, которым они должны следовать.
2. Механические детали и приборная панель; двигатели, поршни, захваты, колеса и шестерни, которые заставляют робота двигаться, хватать, поворачивать и поднимать. Эти части обычно питаются от воздуха, воды или электричества.
3. Датчики и приборная панель; чтобы рассказать роботу о своем окружении.Датчики позволяют роботу определять размеры, формы, расстояние между объектами, направление и другие отношения и свойства веществ. Многие роботы могут даже определить величину давления, которое необходимо приложить, чтобы схватить предмет, не раздавливая его.

Все эти части работают вместе, чтобы контролировать работу робота.

Нанороботы

Нанороботы или наноботы — это роботы, уменьшенные до микроскопических размеров, чтобы помещать их в очень маленькие пространства для выполнения определенной функции.В настоящее время наноботы все еще находятся в стадии разработки. Будущие нанороботы могут быть помещены в кровоток для выполнения хирургических процедур, которые являются слишком деликатными или слишком сложными для стандартной хирургии. Наноботы могут бороться с бактериями, отслеживая и уничтожая каждую бактериальную клетку, или могут восстанавливать отдельные клетки органов в организме.

Представьте, если бы нанобот мог нацеливаться на раковые клетки и уничтожать их, не касаясь соседних здоровых клеток. Наноботы, вероятно, будут иметь на борту лекарства и хирургические инструменты.Им нужно будет уметь перемещаться по человеческому телу, а затем тоже находить выход. Наноботов можно использовать и в других ситуациях. Крошечные механизмы и инструменты нанороботов могут позволить создавать объекты мельчайших размеров. Некоторые вещи, которые мы только воображаем в научной фантастике, однажды могут стать реальностью. Может быть, однажды вы станете ученым, который будет работать с нанороботами.

Искусственный интеллект

Искусственный интеллект также известен как машинный интеллект или сокращенно ИИ.Некоторым компьютерам и роботам была предоставлена ​​возможность вести себя как человек. Программное обеспечение для распознавания лиц, сложное программное обеспечение для планирования или компьютерные игры, которые дают игрокам ответ на основе действий игроков, — все это формы искусственного интеллекта. Одно время целью ИИ было воссоздать интеллект человека. В настоящее время интеллект насекомых находится в центре внимания исследований и разработок, потому что насекомых и их поведение легче подражать. Наноботы могут основываться на поведении насекомых, работая стаями вместе, чтобы выполнять определенную функцию.

Некоторым роботам и компьютерам была предоставлена ​​возможность учиться и использовать информацию из предыдущих действий для принятия будущих решений. Робот, заполняющий коробку куки-файлами, может «подсчитать» количество куки-файлов в коробке, или компьютер может определить интенсивность движения на улице, чтобы вычислить, когда нужно изменить свет. Эта наука находится на начальной стадии, но разрабатываются роботы, которые могут принимать решения, чтобы подавать еду, переводить слова с одного языка на другой и получать информацию из внешних источников для решения проблем.

Ограничения для роботов

В отличие от фильмов, роботы не могут думать или принимать решения; они всего лишь инструменты, которые помогают нам добиваться результатов. Роботы — это машины с запрограммированными движениями, которые позволяют им двигаться в определенных направлениях или последовательностях. Искусственный интеллект дал роботам больше возможностей обрабатывать информацию и «учиться». Но они по-прежнему ограничены информацией, которую им дают, и функциями, которые им поручено выполнять.

45 Бесспорные преимущества и недостатки роботов — мудрые, здоровые и богатые

5.У них нет эмоций

Роботы тоже ничего не чувствуют.

Это машины — хитроумные куски металла с шестеренками и приспособлениями, поддерживающими их «живучесть». Но они никогда не могли почувствовать эмоции, которые позволили бы им сопереживать или относиться к тому, что мы переживаем.

Никогда нельзя сесть и поговорить по душам с роботом.

Конечно, если программирование будет достаточно развитым, они смогут говорить правильные вещи, реагировать на определенные сигналы и соответствующим образом реагировать в данной ситуации.

