Как менять масло в роботе, роботизированной коробке − Советы

Роботизированная коробка передач – это, по сути, МКПП, в которой автоматизированы функции выключения сцепления и переключения скоростей за счет использования ЭБУ (электронного блока управления) и исполнительных устройств – сервоприводов, гидроприводов и др. При этом порядок техобслуживания РКПП существенно отличается от правил ТО обычной «механики». Как менять масло в коробке-роботе, и как часто нужно выполнять эту процедуру?

Как проверить состояние масла в роботе

Чтобы оценить состояние смазочной жидкости в роботизированной коробке передач, используют разные способы. Качество масла можно определить, например, по цвету, точнее, по оттенку. Если материал светлый и прозрачный, можно продолжать его использовать. Если же масло мутное, а тем более – содержит мелкие частицы в виде продуктов износа, его лучше поменять. Еще один повод обновить смазочную жидкость – запах гари, который свидетельствует о многократных случаях ее перегрева.

Особенности эксплуатации, влияющие на интервал замены

В зависимости от особенностей конструкции РКПП может быть одного из типов: AMT (автоматизированная механическая трансмиссия) или DSG – с одним или двумя пакетами сцепления соответственно. Коробки DSG в свою очередь делятся на оснащенные «сухим» и «мокрым» сцеплением. Во втором случае диски механизма погружены в трансмиссионное масло. Именно преселективные коробки с двухдисковым сцеплением отличаются довольно быстрой изнашиваемостью как самих дисков, так и сервомеханизмов, гидроприводов, гидроблока и т. д. Продлить жизнь этим деталям и механизмам можно регулярной своевременной заменой смазочной жидкости. Это необходимо делать, даже если в руководстве к роботизированной коробке утверждается, что она необслуживаемая. При этом на периодичность проведения такой процедуры могут оказывать влияние условия эксплуатации. Агрессивная езда, передвижение по бездорожью, буксир прицепа, перевозка тяжелых грузов сокращают интервал замены на 20–40 %.

Какое масло использовать для роботизированной коробки

Лучшим маслом для роботизированной коробки всегда является указанный в технической документации тип жидкости. Если нет возможности залить смазочный материал, рекомендованный производителем, можно вместо него использовать продукт с близкими характеристиками от надежного производителя, например, из каталога ROLF Lubricants.

Когда нужно менять масло

Смазочную жидкость в роботах с одним пакетом сцепления рекомендуется менять максимум через 80 тысяч км пробега. В преселективных коробках с двойным сцеплением (например, DSG) масло меняют через каждые 60–70 тысяч км проделанного пути для «сухой» версии и через 50–60 тыс. километров – для «мокрой». Если же автомобиль с РКПП эксплуатируется в неблагоприятных условиях (перечисленных выше), сроки замены будут еще короче. Например, для коробки с одним сцеплением, установленной на автомобиль, водитель которого предпочитает агрессивную манеру вождения, интервал замены масла составит в среднем: 80 – 80 х 0,3 = 56 тысяч км пробега.

Пошаговая инструкция

Частичная замена

При частичном обновлении отработанная жидкость удаляется только из картера через сливное отверстие. От трети до половины смазочного материала остается при этом в коробке. Для выполнения процедуры необходимо:

1. Прогреть РКПП, проехав на автомобиле 10–15 км;
2. Установить машину над смотровой ямой или поднять на подъемнике для получения доступа к коробке;
3. Снять защиту ДВС;
4. Открутить пробки сливного и заливного отверстий и собрать отработку в заранее подготовленную емкость;
5. Закрутить пробку сливного отверстия и долить масло до требуемого уровня (пока не начнет выливаться). Поставить на место защиту ДВС.

Полная замена

Для выполнения полной замены смазочной жидкости в РКПП используется специальная установка, которую подключают к магистралям гидросистемы коробки. Под действием высокого давления старое масло вытесняется из агрегата и заменяется новым. За процессом замены можно наблюдать через смотровые окошки: поток темной и грязной массы постепенно сменяется чистой и прозрачной жидкостью. При этом потребуется немного больше смазочного материала: если заправочный объем составляет, к примеру, 9 литров, то на полную замену уйдет 10–11 л. Выполнять такую процедуру лучше после консультации со специалистом, т. к. в некоторых случаях она может негативно отразиться на работе трансмиссии. Это связано с тем, что, обладая более высокой моющей способностью, новое масло может засорить гидросистему продуктами износа, пребывавшими ранее в состоянии покоя.

На заводе в Врхлаби КПП будет собирать робот-помощник

​​ Инновационный робот легкой конструкции будет ассистировать инженерам на этапе установки поршня цилиндра переключения передач. Впервые сотрудники предприятия ŠKODA и роботы будут совместно выполнять задачи, требующие ювелирной точности. Этап установки поршня цилиндра переключения передач, который теперь будет осуществляться при участии нового робота-манипулятора, требует наиболее пристального внимания в процессе сборки трансмиссий. Сотрудники завода чешской марки в Врхлаби смогут выполнять эту операцию более аккуратно и безопасно благодаря роботу легкой конструкции LBR iiwa (Intelligent Industrial Work Assistant) от компании KUKA. Точностью и гибкостью в выполнении работы LBR обязан своим техническим манипуляционным возможностям и небольшой массе в 23,9 кг. «Инновационный робот легкой конструкции станет полезным нововведением в выпуске коробок передач на заводе в Врхлаби, – отмечает Михаэль Оэльеклаус (Michael Oeljeklaus), член Совета директоров ŠKODA AUTO, ответственный за производство и логистику. – Робот облегчит непростой этап сборки и сделает его более безопасным для рабочих. Мы добиваемся прогресса на пути к автоматизации нашего предприятия. Благодаря новому роботу производство на заводе в Врхлаби станет значительно более централизованным». Высокочувствительные сенсоры на каждой из семи осей робота позволяют ему устанавливать поршни цилиндра переключения передач с высочайшей точностью. Датчики также фиксируют малейшую возможность контакта с рабочим для обеспечения максимального уровня безопасности. Внедрение робота-манипулятора стало частью текущего процесса модернизации завода ŠKODA в Врхлаби. На предприятии марки выпускаются современные семиступенчатые коробки передач DQ 200 с двойным сцеплением, используемые с 2012 года как в автомобилях ŠKODA, так и моделях других марок концерна. На данный момент чешский бренд совместно с Volkswagen Group инвестировал около 220 млн евро в локальное производство трансмиссий DSG. В настоящее время ŠKODA расширяет производственные мощности площадки. К марту 2016 года ежедневный объем выпуска трансмиссий DQ 200 возрастет с 1 500 до 2 000 единиц. Чешский автопроизводитель инвестирует 25 млн евро для достижения этой цели. Уже в 2014 году объемы производства увеличились с 1 000 до 1 500 коробок DSG​ в день. На сегодняшний день на заводе марки было выпущено около 910 000 коробок передач DQ 200. На производстве трансмиссий в Врхлаби занято около 1 000 сотрудников, что делает ŠKODA одним из крупнейших и важнейших работодателей в регионе.

Чем отличается коробка автомат от робота и что такое робот

Современные автомобили оборудуются разными типами коробок передач и потребителю особенно при покупке своей первой машины бывает тяжело сделать правильный выбор среди этого разнообразия трансмиссий.

Поэтому в этой статье попробуем понять, чем отличается коробка автомат от робота, именно этот вопрос волнует многих будущих автовладельцев.

Отличие робота от автомата

Коробка автомат. Как вы знаете, в состав автоматической коробки передач входят два основных узла — это гидротрансформатор и редуктор. Гидротрансформатор обеспечивает плавное и безрывковое переключение передач, по сути, он работает вместо сцепления, которое есть на машинах с механической коробкой передач.

Редуктор автомата состоит из определённого набора шестерёнок, они находятся в зацеплении и образуют несколько ступеней: 4, 5, 6 и даже 8.

Из-за особенностей конструкции, автоматическая коробка передач исходя от оборотов мотора и нагнетания масляного давления сама переключает ступени (скорости), без вмешательства водителя. Благодаря такому переключению скоростей, электроника используется по минимуму.

КПП робот что это? Если сказать просто, то на механическую коробку передач поставили блок управления, который состоит из гидропривода и сервопривода (электронный узел). Вот этот блок, без вмешательства человека, заведуют сцеплением и переключением передач.

Коробка робот

Принцип работы робота как у механики, только всё происходит автоматически — гидравлика с электронным управлением всё сделает сама.

Плюсы и минусы автомата и робота

Чтобы лучше понять, чем отличается автоматическая коробка передач от роботизированной, давайте рассмотрим их эксплуатационные характеристики.

1. АКПП значительно снизила нагрузку на водителя при управлении автомобилем, особенно это заметно при движении в городских условиях. Современные автоматические коробки передач (адаптивные) способны даже подстраиваться под каждого водителя, под его стиль езды. Также, автомату свойственно мягкое и незаметное переключение скоростей.

Есть у автоматической коробки передач и минусы — это повышенный расход топлива, особенно в городе и ремонт автомата, который иногда случается, выльется в приличную сумму.

2. Робот относится к механике, значит обслуживание и ремонт будет дешевле, чем у автомата. Расход топлива у автомобиля с коробкой роботом приравнивается к МКПП, а в условиях города даже ниже, что не может не радовать. Ещё, роботы кушают масла по меньше, чем автоматы.

Роботы передают крутящий момент от мотора к колёсам автомобиля без существенных потерь, чего не скажешь об автомате. Большой плюс роботизированной коробки в том, что она поддерживает ручное переключение скоростей, чего нет у многих автоматов.

Есть у робота и минусы — это медленное переключение скоростей и толчки с рывками в работе коробки, это случается довольно часто, если водитель очень сильно давит на педаль газа. Также, в городской черте во время стоянок необходимо рычаг селектора ставить в положение «нейтраль».

А зачем так делать, можете узнать в этом видео, где рассказано о коробке робот.

Подведём итоги, чем отличается автомат от робота:

• робот — это механическая коробка передач с блоком управления, автомату присуща своя конструкция;
• при переключениях передач автомат выигрывает у робота по скорости и плавности переключений;
• у робота есть ручное переключение, а у многих автоматов подобная функция отсутствует;
• коробка робот потребляет топлива и масла меньше, чем автомат;
• обслуживание и ремонт роботизированной коробки дешевле, чем автоматической коробки.

Заключение. Моё мнение: робот — это тёмная лошадка, от которой можно ожидать неприятных сюрпризов. Я выбираю автомат, он изучен и предсказуем в работе, тем более, новые автоматические коробки с большим набором передач приближаются уже по расходу топлива к механике и также, эти автоматы могут подстраиваться под каждого водителя.

Кто не согласен с моей точкой зрения, может поделиться в комментариях.