Но это было бы неправдой! На самом деле они бы ничего не почувствовали под поверхностью.

6. Они влияют на взаимодействие с людьми

Взаимодействие с людьми пострадает, поскольку роботы становятся все более важной частью жизни.

Рост мобильных телефонов уже начал этот скользкий путь. Просто посмотрите вокруг себя в любом общественном месте, и вы увидите массу людей, уставившихся в свои экраны.

Мы больше связаны через Интернет, чем когда-либо прежде, но при этом стали более изолированными, одинокими и подавленными.Мы рискуем забыть, что означает реальное, реальное человеческое взаимодействие.

Есть все основания полагать, что ситуация будет ухудшаться, поскольку роботы будут играть все большую роль в повседневной жизни.

7. Для их настройки требуется опыт

Попросите меня запрограммировать робота, и я не пойму, с чего начать.

Буквально пшик.

В будущем это может стать обычным навыком. Но на данный момент программирование и настройка роботов / компьютеров для любой конкретной задачи по-прежнему требует особого опыта.

Таким образом, власть в руках ограниченного числа квалифицированных специалистов по всему миру.

8. Они дороги в установке и эксплуатации

Владельцы бизнеса, желающие установить роботов на своих заводах / предприятиях, сталкиваются со значительными первоначальными затратами.

В конце концов, роботы недешевы, особенно если они высокотехнологичны, первоклассны и необходимы для конкретной задачи. Это может оказать серьезное финансовое давление на организацию.

Благодаря электричеству и рабочей силе, необходимым для поддержания роботов в рабочем состоянии, эксплуатационные расходы также высоки.

Вы должны надеяться, что увеличение выпуска оправдывает первоначальные вложения.

9. Они означают, что персонал нуждается в переподготовке

Переход от рабочей силы к силе роботов не всегда приводит к сокращению рабочих мест для сотрудников.

Иногда требуется просто перераспределить обязанности по управлению привлеченными роботами. Однако, чтобы это произошло, сотрудники должны пройти значительную переподготовку и повышение квалификации.

10. Они вызовут возможное разделение по классам

Дорогие товары / услуги доступны только тем людям, которые могут себе их позволить.

До тех пор, пока роботы не станут массовыми, маловероятно, что обычные люди смогут покупать их и получать вознаграждение, которое они могут предложить. Они будут резервом самых богатых людей общества, которые получат еще одно преимущество перед рабочим классом.

Если роботов можно будет использовать для увеличения благосостояния людей, то разрыв между богатыми и бедными только увеличится.

11. У них возникают дорогостоящие неисправности и ремонт.

Другая финансовая проблема, связанная с роботами, связана с любыми возникающими неисправностями и проблемами.

Все, от материалов до инженеров, необходимых для их ремонта, может быть дорогостоящим. Добавьте сюда стоимость простоя, и вы получите значительные суммы денег.

Это плохая новость для владельцев бизнеса, пытающихся окупить капиталовложения.

12. Они вызывают проблемы с кибербезопасностью

Роботы открывают дверь и к ряду проблем кибербезопасности.

Даже сегодня рост количества компьютеров оставляет множество организаций и частных лиц уязвимыми для атак.Взломы, программы-вымогатели и кража личных данных — все это потенциальные опасности.

Теперь перенесемся на несколько десятилетий вперед, во времена, когда роботы стали повседневной частью жизни.

Они могут помогать по дому, заботиться о благополучии людей и выполнять любое количество ключевых задач. Представьте, если бы кто-то взломал их систему и запрограммировал их «плохо себя вести».

Возможные последствия могут быть очень серьезными.

13. Они представляют потенциальную физическую опасность из-за неисправностей

Люди нередко работают в непосредственной близости с роботами.

Меньше всего вам нужно, чтобы неисправность заставляла робота делать что-то опасное.