Загрузка…

Как правильно ездить на роботе Тойота Королла

Коробка-робот, или роботизированная КПП Тойота Королла есть не что иное, как механическая КПП с автоматизированными функциями включения муфты сцепления и переключения передач. Водитель при езде с роботизированной коробкой передач создаёт лишь входные сигналы для движения с желаемой скоростью, а коробкой передач управляет электронная алгоритмическая система.

Робот-КПП удачно соединяет в себе функции автоматической КПП, которая характеризуется комфортом езды и экономичность по расходу топлива механической коробки. Автопроизводители ведущих мировых фирм массово устанавливают на свои автомобили роботизированные КПП. И это делается на всём спектре моделей, а не только в премиум-классе.

Устройство коробки-робота Тойота Королла

Конструкции КПП-робота на разных моделях Тойота не одинаково, одинаков лишь принцип – в её устройстве заложены механическая коробка с системой управления передачами и муфтой сцепления.

Сцепление в КПП Тойоты Королла фрикционного вида.

Важным нововведением здесь является устройство двойного сцепления, благодаря которому крутящий момент передаётся непрерывным путём, разрыв мощности в этой схеме исключён.

Обычно при конструировании коробки-робота используются уже существующие для этой модели Тойота Королла КПП. Заменяются лишь узлы управления. Роботизированная коробка переключения передач имеет электрический привод с сервомеханизмом, в который входит электродвигатель механической передачей.

Для электрического привода характерна низкая скорость действия управляющего механизма (0,3 – 0,5 секунды), поэтому и устанавливаются такие блоки на бюджетные модели. Спортивные же роботизированные коробки имеют гидравлический привод, у которого скорость переключения очень высокая – 0,05 секунды.

Управление коробкой-роботом

Электронная систему управления коробкой-роботом основана на датчиках и исполнительных механизмах. Датчики на входе контролируют:

• частоту вращения вала на входе в КПП и на выходе из неё;
• положение селектора передач;
• положение вилок переключения;
• температуру масла в коробке.

Вся собранная информация передаётся в управляющий блок, где на основе показаний датчиков создаются управляющие сигналы для работы механизмов исполнения. Всем этим руководит специальная программа. Система АВS и система управления двигателем также связаны с электронным блоком. Для правильной работы зимой необходим предварительный прогрев КПП.

Принцип работы коробки-робота

Есть два режима работы роботизированной коробки Тойота Королла:

• полуавтоматический;
• автоматический.

При работе в автоматическом варианте алгоритм управления коробкой реализуется электронным блоком на основе сигналов входных датчиков. Это происходит с помощью механизма исполнения. А вот в полуавтоматическом режиме коробка-робот позволяет делать переключение с низшей передачи на высшую рычагом селектора передач и переключателей, расположенных под рулём.

По этой причине часто в различной литературе роботизированную коробку иначе называют секвентальной КПП (последовательной).

Робот или автомат?

При покупке автомобиля главным фактором является его КПП. А именно – автомат, вариатор или робот. И здесь покупателя начинают одолевать сомнения – что же лучше? Ведь роботы и вариаторы начали появляться сравнительно не очень давно, вслед за автоматами. И, хотя главные характеристики этих устройств уже известны, автолюбители опасаются всяких неожиданностей.

Самое распространённое мнение – это то, что гораздо лучше коробка – автомат. И это мнение насчёт автомата самое распространённое.

Попробуем разобраться в недостатках и преимуществах этих видов трансмиссий.

Достоинства роботизированных коробок переключения передач перед автоматом:

• невысоких расход топлива при движении;
• невысокая цена коробки и её обслуживания.

Недостатки роботизированных коробок:

• низкая скорость переключения передач по сравнению с автоматом;
• не всегда удовлетворительная плавность движения при переключении;
• необходимость прогрева перед началом движения зимой.

Возможные проблемы с КПП-роботом Тoyota Сorolla

Автомобили Тойота Королла могут оснащаться КПП – роботом типа MULTI-MODE. Чаще всего при ремонте владельцы таких моделей жалуются на то, что прямо на ходу включается нейтраль, и при этом начинает сигнализировать индикатор неисправности.

И пока не выключишь зажигание и не запустишь двигатель снова, машина не движется ни взад, ни вперед. Жалеют о том, что на машине стоит не автомат. Необходимость в ремонте возникает обычно вследствие износа выжимного подшипника сцепления.

При ремонте достаточно поменять комплект сцепления, и всё снова становится работоспособным.

Другая неисправность и причина ремонта – автомобиль Тoyota Сorolla при трогании с места движется рывками. Чаще всего это связано с выходом из строя исполнительного механизма сцепления. Для ремонта достаточно штатного комплекта для ремонта актуатора.

В качестве профилактики выхода из строя коробок-роботов на страницах литературы советуется зимой перед началом движения выполнить прогрев масло в коробке, оставив машину работать на холостом ходу некоторое время. Привычка делать прогрев коробки перед движением помогает продлить срок её службы, избежать ремонта.

Прогрев робота зимой возможен на стоянке, ведь на нейтральной передаче входной вал вращается, в коробка постепенно идёт прогрев масла. Но ещё быстрее идёт прогрев её (догрев) уже при движении. Просто первые сотни метров ехать без ускорений. Прогрев происходит очень быстро даже зимой в сильные морозы.

Работы по ремонту, связанные с электрической частью коробки-робота Тойота Королла, прежде всего начинаются с тестирование её с помощью специального оборудования для диагностики Тойота Techstream. Оно замечательно работает с коробками Тойота Королла.

Как правильно ездить на роботизированной коробке передач

На легковых автомобилях используют несколько видов ступенчатых трансмиссий, предусматривающих переключение передач в ручном или автоматическом режиме.

На части автомашин встречается роботизированная коробка, созданная на базе механической, но с автоматическим переключением скоростей и управлением сцеплением.

Водителю необходимо знать, как ездить на роботе, поскольку от правильной эксплуатации зависит ресурс сцепления и механической части коробки скоростей.

Роботизированная коробка передач достаточно популярна в наше время. 

Устройство роботизированной КПП

Роботизированная коробка представляет собой механическую ступенчатую трансмиссию, дополненную электронным блоком управления.

Управление муфтой сцепления и переключение скоростей производится исполнительными сервоприводами (электрическими или гидравлическими).

Для начала движения водителю необходимо поставить селектор в положение A (перемещение вперед) или R (движение назад), а затем отпустить педаль тормоза.

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

https://www.youtube.com/watch?v=Ow0OpqXayuI

В конструкции коробки предусмотрен режим ручного переключения, обозначаемый литерой M. Для выбора скорости необходимо нажимать на селектор вперед или назад, повышая или понижая передачу.

Электронный контроллер отслеживает режим работы двигателя и скорость движения, в памяти устройства зашиты допустимые соотношения скоростей и оборотов силового агрегата.

Например, блок не допустит попытки тронуться с 3-й передачи или перекрутить коленчатый вал мотора ошибочным включением пониженного передаточного отношения при движении на трассе.

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

При проведении ежегодного обслуживания автомашины или через каждые 10-15 тыс. км выполняется адаптация конструкции, позволяющая компенсировать износ накладок.

Пренебрежение процедурой адаптации приводит к некорректной работе агрегата и его переходу в аварийный режим. В механической части трансмиссии производится замена масла на жидкость, рекомендованную изготовителем.

Периодичность обслуживания агрегата зависит от производителя, рекомендации приведены в сервисной книжке автомобиля.

Роботизированная коробка передач выбирать и включать необходимую передачу без участия водителя.

Как ездить на коробке робот

Роботизированная коробка предназначена для спокойного движения, резко нажимать на педаль газа не следует даже при активации спортивного режима.

Для обеспечения динамичного разгона рекомендуют перевести селектор в режим ручного управления и плавно ускоряться на каждой передаче.

При замедлении необходимо вернуть рычаг в положение автоматического выбора передачи. Допускается буксировать автомобиль с роботом в случае поломки силовой установки или узлов подачи топлива.

При поломке трансмиссии рекомендуют перемещать автомашину на эвакуаторе.

При переключении скоростей на роботе происходит толчок, что не является проблемой или признаком неисправности. Для уменьшения эффекта можно отслеживать моменты переключения и снижать обороты двигателя.

Если машина застряла в грязи или снежной каше, допускается раскачивание автомобиля путем переключения коробки из режима А в режим R. Но длительное буксование приводит к нарушению работы исполнительных механизмов.

Для восстановления работоспособности требуется выполнить компьютерную калибровку сервоприводов.

Особенности вождения с роботизированной коробкой

Поскольку робот является компромиссным вариантом конструкции, следует учитывать некоторые особенности управления автомобилем.

Например, роботизированный агрегат не всегда корректно переключает скорости, что приводит к падению интенсивности разгона. При резком нажатии на педаль газа передачи переключаются вниз с запаздыванием.

Эту особенность следует учитывать при совершении обгона на трассе, особенно с выездом на полосу встречного движения.

Требуется ли прогрев

Роботизированная коробка не требует прогрева масла. После запуска двигателя рекомендуют постоять 20-60 секунд, пока шестерни не разбросают смазывающее вещество по поверхностям трения. Прогревать машину зимой необходимо на протяжении нескольких минут, до момента стабилизации оборотов двигателя. Затем можно пользоваться автомобилем. Селектор переводится в позицию А.

При прогреве двигателя не требуется устанавливать селектор коробки в различные положения по аналогии с гидромеханическими агрегатами. После начала движения рекомендуют проехать 1-2 км на пониженной скорости, чтобы снизить нагрузки на трущиеся поверхности.

Поскольку картер коробки находится на удалении от силового агрегата, нагрев масла в трансмиссии происходит через 10-15 км пути.

Начало движения на подъем его преодоление спуск

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

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

Для снижения отката автомашины водителю необходимо поймать момент включения сцепления и одновременно отпустить рычаг ручного тормоза.

Перед началом эксплуатации автомобиля рекомендуют выполнить несколько пробных попыток старта на горке, чтобы понять момент начала работы сцепления.

В зимнее время коробка переключается в режим ручного выбора ступени, что снижает пробуксовку в начале движения. После разгона скорости переключаются принудительно или селектор переводится в положение автоматической работы.

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

Для дополнительного снижения скорости производится нажатие на педаль тормоза. Переключать селектор трансмиссии в нейтральное положение не требуется.

Остановка и парковка

Автомобиль с роботизированным агрегатом останавливается при помощи штатных тормозов. Затем водитель устанавливает рычаг коробки в нейтральное положение и включает стояночный тормоз.

Педаль тормоза отпускается, водитель может заглушить двигатель и вынуть ключ из замка. При остановках, например, на светофоре, допускается оставлять селектор в положении движения вперед.

При длительной стоянке необходимо перевести рычаг в нейтральную позицию, поскольку в выжатом положении сцепление изнашивается.