Это большие тяжелые куски металла, обладающие огромной мощностью. Сломанному роботу не потребуется много времени, чтобы нанести серьезный ущерб стоящему рядом с ним скромному человеку.

FRC | Команда 254

Сегодня команды со всей страны собрались, чтобы принять участие в соревнованиях команды 254 Chezy Champs Aerial Assist. После тяжелой работы в пятницу по настройке поля и переездов команд, устанавливающих свои пит-стопы и роботов, мы готовы начать день соревнований!

Предсоревновательная суета

Обожаю запах роботов по утрам.Начиная с 8 часов утра, командам разрешили выйти на боксы, чтобы начать модификацию и подготовку своих роботов, и команды вошли в спортзал Беллармин, чтобы застолбить места на трибунах. И примерно через полчаса Shockwave был выпущен и испытан в полевых условиях.

Shockwave для публики

В 9:30 началась церемония открытия, на которой мы представили нашего ведущего и диктора игры Картика Канагасабапати и Пола Копиоли.

Прокачка перед игрой

После того, как все команды заняли места на трибунах, а соревнующиеся роботы были наготове, в 10 утра начался первый матч!

Начало первого матча в автономном режиме

После матча 3 Shockwave решила выйти на поле, чтобы посоревноваться с Картиком

УДАРНАЯ ВОЛНА НА СВОБОДУ!

После первого матча решил прогуляться по объектам.Сразу за ареной находился сувенирный магазин CC, где продавались футболки, солнцезащитные очки и прочая атрибутика.

Две 254 мамы на стойке с подарками

Мне стало известно, что другие предметы, такие как рубашки с кнопками, рубашки добровольцев и даже лица EJ в натуральную величину (для настоящих фанатов EJ), были доступны по предзаказу.

Член команды 254, Майкл Рамстад, демонстрирующий свою гордость с лицом EJ в натуральную величину

Рядом с сувенирной лавкой были официальные трофеи Chezy Champs, в том числе широко желанная золотая корн-дог для демонстрации GP на протяжении всего турнира.

Славный золотой корн-дог и другие трофеи

Наконец, я направился к пит-зоне в Ликкардо, чтобы проверить некоторые другие команды. За административным столом, которым руководил прославленный президент 254 Эндрю Торранс, я зарегистрировался как волонтер CC и надел свои супер защитные очки.

Персонал, окружающий нашего замечательного студенческого лидера Эндрю Торранса

Первой командой, с которой я столкнулся в боксах, была Buchanan Bird Brains, команда 1671. Несколько участников были готовы ответить на мои вопросы о турнире и своей команде:

Q: Где находится ваша команда?

A: Наша команда базируется в Кловисе, Калифорния.Это как младший брат Фресно.

Q: Как зовут вашего робота?

A: Нашего робота зовут «Док 10», потому что Док Бьюкенен является основателем средней школы нашей команды, и 10, потому что команда 1671 участвует в соревнованиях уже десятый год.

Q: Что для вас означает FRC?

A: FRC — это как семья, о которой вы даже не подозревали, и, оказавшись в семье FRC, вы никогда не захотите уезжать.

В: Что вы думаете о кампусе Беллармин?

A: Архитектура красивая, если честно, похоже на кампус колледжа.

После интервью с Bird Brains я решил поговорить с некоторыми командами на другом конце ямы. Через несколько минут я обнаружил, что яма Team 4201 открыта для посетителей!

Я (в синей рубашке) делаю заметки во время интервью с членом команды 4201

Q: Где находится ваша команда?

A: Наша команда базируется в Хоторне, Калифорния, недалеко от Лос-Анджелеса.

Q: Как зовут вашего робота?

A: Имя нашего робота — #straightflexin.# Тоже является частью имени! И это невозможно объяснить.

Q: Что для вас означает FRC?

A: Поскольку в нашей школе действительно нет спортивных команд, это наш школьный вид спорта. Как я раньше играл в хоккей, но хоккейной команды не было. И FRC — это как инженерная версия университетского спорта. Так что для меня это стало заменой игре в команде в старшей школе. На самом деле это просто лучшая вещь на свете.