Другие режимы

Роботизированные коробки передач поддерживают дополнительные режимы работы:

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

Эксплуатация роботизированной коробки передач в городских условиях

Езда на автомобиле с роботизированной коробкой в городе требует переключения в нейтральное положение при остановках дольше 20-30 секунд.

Если удерживать автомашину на тормозе, то сцепление находится в разомкнутом состоянии. Из-за этого изнашиваются детали привода фрикционной муфты, теряется эластичность пружинных элементов. Дополнительных требований к эксплуатации роботизированного узла нет.

Адаптируем роботизированную коробку передач Тойота Королла под свой стиль езды

Роботизированная коробка передач значительно упростит ваше управление автомобилем во время езды. Трансмиссия, которая управляется с помощью электрического блока и не требует ручного переключения передач, настраивается индивидуально под каждого водителя. Дело в том, что адаптация робота Тойота Королла не такой уж и сложный процесс, который поможет выполнить регулировку сцепления под ваш стиль езды. Благодаря настройкам автомобиль будет передвигаться проще и удобней.

Покупая Тойоту с роботизированной коробкой передач, почти каждый владелец задается вопросом: «Как выполнить адаптацию робота Тойота Королла?». Поэтому нужно знать полную пошаговую инструкцию по регулировке коробки и сцепления.

Универсальность робота — отличная черта

Тойота Королла с роботизированной коробкой передач

Анализируя все преимущества и недостатки роботизированных передач, можно уверенно сказать, что трансмиссия данного вида достойно «поселилась» в автомобилях Тойота.

С помощью такой коробки можно забыть о переключении передач, в то время как блок управления будет выполнять всю «ручную работу» за вас. Японцы стараются оснащать бюджетные и премиум класса модели коробкой робот. И в этом нет ничего плохого.

Главное всегда вовремя проходить обслуживание во избежание дорогостоящих поломок.

Универсальная коробка робот состоит:

• механической трансмиссии и сцепления
• автоматического привода коробки и передач
• электрического блока управления (ЭБУ)

Особенность роботизированной трансмиссии заключается в ее универсальности. Обеспечение в бесперебойном переключении передач выполняется с помощью электронных систем.

Работа такой трансмиссии предусмотрена в автоматическом или полуавтоматическом режиме. Также в каждом автомобиле есть возможность переключения на ручное управление.

Для правильного и удобного функционирования коробки нужно выполнить адаптацию робота Тойота Королла своими руками или на автосервисе.

Робот «Multimode» – функции и назначения

Как упоминалось ранее, вариатор «Multimode» Тойота Королла – это отличный вариант для тех водителей, которые устали думать за ручное переключение передач.

ММТ состоит из элементов автоматического и электрического управления сцепления. Главным компонентом, который выполняет заданные функции системой, является актуатор.

Это один из не многих элементов, который испытывает износ своих компонентов (щеток, втулок и самого моторчика привода).

ММТ Тойота Королла

«Multimode» — это усовершенствованный вариатор, который создан компанией Тойота, для еще более плавного переключения передач крутящего момента. Новый вариатор «Multidrive S» выпущенный японцами стал еще продуктивней. Теперь расход топлива снижен на 10-15%, а плавность передач сведена к минимуму.

Преимущественная характеристика, которой владеет вариатор «Multimode» – это возможность передвижения в аварийном режиме. После, какой либо неполадки датчик передает сигнал в ТСМ, который в свою включает аварийную лампу. При таких ситуация включается автономный режим вождения.

Как настроить робот Тойота Королла

Японцы начали выпускать усовершенствованную роботизированную трансмиссию вместе с выходом Короллы 2007 года. Хотя до 2009 года владельцы данных автомобилей стыкались со значительными трудностями в эксплуатации робота.

С 2009 года был выпущен модернизированный актуатор (переключатель передач). Данный привод был разработан с учетом всех ошибок предыдущих моделей.

Теперь, с каждым годом производятся еще более практичные актуаторы, при замене которых вы навсегда забудете о внезапных поломках ММТ.

Актуатор Тойота Королла

Адаптация робота это другими словами индивидуальная настройка и регулировка сцепления. Провести диагностику можно с помощью специальных приборов или без них. Если же вы решились выполнить адаптацию робота Тойота Королла своими руками, то следуйте поэтапной инструкции.

Самостоятельная адаптация робота Тойота Королла:

Блок DLC3 и контакты CG и ТС

1. Выключаем зажигание и ставим автомобиль на ручник.
2. Делаем скрепку (перемычку) контактов CG (4) и ТС (13) в блоке DLC Теперь ожидаем около 15 секунд, пока система подготовится к диагностике.
3. Поворачиваем ключ в режим зажигания. При включении зажигания не нажимайте на тормоз и не заводите двигатель.
4. Сразу после включения зажигания в течение 3-4 секунд прокачайте тормоз 6-7 раз.
5. Ожидайте обратного сигнала зуммера, он будет выполнен в 2 такта.
6. После двух коротких сигналов зажмите педаль тормоза и проведите следующую комбинацию переключения передач: N – E – M – «плюс» — М — «плюс» — М — «плюс» — М — «плюс» — М – Е – N, после чего отпустите педаль и подождите 5-10 секунд.
7. Нажимаем на тормоз заново.
8. Ждем ответа зуммера, появится короткий сигнал, который будет означать, что зажим сцепления отрегулирован. Отпустите тормоз.
9. Затем нажимаем на педаль тормоза и удерживаем ее. Переводим рычаг коробки на позицию «минус». Отпускаем педаль.
10. Выключаем зажигание и ожидаем 10-15 секунд.
11. Убираем скрепку контактов CG (4) и TC (13) в блоке DCL

После проведения ряда работ по адаптации, нужно окончательно ее завершить, проверить все элементы на исправность и соответствие заданным параметрам.

Для заключительной настройки вам не понадобится блок DLC3. Просто выполняйте инструкцию:

1. Устанавливаем положение коробки в «нейтраль».
2. Включаем зажигание и ожидаем около минуты.
3. Выключаем зажигание и ждем 15-20 секунд.
4. Включаем зажигание заново.
5. Запускаем двигатель с положением «нейтраль» и удержанием педали тормоза.
6. Обратите внимание на панель приборов. При заведенном двигателе вы увидите мигание индикатора «N». Ожидаем, когда индикатор «нейтраль» перестанет мигать, можно глушить двигатель. На этом адаптация робота Тойота Королла – завершена.

Видео: Toyota Сorolla 300N/MC 1.6 робот, разгон до 100 км/ч

• Замена ремня ГРМ на Тойота Королла
• Тюнинг тойота камри v50

Как правильно ездить на коробке робот: что нужно знать

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

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

Как правильно пользоваться роботизированной коробкой передач

Прежде всего, роботизированная КПП фактически представляет собой МКПП, в которой управление сцеплением, а также выбор и включение/выключение передач осуществляется автоматически. Другими словами, коробка робот это все та же «механика», только передачи переключаются без участия водителя.

Еще отметим, что роботизированная трансмиссия также имеет ручной (полуавтоматический) режим, то есть водитель может самостоятельно повышать и понижать передачу аналогично Типтроник на АКПП.  Становится понятно, что производители РКПП стремятся имитировать классический автомат для упрощения взаимодействия. По этой причине робот имеет похожие режимы.

• Как и на АКПП, имеется режим «N» (нейтраль). В этом режиме крутящий момент на колеса не передается. Указанный режим нужно включать при простое с заведенным двигателем, в том случае, если выполняется буксировка авто и т.д.  Режим «R» (реверс) означает движение назад.
• Также коробка робот имеет режимы А/М или Е/М, что является аналогом режима D (драйв) для движения вперед. Такое обозначение свойственно простым «однодисковым» РКПП, то есть коробка имеет только одно сцепление.  При этом следует отметить, что роботизированные коробки передач с двойным сцеплением (например, DSG)  имеют режим, обозначенный  литерой D (драйв), как и на обычных АКПП.
• Что касается режима М, это значит, что коробка переведена в режим ручного управления (аналогично Типтроник), а обозначения «+» и «-» указывают, куда нужно двигать селектор для повышения или понижения передачи. Еще добавим, что на коробках типа DSG управление ручным режимом может быть выполнено в виде отдельной кнопки на селекторе.

Эксплуатация роботизированной коробки передач: нюансы

Итак, если в автомобиле стоит роботизированная коробка автомат (робот), как пользоваться такой КПП, мы рассмотрим ниже.

Казалось бы, данная коробка похожа на АКПП по принципу работы и не сильно отличается от аналога.

  Другими словами,  нужно только перевести селектор в то или иное положение, после чего автомобиль начнет движение, причем дальнейшая езда будет похожа на машину с классической АКПП.

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

• Начнем с прогрева, то есть нужно ли прогревать коробку робот зимой. Как известно, для АКПП предварительный погрев обязателен, так как трансмиссионное масло (жидкость ATF) должно немного разжижиться. При этом для роботизированной коробки требования менее жесткие.

Если просто, однодисковый робот нужно греть точно так же, как и обычную механику. Что касается DSG, особенно с «мокрым» сцеплением, прогреть такую РКПП необходимо чуть дольше, так как в ней залит большой объем трансмиссионной жидкости.

В любом случае, как для МКПП, так и для РКПП независимо от типа, общие правила похожи. Важно понимать, что за время простоя масло в коробке стекает и густеет при низких температурах. Это значит, что двигатель должен поработать определенное время на холостых, чтобы прогрелся сам ДВС, а также масло успело растечься по полостям коробки передач.

При этом, в отличие от АКПП, селектор в разные режимы переводить не нужно, то есть достаточно включить нейтраль N.

Дальнейшее движение должно быть в щадящем режиме, без резких стартов, на невысокой скорости. Помните, масло в коробке греется намного дольше, чем в двигателе.

Чтобы трансмиссионная жидкость полностью прогрелась и вышла на рабочие температуры, необходимо проехать, в среднем, около 10 км.

• Езда на подъемах и спусках с коробкой робот также является моментом, который заслуживает отдельного внимания. Существует много моделей с РКПП (как правило, в бюджетном сегменте), которые не имеют системы помощи при старте на подъем.

Это означает, что трогаться на подъем с роботизированной коробкой  нужно точно так же, как и на механике. Простыми словами, потребуется использовать ручник (стояночный тормоз). Сначала следует затянуть ручник, затем включается режим A, после этого водитель нажимает на педаль газа и параллельно снимает машину с ручника. Указанные действия позволяют тронуться в гору без отката.

Кстати, в этом случае также можно пользоваться не только автоматическим, но и ручным режимом, включая первую передачу. Единственное, не следует сильно давить на газ, так как возможна пробуксовка колес.  Еще добавим, что алгоритм работы РКПП предполагает, что такая коробка не позволяет двигаться в натяг, то есть на подъеме нужно повышать обороты двигателя.

Что касается спусков, в этом случае отпадает необходимость каких-либо дополнительных действий. Водитель просто переводит селектор в режим A или D, отключает стояночный тормоз и начинает движение. При езде под уклон будет проявляться эффект торможения двигателем. 

• Остановка на светофоре, движение в пробке и длительная стоянка. Сразу начнем с кратковременных остановок и пробок. Прежде всего, если стоянка короткая (около 30-60 сек.), например, на светофоре, нет необходимости переводить селектор из режима А или D в N. Однако более длительный простой все же потребует перехода на нейтраль.

Дело в том, что когда на роботе включен режим «драйв» и водитель останавливает автомобиль при помощи тормоза, сцепление остается выжатым. Становится понятно, что если машина находится в пробке или подолгу стоит на светофоре, нужно переключаться на «нейтралку», чтобы уберечь сцепление и продлить срок службы данного узла.

Что касается парковки или стоянки, после того, как автомобиль полностью остановлен, селектор РКПП переводится из режима A в N, затем затягивается ручник, после чего можно отпустить педаль тормоза и глушить двигатель автомобиля.

• Дополнительные режимы коробки робот. Следует отметить, что роботизированная коробка также может иметь такие режимы как S (спортивный) или W (winter, зимний), причем последний часто обозначается в виде «снежинки».

Не вдаваясь в подробности, в зимнем режиме коробка передает крутящий момент на колеса «мягко», чтобы избежать пробуксовок на заснеженной дороге или на льду.

Как правило, автомобиль в этом режиме трогается с места на второй передаче, а также плавно переходит на повышенные.

В спорт режиме коробка робот переходит на повышенные передачи на высоких оборотах, что улучшает приемистость и разгонную динамику. При этом расход топлива также увеличивается.

Еще добавим, что во время езды роботизированная коробка позволяет переключаться из автоматического режима в ручной и обратно. Это значит, что водитель может прямо на ходу повышать и понижать передачи. Однако получить полный контроль над работой КПП не получится, так как режим полуавтоматический.

Это значит, что если скорость и обороты ДВС высокие, при этом водитель хочет понизить передачу, например, сразу с 4-й на 2-ю, ЭБУ коробкой не позволит реализовать такое переключение и включит только наиболее подходящую передачу.

Такая особенность является «защитой», так как понижение передач на две ступени вниз может привести к тому, что обороты двигателя «упрутся» в отсечку, момент переключения будет сопровождаться ударом, сильной нагрузкой на трансмиссию и т.д. Другим словами, включение той или иной передачи возможно только в том случае, если диапазон допустимых оборотов и скорость ТС, прописанные в ЭБУ, позволяют включить выбранную водителем передачу.    

Советы и рекомендации

Как правило, водители, которые ранее эксплуатировали автомобили с классической АКПП, отмечают определенные особенности и отличия простых роботизированных коробок с одним сцеплением.

Данная коробка (однодисковый робот), может «затягивать» включение передач, отличается «задумчивостью» при понижении или повышении передачи и т.п. Также РКПП может работать не совсем корректно при резких нажатиях на акселератор и больше подходит для спокойной езды.

Чтобы резко ускориться, оптимально перейти в ручной режим, а также нажимать на газ плавно, чтобы минимизировать задержки и провалы. Что касается торможения двигателем, данный эффект вполне приемлемо реализован в автоматическом режиме.

Также для РКПП характерны легкие толчки при переключении передач. Все дело в том, что толчок появляется в момент, когда сцепление «смыкается». Избежать таких толчков можно, интуитивно угадывая, когда электроника инициирует переключения, и немного сбрасывая газ перед таким переключением.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое коробка DSG. Из этой статьи вы узнаете об особенностях данного типа КПП, а также о преимуществах и недостатках преселективных коробок передач с двойным сцеплением.
Еще добавим, что сходство с механикой и наличие ручного режима все равно не означает, что на машине с роботом можно активно буксовать. Дело в том, что если на МКПП водитель «подпаливает» сцепление, далее износ узла и момент включения/выключения компенсируется изменением хода педали сцепления, также сам водитель чувствует момент включения и выключения механизма и т.д.

В случае с роботом, электроника попросту не «умеет» учитывать такой износ, что приводит к отклонению от запрограммированной точки схватывания, то есть происходит нарушение калибровки точно настроенных исполнительных механизмов. По этой причине один раз в 10-15 тыс. км необходимо выполнять инициализацию (обучение) коробки робот, так как игнорирование данного правила может привести к тому, что коробка падает в аварийный режим. 

Что в итоге

С учетом приведенной выше информации становится понятно, что среди всех роботизированных коробок оптимальным вариантом можно считать преселективный робот с двумя сцеплениями (например, DSG или аналоги).

Данные коробки передач лишены многих недостатков однодисковых РКПП, а также обеспечивают максимум комфорта и высокую топливную экономичность. Также следует отметить, что робот с двойным «мокрым» сцеплением при грамотном обслуживании и эксплуатации имеет больший срок службы по сравнению с аналогами 

Что касается езды, в большей степени отличия РКПП от АКПП проявляются именно в случае с однодисковыми роботизированными коробками передач. Если автомобиль оснащен такой коробкой, перед началом активной эксплуатации рекомендуется отдельно изучить особенности работы трансмиссии данного типа на практике.

Напоследок отметим, что в случае с DSG и аналогами, особенно если ТС имеет систему помощи при старте на подъеме, особой разницы между АКПП и РКПП водитель не заметит. Основной рекомендацией в этом случае остается только необходимость переводить коробку из «драйва» в «нейтраль» при простоях больше 1-2 минут. 

Коробка робот все что нужно знать!

Коробка робот сегодня стремительно обретает популярность среди водителей из разных уголков планеты. Она существенно облегчает управление автомобилем, особенно в городских условиях, и считается перспективной и инновационной. Но напрасно думать, что такая трансмиссия появилась совсем недавно.

Первая роботизированная коробка появилась в далёком 1957 году. Она называлась Saxomat и могла автоматически выжимать сцепление. Переключать передачи при этом нужно было вручную. Этот образец так и остался опытным.

А первая коробка автомат робот, которая стала устанавливаться на серийные автомобили, была создана в 2003 году концерном Volkswagen. Он начал ставить на свои авто роботизированную трансмиссию DSG, оснащённую двумя сцеплениями.

Вскоре механизм стали использовать и другие автопроизводители мира. За время существования он претерпел некоторые модернизации.

Видео — РОБОТ (роботизированная коробка передач) — БЕЖАТЬ или МОЖНО БРАТЬ?

Коробка робот как пользоваться

Неважно какое у вас авто, Форд, Опель или Японское авто коробка-робот требует соблюдения правил эксплуатации. Чтобы агрегат работал долго без поломок, нужно знать, как пользоваться им правильно. Вот простая инструкция по использованию РКПП:

1. Стараться ездить только по хорошим дорогам, имеющим твёрдое покрытие. Если необходимо проехать по бездорожью или рыхлому снегу, лучше отказаться от автоматического режима, если это предусмотрено конструкцией авто. Эксперты не советуют часто эксплуатировать автомобили с роботом в подобных условиях.
2. Надавливать на газ плавно без резких движений. Водитель должен постоянно смотреть за оборотами мотора.
3. При отсутствии на машине системы помощи при подъёме, использовать ручной тормоз. Это поможет избежать отката автомобиля назад.
4. Стоя в пробках или на светофоре, переводить рычаг в нейтральное положение.
5. При постановке авто на парковку следует сначала установить селектор робота в положение «нейтраль», после – затянуть ручник и затем заглушить мотор, сняв ногу с педали тормоза.
6. Регулярно производить перенастройку электронного блока управления или обучение. Процедура выполняется согласно регламенту конкретного автопроизводителя через определённое количество километров. Обычно – через 10000-15000 км. Это связано с естественным износом дисков сцепления.
7. Зимой при сильном морозе исключить поездки на непрогретом автомобиле. Прогревать его нужно до достижения рабочей температуры силового агрегата. Это поможет избежать повышенных нагрузок на роботизированную коробку.
8. Стараться не буксовать, не возить тяжёлые прицепы и не буксировать другие авто. При серьёзных неисправностях машины использовать эвакуатор. Подробно об этом сказано в руководстве по эксплуатации каждого автомобиля с роботом.

Видео — Что такое РКПП (робот) | Сравнение с МКПП и АКПП | Плюсы и минусы

Режимы работы

Большинство РКПП или АМТ, как ещё называют эту трансмиссию, имеет четыре основных режима работы. Это:

• Нейтральная передача или « N». Он используется перед троганием с места или во время стояния в пробке либо на светофоре, а также при иных остановках на продолжительное время с работающим двигателем;
• « D», « A/ M», « E/ M» — режим движения. После перевода рычага в это положение, необходимо отпустить педаль тормоза и перевести правую ногу на педаль газа, потихоньку начав нажимать её. Автомобиль поедет вперёд, передачи будут переключаться автоматически в зависимости от набора скорости;
• Ручное управление или « M». Режим применяется при движении вперёд, например, при поездках по снегу, песку или бездорожью. Передачи при этом водитель переключает селектором или подрулевыми переключателями в зависимости от особенностей конструкции авто. Переключение осуществляется постепенно, на одну ступень вперёд;
• Задний ход или « R». Режим обеспечивает движение машины назад.

На некоторых моделях машин есть спортивный и зимний режимы, обозначенные соответствующими символами.

Робот и автомат в чём разница?

Автолюбителей часто интересует, что лучше – робот или автомат и в чём отличие этих трансмиссий. Они похожи, но у каждой из коробок есть свои особенности:

1. В АМТ, как и в АКПП, используется трансмиссионное масло. Но его объём обычно значительно меньше. Зачастую и интервалы между заменами заметно больше. Но это зависит от модели и марки машины.
2. Робот, как и вариатор, обеспечивает лучшую динамику и меньший расход топлива в отличие от автомата. 
3. РКПП не так удобна в управлении, как автоматическая коробка, так как нередко переключает передачи с рывками. Но современные трансмиссии практически лишены этой особенности.
4. Робот считается менее долговечным и надёжным, чем АКПП. У роботизированной трансмиссии быстро изнашиваются диски сцепления. Поэтому узел н нуждается в частой замене.
5. Современные РКПП больше подвержены серьёзным неисправностям, требующим дорогостоящего ремонта, чем нынешние автоматы.
6. АМТ позволяет переключать передачи вручную в особом режиме, у автоматической трансмиссии такого режима нет.

Отзывы владельцев

Робот устанавливается на многие автомобили марки Toyota, Ford, Volkswagen, Skoda и другие. Отзывы владельцев об этой трансмиссии в целом положительные. Но иногда встречаются жалобы на малый ресурс и дорогостоящий ремонт. Правда, зачастую это связано с неправильной эксплуатацией машины, несвоевременным обслуживанием и устранением мелких поломок.