В: Что вы думаете о кампусе?

A: Кампус потрясающий, нам очень нравятся ваши медные трубы.Вода такая чистая!

Следующее интервью было с командой 696, выключатели:

Q: Где находится ваша команда?

A: Наша команда базируется в Ла-Кресента в округе Лос-Анджелес, немного севернее Лос-Анджелеса.

Q: Как зовут вашего робота?

A: Имя нашего робота — Snapdragon. На самом деле у нас есть два робота: один, который мы используем для соревнований, называется Snapdragon, а тренировочный бот мы называем «Snapdragon вверх ногами».

Q: Что для вас означает FRC?

A: FRC — это одна большая семья, которая помогает вам оставаться на связи с людьми, которые разделяют ваши интересы.

В: Что вы думаете о кампусе Беллармин?

О, это средняя школа? Я серьезно думал, что мы учимся в колледже. Вау, он действительно большой.

После интервью с командой 399 я решил пообедать в местных фургонах с едой. Снаружи у нас были грузовики с едой, «палочки» и «совки», а внутри продавцы еды продавали все, от кексов до пиццы.

Джаред, должно быть, так гордится

После короткого перерыва на еду / дневного сна в поле я вернулся на арену, чтобы убедиться, что все в порядке.Все шло очень гладко, и казалось, что все команды развлекаются. Ни одно из нашего оборудования не взорвалось, не было электрических возгораний, и ни один из игровых серверов не сломался. Я бы сказал, что это успех!

Мне было очень весело встречаться и разговаривать со всеми разными командами, и я надеюсь, что гостевые команды получили такое же удовольствие, соревнуясь и наблюдая за матчами, как и мы. Спасибо всем командам, которые пришли, и тем, кто поддержал нас, наблюдая за событием в прямом эфире на Twitch.

Вперед!

Как выбрать подходящий для вашего приложения

Выбор правильного двигателя имеет решающее значение для эффективности и производительности ваших приложений управления движением. Может быть сложно выбрать между серводвигателями и шаговыми двигателями, поскольку существует множество факторов: стоимость, крутящий момент, эффективность, скорость, схема и многое другое.

Это помогает сначала понять, что отличает эти двигатели и какие преимущества и недостатки каждый дает. Затем вы можете согласовать возможности двигателя с потребностями вашего приложения.

Различия в серводвигателях и шаговых двигателях для приложений управления движением

Основное различие между этими двигателями заключается в общем количестве полюсов. Шаговые двигатели имеют большое количество полюсов, обычно от 50 до 100. Серводвигатели имеют небольшое количество полюсов — от 4 до 12.

Эта разница в количестве полюсов означает, что шаговые двигатели двигаются постепенно с постоянным импульсом в замкнутой системе. Серводвигателям требуется энкодер для регулировки импульсов для управления положением.

Шаговые двигатели в управлении движением: за и против

Шаговые двигатели

благодаря большому количеству полюсов обеспечивают точное управление приводом для приложений управления движением. У них высокий крутящий момент на низких скоростях, они относительно недороги и широко доступны.

Однако у шаговых двигателей

есть ограничения. На высоких скоростях они теряют почти весь свой крутящий момент, иногда до 80%. Они производят высокие уровни вибрации и склонны к проблемам с резонансом. Шаговые двигатели также выделяют большое количество тепла, что может быть проблемой в некоторых приложениях.

Сервомоторы

в управлении движением: за и против

Основным преимуществом серводвигателей является то, что они обеспечивают высокий крутящий момент на высокой скорости, чего не могут сделать шаговые двигатели. Они также работают с КПД 80–90%. Серводвигатели могут работать в приводе переменного или постоянного тока и не испытывают проблем с вибрацией или резонансом.

Серводвигатели

имеют много преимуществ, но основным недостатком является то, что они дороже шаговых двигателей. Добавьте к этому стоимость кодировщика и часто коробки передач, и вся система может стать довольно дорогостоящей.