РКПП на Тойота Королла и других моделях этой марки отличается надёжностью и достаточно большим ресурсом. Он дарит прекрасную динамику и небольшой расход топлива. Коробка практически не имеет рывков и прочих неприятных особенностей. Аккуратные водители сталкиваются с её поломками нечасто.

Коробка PowerShift на Фокус и других автомобилях Форд отличается менее отзывчивой и корректной работой. Она часто работает с рывками, а её ресурс редко превышает 150000 километров.

На Форд Фокус 3 она перегревается в пробках, может начинать сильнее дёргаться со временем. Иногда эта проблема, по словам автолюбителей, решается перепрошивкой.

В более серьёзных случаях может потребоваться ремонт.

Некоторые владельцы Фольксваген и Шкода жалуются на поломки трансмиссий DSG. Но этот агрегат не на всех моделях проблемный.

При бережной эксплуатации и регулярном обслуживании он может пройти достаточно много. Противоречивы мнения и об АМТ на Lada Vesta. Нередко на этом авто требуется частая замена сцепления.

Оно служит не более 40000-60000 километров пробега. Но, возможно, это зависит от манеры езды.

Сейчас мнение автовладельцев о роботе стало более позитивным, чем несколько лет тому назад. Коробки стали совершеннее, об их использовании и обслуживании появилось много полезной информации, в России открылось немало станций по ремонту РКПП. Поэтому эксплуатация таких автомобилей стала намного удобнее.

Робот на Toyota

О коробке робот на Toyota Corolla xbnfnqnt в нашей статье Коробка робот на Тойота Королла

Плюсы и минусы

АМТ обладает множеством положительных качеств. Но есть у неё и существенные недостатки.

Плюсы:

• Быстрый разгон автомобиля. Машина с роботом разгоняется практически также быстро, как и с механикой;
• Низкий расход топлива. Такие авто тратят бензина практически столько же, сколько и автомобили на МКПП, или даже чуть меньше;
• Более медленный износ сцепления, чем у авто с механической коробкой передач. Но это преимущество есть не у всех моделей с РКПП. У некоторых машин оно изнашивается даже быстрее, чем у транспорта с ручной трансмиссией;
• Аккуратное и бережное переключение передач, недоступное многим водителям при ручном переключении;
• Более дешёвый ремонт по сравнению с восстановлением работоспособности АКПП.

Минусы:

• Возможны рывки, толчки и дёргание при движении. Но это присуще не всем роботам, более современные модели работают намного комфортнее;
• Робот не всегда позволяет быстро затормозить или ускориться, так как этому препятствуют его электронные настройки;
• Для корректной работы узла нужен мощный мотор;
• Автомобиль с РКПП может откатиться назад при движении в гору, если не использовать ручник. Но машины, имеющие систему помощи при подъёме, не обладают данной особенностью;
• Блок управления не всегда можно прошить в сервисном центре, изменив его работу;
• Городская эксплуатация негативно сказывается на долговечности агрегата.

Обслуживание

Роботизированная коробка передач требует правильного и внимательного обслуживания. Она нуждается в регулярной замене масла и фильтров.

Обычно процедура проводится каждые 60000-80000 километров в зависимости от особенностей конкретной модели авто. Для замены необходима трансмиссионная жидкость, рекомендованная автопроизводителем.

Она обычно дороже, чем масло для механической коробки передач.

Владельцам машин с АМТ следует выполнять переобучение коробки в зависимости от состояния её сцепления. Не пренебрегать регулярной диагностикой электронного блока управления и проверкой работоспособности узла. Нужно обращать внимание на потёки трансмиссионной жидкости.

Обслуживание робота выполняется в сервисном центре или у мастеров, имеющих опыт работы с такими механизмами и соответствующее оборудование. Самостоятельно обслуживать этот узел не рекомендуется. Поэтому при покупке авто с РКПП нужно учитывать расходы на посещение СТО.

Неисправности

Неисправности коробки – робот бывают механическими или электрическими. Основные признаки поломки трансмиссии:

• Машина не едет при любом или некоторых положениях селектора КПП;
• Передачи не переключаются или переключаются не вовремя;
• На приборной панели горит Check Engine;
• Усиление рывков и толчков при движении;
• Появление неприятных звуков при езде;
• Движение с пробуксовкой;
• Течь трансмиссионного масла.

Некоторые из этих симптомов не всегда связаны с поломкой АМТ. Поэтому при их возникновении следует обратиться в автосервис для диагностики автомобиля. Это поможет быстро установить причину и, возможно, избежать слишком дорогого ремонта. Отремонтировать узел без знаний и оснащения невозможно.

РКПП — роботизированная коробка передач, «робот»

РКПП — роботизированная коробка передач (коробка «робот), которая позволяет выбирать и включать необходимую передачу без участия водителя, то есть автоматически. При этом ошибочно полагать, что роботизированная трансмиссия является одной из разновидностей АКПП (гидромеханический автомат).

Прежде всего, чтобы понять, что такое роботизированная коробка передач, для начала необходимо вспомнить устройство и принцип работы обычной механической коробки (МКПП). Так вот, фактически роботизированная коробка является той же «механикой», однако автоматическое переключение передач в данном типе КПП становится возможным благодаря наличию боков управления и электронно-механических исполнительных устройств.

Устройство, особенности и принцип работы роботизированной коробки передач

Как уже было сказано выше, РКПП состоит из механической коробки передач, а также дополнительных устройств для выжима сцепления, выбора и переключения передачи. Данные устройства называются актуаторами (актуатор сцепления, актуатор выбора передачи). Также коробка «робот» имеет собственную систему управления, которая представляет собой ЭБУ коробкой и ряд электронных датчиков, взаимодействующих с блоком.

Получается, данный тип КПП представляет собой механическую коробку с автоматическим управлением и принципиально отличается от классического «автомата», а также бесступенчатого вариатора.

Роботизированная КПП, как и обычная МКПП, имеет сцепление, в ней не используется трансмиссионная жидкость ATF в качестве рабочей для управления и т.д. Добавим, что в современных «роботах» может быть как одно, так и два сцепления. В первом случае следует понимать однодисковый «робот», а во втором преселективную роботизированную коробку передач с двумя сцеплениями.

Если говорить об устройстве коробки — робот, можно выделить следующие базовые составные элементы:

• Коробка передач, которая по устройству напоминает «механику;
• Актуаторы (сервоприводы), отвечающие за выжим сцепления и включение передачи;
• Блок управления коробкой (микропроцессорный ЭБУ) и внешние датчики;

Давайте рассмотрим устройство РКПП на примере 6-и ступенчатой роботизированной коробки передач с двумя сцеплениями. Сама коробка похожа на МКПП, однако имеет сразу два ведущих вала. Если просто, эти валы расположены друг в друге (внешний вал имеет внутреннюю полость, куда вставлен еще один внутренний первичный вал).

На внешнем валу установлены шестерни привода 2, 4 и 6 передачи. На внутреннем валу ставятся шестерни 1, 3, 5 передачи, а также передачи заднего хода. Для каждого из валов имеется отдельное сцепление.

Актуаторы роботизированной коробки представляют собой электрические или гидросервоприводы. Электрический актуатор -электромотор с редуктором, гидравлический является гидроцилиндром, шток которого связан с синхронизатором. Главной задачей как первого, так и второго типа устройств становится механическое перемещение синхронизаторов КПП, а также включение и выключение сцепления.

Блок управления коробкой передач является микропроцессорным ЭБУ, к которому подключены внешние датчики, которые задействованы в ЭСУД автомобиля. Другими словами, контроллер коробки передач взаимодействует с датчиками от двигателя, а также ряда других систем (например, ABS и т.д.). Часто блок управления коробкой совмещен с ЭБУ двигателем, при этом коробка работает по собственному заданному алгоритму.

Как работает роботизированная коробка передач

Что касается принципов работы РКПП, для начала движения и дальнейшего плавного переключения передач необходимо задействовать сцепление (как и в МКПП). Включение сцепления реализует актуатор, который получает сигнал от ЭБУ коробкой и начинает медленно вращать редуктор.

В коробке с двумя сцеплениями сначала включается первое сцепление внутреннего первичного вала. Далее актуатор выбора и включения передачи подводит синхронизатор к шестерне первой передачи. В результате шестерня блокируется на валу и начинает вращаться вторичный вал.

После того, как автомобиль начал движение, водитель продолжает нажимать на педаль газа для разгона. В однодисковых роботах с одним сцеплением для включения второй передачи требуется некоторое время, в результате чего возникает характерный «провал».

Чтобы избавиться от такой задержки и сократить время переключений в конструкцию коробки добавили второе сцепление и еще один вал. В результате появилась так называемая преселективная роботизированная КПП.

Если просто, пока включена первая передача, вторая уже также готова к включению, так как одновременно задействовано второе сцепление. Получается, после сигнала от микропроцессорного блока быстро сработает включение второй передачи.

Подобным образом происходит переключение на последующие высшие передачи, а также понижение передач при езде. При этом время переключения минимально и занимает доли секунды, исключены перегазовки, практически отсутствует разрыв тяги и т.д. Результат — динамичная езда и максимальная топливная экономичность.

Работа в автоматическом режиме становится возможной благодаря тому, что ЭБУ коробкой постоянно анализирует сигналы с внешних датчиков. Блок учитывает нагрузку на ДВС, скорость движения ТС, положение педали газа, пробуксовку колес и т.д.

Также РКПП имеют возможность ручного переключения передач, имитируя работу гидромеханической АКПП в ручном режиме (например, Типтроник). Еще на некоторых «роботах» можно заблокировать включение повышенных передач.

Простыми словами, водитель при помощи селектора выбирает режим, при котором ЭБУ коробкой не будет инициировать включение, например, 3 передачи и выше, что помогает преодолевать сложные участки пути (снег, гололед, грязь и т.д.).

Преимущества и недостатки коробки — робот

Сегодня коробка-робот является достаточно распространенным решением. Например, концерн VAG активно устанавливает подобные коробки, которые знакомы потребителям, как DSG, на разные модели Audi, Volkswagen, Porsche, Skoda и т.д. Также роботизированную трансмиссию массово ставят на модели Ford, Mitsubishi, Honda и машины целого ряда других мировых производителей.

На первый взгляд может показаться, что РКПП имеет только плюсы: надежность и ремонтопригодность «механики», быстрота переключений, топливная экономичность, возможность выдерживать большой крутящий момент и т.д.

При этом по заверениям самих производителей РКПП должны в скором времени полностью вытеснить «классические» АКПП с гидротрансформатором и вариаторные коробки. Однако на практике этого не произошло.

Дело в том, что в плане комфорта работа «однодисковых» роботизированных коробок (с одним сцеплением) далека от АКПП и, тем более, от бесступенчатого вариатора. Автомобиль с такой коробкой дергается при езде, переключения «затянуты», имеются провалы и т.п.

Также ресурс сцепления на «роботе» и актуаторов достаточно низкий (в среднем, около 80-100 тыс. км.). При этом стоимость актуаторов высокая, а ремонтопригодность данных элементов сомнительная. По этой причине многие сервисы практикуют узловую замену, то есть актуатор просто меняется на новый.

Что касается более сложных и дорогих преселективных коробок с двумя сцеплениями, переключения в этом случае более плавные и больше напоминают работу обычной АКПП. Однако ресурс такого «робота» (например, DSG 6 или DSG 7) все равно снижен, нередко возникают проблемы по части механики и электроники, а ремонт в ряде случаев потребует значительных расходов.

В качестве итога отметим, что многие автопроизводители, особенно из Японии, начали постепенно отказываться от установки коробки-робот на свои модели, заменяя ее классической АКПП с гидротрансформатором (ГДТ).

Например, Hondа Civic 8 хэтчбек, который изначально выпускался с РКПП, но в дальнейшем после рестайлинга получил полноценный «автомат». То же самое можно сказать о популярной Toyota Corolla 2007 года, которая позднее получила вместо «робота» автоматическую гидромеханическую коробку.

КПП робот: плюсы и минусы

Сегодня автоматические трансмиссии на различных типах автомобилей могут быть представлены гидромеханической АКПП, вариатором или роботом. Каждый из указанных типов имеет свои плюсы и минусы, что немаловажно учитывать при выборе коробки автомат. В этой статье мы поговорим об РКПП, а также рассмотрим преимущества и недостатки роботизированной коробки передач.

Содержание статьи

Преимущества и недостатки роботов в сравнении с другими коробками-автомат

Итак, чтобы понять, чем роботизированная коробка отличается от аналогов, нужно рассмотреть ее особенности, устройство и принцип работы. Начнем с того, что основным преимуществом любого автомата по сравнению с механикой является комфорт, так как водителю не нужно самостоятельно переключать передачи при езде. При этом каждая из автоматических трансмиссий справляется с этой задачей, но имеются отличия.

Так вот, если коротко, самой комфортной КПП на сегодня является бесступенчатый вариатор CVT, затем можно выделить «классическую» гидромеханическую АКПП и роботы DSG/Powershift, а уже в конце списка в плане комфорта находится коробка-робот с одним сцеплением.

При этом, как уже было сказано выше, каждый тип КПП имеет свои сильные и слабые стороны. Теперь давайте рассмотрим коробку передач робот более подробно.

• Изначально такая коробка была разработана еще на заре автомобилестроения, однако целый ряд проблем и отсутствие технологий не позволили в те годы создать агрегат, который имел бы возможность составить конкуренцию набирающим популярность гидромеханическим АКПП.

Однако от такой идеи не отказались, в результате чего благодаря современным технологиям сравнительно недавно появились коробки-роботы. Если просто, КПП робот представляет собой обычную механику, однако работой сцепления и процессом переключения передач управляют отдельные сервомеханизмы вместо водителя.

Преимущества по сравнению с АКПП и вариатором очевидны: проста конструкции и дешевизна производства, возможность установки такой трансмиссии в паре с любыми двигателями, доступное обслуживание, неплохая ремонтопригодность. Также следует отметить сниженный расход топлива и повышенную благодаря этому экологичность.   

Казалось бы, все просто, обычная механика, сцепление по аналогии с МКПП, электрический или гидравлический привод сцепления и передач под управлением ЭБУ полностью контролирует все процессы. Однако у такого решения есть и большие минусы.

Прежде всего, пострадал комфорт. На однодисковых РКПП (с одним сцеплением) рывки, задержки, провалы при понижении и повышении передач являются нормой. Получается, в плане комфорта этим агрегатам очень далеко до АКПП или CVT. Еще одним слабым местом роботов оказались сами сервомеханизмы (сервоприводы, актуаторы).

Чтобы было понятно, устройство представляет собой электромотор с редуктором и исполнительный механизм, также возможна установка гидравлических актуаторов (в зависимости от той или иной коробки). Так вот, данные элементы имеют небольшой срок службы (около 80-100 тыс. км.), зачастую плохо поддаются ремонту и достаточно дорогие.

Не отличается большим сроком службы и сцепление на таких коробках. Как правило, каждые 50-60 тыс. км. Необходима его замена, при этом в промежутках (каждые 20-30 тыс. км.) также рекомендуется проводить адаптацию сцепления коробки робот.

Естественно, конкурировать с другими автоматами такие РКПП не способны. Главное их преимущество — доступная цена, что позволяет активно оснащать данными КПП бюджетные авто без значительного увеличения себестоимости самого автомобиля.

• С учетом таких недостатков производители сравнительно недавно представили еще одну версию роботизированных коробок передач — преселективный робот с двойным сцеплением. Наиболее известным типом является DSG от Volkswagen.

Такая коробка  представляет собой условно две механические КПП в одном корпусе (одна с четными, другая с нечетными передачами). Агрегат имеет уже два сцепления, что позволяет переключать передачи за доли секунды.

Результат — водитель не ощущает момента переключения, тяга практически не прерывается. Как может показаться, данный тип способен вытеснить АКПП и вариатор. Однако это не так.

Хотя ресурс и надежность таких КПП выше, чем у однодисковых аналогов, слабым местом все равно принято считать узлы сцепления, а также возникает ряд проблем с исполнительными механизмами, мехатроником и т.д. Ремонт таких коробок также является очень дорогим.

При этом роботы, как с одним диском, так и с двойным сцеплением, являются менее надежными по сравнению с МКПП. Это значит, что на такой коробке все равно не рекомендуется буксовать, перевозить тяжелые грузы, буксировать прицеп, активно ездить по бездорожью и т.д.

Еще добавим, что преселективные коробки, особенно с «мокрым» сцеплением (пакеты сцепления находятся в масле), также чувствительны к качеству и уровню этого самого масла. Наличие мехатроника (фактически, гидроблока), обязывает владельца своевременно менять смазку, использовать только оригинальные трансмиссионные жидкости и т.п.

Другими словами, преселективный робот является симбиозом механики и классического автомата со всеми вытекающими последствиями. Хотя гидротрансформатор (ГДТ) отсутствует, чувствительный, сложный в ремонте и дорогой гидроблок никуда не делся. Также следует отметить и большое количество датчиков и электроники, которая также не отличается надежностью.   

Советы и рекомендации

Рассмотрев плюсы и минусы роботизированной коробки передач, нужно также обратить внимание на особенности ее использования.

• • • Прежде всего, при эксплуатации важно понимать, что робот отличается от привычных АКПП. На практике это значит, что простаивать в пробках или на светофоре в режиме «D» крайне нежелательно на РКПП с одним сцеплением. Условно, в этом случае можно представить водителя на машине с МКПП, который вместо выключения передачи и перевода коробки в нейтраль просто выжал сцепление. В результате быстро выходит из строя выжимной подшипник, сокращается срок службы других элементов. Рекомендуем также прочитать статью о том, что нужно знать о масле в роботизированной коробке передач. Из этой статьи вы узнаете о том, когда и как выполняется замена масла в коробке робот, а также на что обратить внимание и как часто следует менять трансмиссионное масло в роботизированной коробке.  
    • Что касается преселективных коробок, переводить КПП в нейтраль при кратковременных остановках необходимости нет. При этом нужно сильнее нажимать на тормоз, чтобы электроника размыкала сцепление.

      Также при движении в пробках, на частых подъемах и спусках оптимально переходить из автоматического режима в ручной. Такой режим ручного управления коробкой робот имеется на каждой РКПП. Фактически, водитель сам выбирает передачу, как и на механике, при этом коробка не будет переключаться выше и ниже (например, при движении с небольшой скоростью, если темп езды рваный и т.д.), что позволяет избежать преждевременного износа сервомеханизмов.

    • На однодисковых роботах можно немного сгладить рывки, если «подстроиться» под алгоритмы коробки и сбрасывать газ перед переключением.
    • Если машина движется на подъем, оптимально переходить на ручной режим, что позволяет избежать перегревов сцепления и его неожиданного размыкания.
    • Следует помнить, что при попытке тронуться в гору не все роботы имеют опцию, предотвращающую откат назад. Другими словами, при попытке тронуться на подъеме на роботизированной коробке передач нужно пользоваться стояночным тормозом (ручником). 

Что в итоге

Как видно, перед покупкой автомобиля с коробкой-робот рекомендуется заранее изучить все особенности установленной на него КПП. Важно понимать, что некоторые мелкие нюансы можно устранить путем перепрошивки (замена ПО на более свежие версии) и адаптации, однако в значительной степени улучшить работу такой КПП не получится.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что лучше, коробка DSG или Powershift. Из этой статьи вы узнаете об особенностях данных типов роботизированных коробок передач, а также чем они отличаются друг от друга, какая коробка надежнее и т.д.

Если приобретается подержанный автомобиль, нужно быть готовым к тому, что уже в данный момент или в скором времени могут быть необходимы серьезные вложения (замена сцепления, масла КПП, актуаторов и т.д.).

В случаях, когда преселективная коробка – робот начала сильно дергаться, коробка DSG переключается с ударами, рывками или с задержками, нужно помнить, что ремонт может по стоимости превысить 1/3 от общей средней цены всего подержанного авто на вторичном рынке.

 

Читайте также

Механика, автомат, робот и вариатор. Не всё так сложно

 — Бюджетный автомобиль стоимостью 12000$ c автоматической коробкой передач…

 — Lexus RX с механической КПП…

Это не случайный набор несуществующих противоположностей — это реальные запросы, от наших клиентов.

И то и другое почти невозможно. А действительно ли опытному водителю необходима механическая коробка передач в премиальном автомобиле или это дань привычке? Точно ли новичку необходима автоматическая коробка передач или, может, он всё-таки справится с механической трансмиссией? Для того, чтобы ответить на эти вопросы, рассмотрим виды коробок передач, их особенности, достоинства и недостатки.

Коробки передач делятся на механические и автоматические, последние, в свою очередь, бывают трёх типов.

Механическая коробка передач.

Трансмиссия родилась вместе с первыми двигателями. Мельничные жернова, маховик ткацкого станка, автомобильные колёса — это агрегаты, производящие работу из энергии, полученной от двигателя посредством трансмиссии.

Разумеется. первая автомобильная коробка передач была механическая и на заре автомобилестроения это было очень удобно, так как водитель мог сам выбирать, сколько крутящего момента предавать от двигателя к колёсам, и для многих автолюбителей это удобство остаётся актуальным даже в ХХІ-ом веке.

За более чем сто лет эволюции механическая коробка переключения передач (МКПП) достигла своего совершенства в надёжности и практичности. Не будем углубляться в особенности конструкции — скажем только, что она требует регулярного обслуживания в которое входит замена изнашивающихся частей (диск сцепления) и замены масла. При регулярном обслуживании они служат, не доставляя хлопот владельцу, весь срок эксплуатации автомобиля.

Однако на практике МКПП требует от водителя большего количества манипуляций при управлении автомобилем, чем любая из автоматических трансмиссий. Все, кто учились в автошколе, знают: есть педаль управления сцеплением и рычаг выбора передачи. На практике ничего необычного вроде нет, но мы с Вами живём во время когда мобильность является чуть ли не главным условием достижения успеха. А значит, автомобилист много времени проводит за рулём и преимущественно в условиях плотного городского трафика, который требует высокой концентрации внимания. Добавьте к этому ещё и физическую нагрузку от постоянного переключения передач…

С другой стороны в поездках на большие расстояния механика не отвлекает внимания водителя, зато в ситуациях требующих ускорения или экономии топлива, позволяет водителю самостоятельно выбрать передачу.

Также механическая КПП удобна при езде в зимнее время, по песку и раскисшей грунтовой колее. При застревании есть возможность автомобиль “раскачать”, быстрой сменой первой и задней передач, и выбраться из снежной или грязевой колеи.

Итог

Механическая коробка передач обладает как преимуществами, так и недостатками.

Преимущества:

• невысокая стоимость
• простая конструкция
• низкая стоимость обслуживания
• долговечность
• упрощает езду по плохим дорогам

Недостатки:

• требует навыков
• утомляет при движении в плотном городском трафике

Автоматические коробки передач

Когда автомобиль стал приобретать популярность как основное средство передвижения, инженеры задумались, как упростить жизнь водителя. И первое, что они начали совершенствовать — это была трансмиссия. Ещё в 20-е годы двадцатого века наметилось три основных направления развития автоматических трансмиссий, которые используются в современных автомобилях — это:

• гидромеханика (гидротрансформатор или просто автомат)
• робот
• вариатор

Каждая трансмиссия имеет свои особенности, преимущества и  недостатки.

Автомат

Автомат или гидромеханика (АКПП) — одна из первых массовых автоматических трансмиссий, первые серийные автомобили с АКПП начали сходить с конвейера ещё в 30-е годы ХХ-го века. С тех пор принципиально конструкция не менялась. С усовершенствованием технологий и ростом мощности двигателя увеличивалось количество передач, совершенствовались алгоритмы работы, но принцип оставался тот же — планетарный механизм управляемый гидравликой. Передачи меняются в зависимости от давления масла, создаваемого работой двигателя. Ещё одно преимущество — это отсутствие изнашиваемых активных компонентов, что удешевляет регламентное обслуживание, но в случае поломки, выливается в дорогостоящий ремонт. Ещё один недостаток это то, что агрегат отбирает часть работы, производимой двигателем, за счёт чего увеличивается расход топлива. Если в середине двадцатого века благодаря автомату расход топлива мог превышать 20% в сравнении с механической КПП, то на сегодняшний день этот показатель не выше 5%. Кроме того, благодаря эволюции ABS, ESP и других электронных помощников стало возможным эффективное применение АКПП в кроссоверах и внедорожниках. Удобство автомата сложно переоценить, благодаря автомату у водителя есть возможность полностью сконцентрироваться на управление автомобилем и не тратить силы и внимание на выбор и переключение передач.

Итак, преимущества:

• Надёжная конструкция с большим ресурсом
• Лёгкая в управлении
• Низкая стоимость регламентного обслуживания

недостатки:

• Высокая стоимость
• Повышенный расход топлива
• В случае поломки дорогостоящий ремонт.

Робот

Работы над созданием роботизированной трансмиссии (РКПП) велись с начала двадцатого века в рамках работ по поиску оптимальной схемы автоматической коробки переключения передач. По сути это та же механика, только выжимает сцепление и переключает передачи не человек с помощью рычагов и педалей, а сервоприводы. Данный вид трансмиссии наибольшее распространение получил в конце ХХ-го начале ХХІ-го века благодаря развитию цифровых технологий. Автопроизводители его очень любят. Потому что производство таких коробок ненамного дороже механики, а спрос на них, как на автоматическую трансмиссию очень велик. Одна из самых привлекательных особенностей такой коробки передач — это экономия топлива. Так как сервоприводы напрямую не используют энергию двигателя, а программное обеспечение управляющего процессора, учитывая множество факторов и показателей, отдаёт команду на переключение передач — роботы экономят топливо и могут на 5% быть эффективнее механики. Однако есть и недостатки. В данной коробке присутствует сцепление, а значит оно требует регулярной замены по регламенту, а из-за сложного устройства это, подчас, дороже аналогичных работ с МКПП в два и более раза. Ещё недостаток — это малый ресурс, что обусловлено сложным устройством и большим количеством взаимодействующих электрических и механических деталей. Также РКПП имеет ряд ограничений по мощности двигателя, чем выше мощность и крутящий момент двигателя, тем нежелательнее её примение. Частично — эта проблема была решена за счёт применения двух дисков сцепления, что сделало стоимость обслуживания ещё выше, зато повысило эффективность роботизированной трансмиссии.

Достоинства:

• Невысокая стоимость
• Экономия топлива
• Простота управления

Недостатки:

• Дорогое обслуживание
• Ограничения по применению относительно мощности
• Малый ресурс

Вариатор

Вариатор или бесступенчатая коробка передач. Вокруг этой коробки передач существует масса мифов, ставящих под сомнение её надёжность. Разумеется, что недостатки у данного типа трансмиссии есть, но и достоинств более чем достаточно.

Принцип работы у вариатора предельно прост — два конусных шкива и ремень. В зависимости от скорости вращения и крутящего момента, создаваемого двигателем, меняются передаточные числа путём скольжения ремня по конусам. Благодаря сравнительно простому устройству эта коробка передач самая лёгкая и компактная, что позволяет рациональнее использовать полезное пространство автомобиля.

При движении на автомобиле с вариатором отсутствуют толчки и рывки, характерные при переключении передач вышеописанных трансмиссий, крутящий момент распределяется равномерно, обеспечивая плавное ускорение.

На ходу вариатор самый комфортный. Более того, он полностью исключает возможность заглохнуть при старте на подъёме даже если автомобиль с маломощным двигателем. Особенно вариатор ценен на автомобилях с полным приводом, который обеспечивает муфта, он позволяет существенно снизить на неё нагрузку, тем самым положительно влияя на ресурс и долговечность.

Однако есть и недостатки. Вариатор не любит резких ускорений с места и пробуксовок ведущих колёс, от этого он может перегреваться и выходить из строя, что неуклонно приводит к дорогостоящему ремонту. Ещё один субъективный недостаток — это отсутствие у водителя ощущения переключения передач, впрочем, ряд производителей снабжают вариаторы имитацией переключения передач.

Достоинства:

• Плавность хода
• Эффективное использования мощности и крутящего момента
• Компактность и малый вес

Недостатки:

• Не подходит для водителей с агрессивным стилем вождения
• Высокая стоимость обслуживания
• Дорогостоящий ремонт.

Итог

Из всего вышесказанного получается, что разница между механикой и автоматом — в комфорте управления и первоначальной стоимости автомобиля. А что касается разновидностей автоматических КПП, то выбирать приходится отталкиваясь от личных требований к комфорту и условиям эксплуатации.

Механика подойдёт для тех, кто большую часть времени перемещается на большие расстояния и хочет или вынужден сэкономить при покупке автомобиля.

Гидромеханика хорошо себя зарекомендовала как в условиях города так и на трассе, к тому же долговечна, но будьте готовы больше платить за топливо.

Робот — экономит топливо в условиях города, но огорчает ресурсом и стоимостью обслуживания.

Вариатор — обеспечивает комфорт в любых условиях, но не терпит агрессивной езды.

Выбор за Вами. Наши менеджеры всегда с удовольствием найдут Вам автомобиль с трансмиссией которая подойдёт именно Вам, в ближайшем автосалоне по очень выгодной цене.

границ | Компактные редукторы для современной робототехники: обзор

Введение

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

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

Применения в производстве и персональном обслуживании малых и средних предприятий бросают вызов этой традиционной парадигме робототехники. Ключ к успеху в этих новых приложениях лежит в очень высокой степени гибкости, необходимой для обеспечения безопасного и эффективного прямого сотрудничества с людьми для достижения общих целей.Эта цель требует, чтобы роботы сначала развили способность безопасно взаимодействовать с людьми в дисциплине, обычно называемой pHRI — физическое взаимодействие человека и робота.

pHRI оказывает широкое влияние на срабатывание роботов. Опыт, накопленный за последние десятилетия, в основном в области робототехники в сфере здравоохранения, показывает, что для безопасного и эффективного взаимодействия с людьми роботы должны в основном двигаться, как люди, и, следовательно, жертвовать некоторыми из своих традиционных преимуществ с точки зрения полезной нагрузки, точности и скорости.Эта ситуация привела к обширным исследованиям в последние годы, охватывающим оптимальный выбор первичных двигателей и передач для срабатывания HRI (Zinn et al., 2004; Ham et al., 2009; Iqbal et al., 2011; Veale and Xie, 2016). ; Verstraten et al., 2016; Groothuis et al., 2018; Saerens et al., 2019).

Эти работы относятся к более широкой области исследований, изучающих оптимизацию соединения между первичным двигателем и коробкой передач для данной задачи в автоматических машинах. Быстрый обзор основных разработок в этой области дает полезные сведения, позволяющие понять влияние коробки передач на общую производительность системы.Паш и Серинг (1983) определили важность инерции при срабатывании и предложили использовать передаточное число для согласования инерции двигателя и отраженной нагрузки в качестве средства минимизации потребления энергии для чисто инерционной нагрузки. Чен и Цай (1993) применили эту идею к области робототехники и определили результирующую способность к ускорению конечного эффектора как определяющий параметр. Ван де Стрете и др. (1998) разделили характеристики двигателя и нагрузки, чтобы распространить этот подход на общую нагрузку, и предоставили метод определения подходящих передаточных чисел для дискретного набора двигателей и коробок передач.Roos et al. (2006) изучали выбор оптимального привода для трансмиссии электромобилей, добавляя вклад КПД коробки передач. Giberti et al. (2010) подтверждают инерцию ротора, передаточное отношение, эффективность коробки передач и инерцию коробки передач как наиболее важные параметры для выбора срабатывания и предлагают графический метод оптимизации этого выбора для динамической задачи. Петтерссон и Олвандер (2009) снова сосредоточились на промышленных роботах и ​​представили метод, моделирующий коробку передач с упором на массу, инерцию и трение.Резазаде и Херст (2014) используют очень точную модель двигателя и включают фундаментальный критерий выбора полосы пропускания в дополнение к минимизации энергии. Дрессчер и др. (2016) исследуют влияние трения на планетарный редуктор, в котором кулоновское трение является доминирующим механизмом трения, и демонстрируют, как КПД редуктора обычно становится преобладающим над КПД двигателя при высоких передаточных числах.

По сравнению с исходными моделями коробок передач, использовавшихся в этих работах, где коробки передач моделировались как идеальные передаточные числа, сложность моделей постепенно возрастала.Тем не менее, необходимо сделать важные — и нереалистичные — упрощения, чтобы добиться хорошей практической применимости этих методов. Таким образом, не учитываются такие важные эффекты, как жесткость на кручение и потерянное движение, а модели инерции и эффективности коробки передач сильно упрощены. Это оправданный подход для множества приложений, где упрощенные методы могут помочь инженерам выбрать подходящие трансмиссии. Однако в HRI эти свойства слишком важны для пригодности коробки передач, и их нельзя так сильно упростить.

Следовательно, необходим другой подход, чтобы предоставить полезные рекомендации по выбору коробки передач в HRI, избегая чрезмерной сложности задач оптимизации в этой области. Предоставление подробных сведений об эксплуатационных свойствах и характеристиках различных технологий редукторов для обоснованного выбора — еще один вариант, следуя традициям таких работ, как Schempf and Yoerger (1993) или Rosenbauer (1995). Следуя этому подходу, Siciliano et al. (2010), Ли (2014), Шейнман и др.(2016) и Pham and Ahn (2018) предоставляют интересные обзоры высокоточных редукторов для современной робототехники. Однако технологии не анализируются достаточно подробно, чтобы получить хорошее представление о сложных механизмах, в которых они влияют на выполнение роботизированной задачи.

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

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

Система оценки роботизированных трансмиссий с расширенными возможностями HRI

Контроль

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

Хотя в целом скорость и точность являются противоречивыми требованиями, обычные роботизированные устройства превосходны в достижении высокой точности позиционирования на высокой скорости благодаря использованию жестких приводов с очень линейным поведением (Cetinkunt, 1991). Включение роботизированной трансмиссии влияет на сложность управления в основном двумя способами: вносит дополнительную нелинейность и сильно влияет на отраженную инерцию.

Нелинейности, вызванные включением трансмиссии, принимают в основном форму люфта и / или трения и уменьшают полосу пропускания системы, создавая важные проблемы управления (Schempf, 1990). Утверждение о зубчатых колесах приводит к люфту, трению и (нежелательному) соответствию, которые затрудняют точное управление. (Hunter et al., 1991) сегодня так же актуально, как и почти 30 лет назад. Для некоторых технологий большие кинематические погрешности передачи и особенно нелинейное трение также могут вызывать значительные нелинейности.

Коробки передач также сильно влияют на отраженную инерцию системы. В роботизированном устройстве инерция первичного двигателя обычно на несколько порядков меньше, чем у полезной нагрузки, что делает систему нестабильной и создает серьезные проблемы с управлением. Добавление трансмиссии сильно снижает инерцию полезной нагрузки, которую видит первичный двигатель и которая отражается на него, на коэффициент, равный квадрату передаточного отношения трансмиссии. Таким образом, тщательный выбор трансмиссии может привести к более сбалансированной инерции на обеих сторонах трансмиссии, способствуя минимизации энергопотребления и созданию более надежной, стабильной и точной системы (Pasch and Seering, 1983).

Отраженная инерция особенно важна, когда рабочие органы претерпевают быстрые и частые изменения скорости и / или крутящего момента, что очень часто встречается в задачах автоматизации и робототехники. В этих случаях вводится перспектива полосы пропускания, чтобы подтвердить способность системы отслеживать эти изменения (Sensinger, 2010; Rezazadeh and Hurst, 2014). Это лежит в основе принципа управляемости задним ходом, способности системы демонстрировать низкий механический импеданс, когда она приводится в действие с естественной выходной мощности (с обратным приводом).Это особенно важно при частом двунаправленном обмене энергией между роботом и его пользователем, что типично для реабилитационных устройств или экзоскелетов. Как демонстрируют Ван и Ким (2015), управляемость коробки передач задним ходом включает в себя комбинированный эффект отраженной инерции, отраженного демпфирования и кулоновского трения, и поэтому она тесно связана с эффективностью коробки передач.

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

Безопасность

Промышленные роботы традиционно размещаются за забором в хорошо структурированной среде, где они могут воспользоваться преимуществами своих быстрых и точных роботизированных движений, не подвергая опасности сотрудников-людей.

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

Принцип прост: чтобы обеспечить хорошую адаптацию к неопределенной среде, а также целостность человека-оператора / пользователя во время взаимодействия с роботизированным устройством, последний должен двигаться в соответствии с требованиями человека (Karayiannidis et al. др., 2015). Это подчеркивает важность импеданса и внутреннего соответствия (De Santis et al., 2008) и объясняет появление нового типа внутренне гибких приводов для pHRI (Ham et al., 2009), где требуется высокая степень соответствия (Haddadin and Croft, 2016).

С точки зрения управления, инерция полезной нагрузки, отраженная к первичному двигателю, уменьшается на коэффициент, соответствующий квадрату передаточного числа. Таким же образом обычно небольшая инерция ротора первичного двигателя усиливается тем же фактором при отражении в сторону полезной нагрузки, который должен быть добавлен к инерции, возникающей в результате движения роботизированного устройства и груза по соображениям безопасности, а также ограничение рабочих скоростей.

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

При более внимательном рассмотрении технических характеристик этих новых двигателей возникают некоторые вопросы с точки зрения достижимой эффективности, веса или компактности, а также последствий для оборудования, возникающих в результате чрезмерной тяги к высоким электрическим токам (HALODI Robotics, 2018; GENESIS Robotics, 2020).

Подводя итог, нет полного согласия о том, как лучше всего подойти к безопасному срабатыванию для робототехники. Тем не менее, сильные естественные связи между безопасностью и управляемостью столь же очевидны, как и решающее значение передаточного числа трансмиссии и ее нелинейностей.

Вес и компактность

Облегченная конструкция имеет первостепенное значение для обеспечения совместимости безопасности и хорошей производительности в новых приложениях робототехники (Albu-Schäffer et al., 2008). Новейшие коллаборативные роботы (коботы), такие как облегченный робот KUKA, разработанный в сотрудничестве с Институтом робототехники и мехатроники Немецкого аэрокосмического центра (DLR), живут по этому принципу и, следовательно, сильно отличаются от тяжелых и громоздких традиционных промышленных роботов.Благодаря более низкой инерции, легкие коботы обеспечивают более высокую производительность — более высокие скорости — без ущерба для безопасности пользователя.

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

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

В роботизированных приложениях, предполагающих тесное сотрудничество с людьми или предоставление мобильных услуг, позиции по своей сути весьма неопределенны. Легкие и компактные конструкции особенно выгодны (Loughlin et al., 2007) для этих применений с двумя последствиями: первичные двигатели и трансмиссии — обычно самые тяжелые элементы в роботизированном устройстве — должны быть легкими и компактными, но легкие конструкции имеют тенденцию требуйте более низких крутящих моментов.

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

Эффективность и виртуальная мощность

КПД

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

Более высокая эффективность — более низкие потери — позволяют снизить потребление энергии и прямо положительно влияют как на эксплуатационные расходы, так и на экологический след машины или устройства.Для мобильных и носимых роботизированных устройств повышение эффективности также помогает снизить вес системы — требуются батареи меньшего размера — и в конечном итоге приводит к большей автономности и лучшему удобству использования (Kashiri et al., 2018).

В коробках передач есть еще одно дополнительное преимущество в снижении потерь: большинство механических трансмиссий, используемых в робототехнике, имеют замкнутую форму и используют некоторый вид контакта зубьев для передачи крутящего момента и движения между первичным двигателем и рабочим органом. Благодаря этому кинематическое соотношение между входной ω _In и выходной скоростями ω _Out заблокировано количеством зубцов и определяет его передаточное число i _K .В коробке передач без потерь передаточное отношение i _τ между выходным и входным крутящими моментами τ точно соответствует обратному кинематическому передаточному отношению с противоположным знаком. Но в реальной коробке передач наличие потерь изменяет это равенство, и, поскольку кинематическое передаточное число заблокировано числом зубцов, абсолютное значение передаточного числа крутящего момента должно уменьшаться пропорционально потерям:

ωInωOut = iK = — η iτ = -ητOutτIn; где η — КПД системы.

Следовательно, высокие потери в коробке передач означают, что меньший крутящий момент доступен для рабочего органа и требуются большие передаточные числа для достижения такого же усиления крутящего момента.

Коробки передач подвержены нескольким видам потерь. Чтобы классифицировать их, мы принимаем критерии, предложенные Talbot и Kahraman (2014), и разделяем их на зависимые от нагрузки (механические) потери мощности, возникающие из-за скольжения и качения контактных поверхностей, как в контактах шестерен, так и в подшипниках, и нагрузки -независимые (спиновые) потери мощности — возникают из-за взаимодействия вращающихся компонентов с воздухом, маслом или их смесью.

Виртуальная сила

Термин виртуальная мощность, насколько известно авторам, был первоначально введен Ченом и Анхелесом (2006), но это явление, объясняющее аномально высокие потери, присутствующие в некоторых планетных топологиях, долгое время было известно под разными названиями, включая Blindleistung (Wolf, 1958; Mueller, 1998) и скрытая или бесполезная мощность (Macmillan and Davies, 1965; Yu and Beachley, 1985; Pennestri and Freudenstein, 1993; Del Castillo, 2002).

Из-за своего принципа действия коробка передач всегда включает в себя высокоскоростную сторону с низким крутящим моментом и сторону с высоким крутящим моментом и низкой скоростью. Следовательно, его внутренние зубчатые зацепления обычно подвержены либо высокому крутящему моменту и низкой скорости, либо условиям высокой скорости и низкого крутящего момента. Однако в некоторых коробках передач из-за их специфической топологии некоторые зацепления шестерен могут одновременно взаимодействовать с высокой скоростью и высоким крутящим моментом. Зубчатые зацепления могут легко достичь КПД выше 98%, но поскольку генерируемые потери приблизительно пропорциональны произведению относительной скорости двух зубчатых элементов и крутящего момента, передаваемого через зацепление (Niemann et al., 1975), на этих высоконагруженных сетках появляются неожиданно большие потери. Виртуальная мощность обеспечивает основу для оценки вклада этого явления, которое в дальнейшем мы будем называть топологической эффективностью коробки передач.

Некоторые из вышеупомянутых авторов предлагают методы для оценки топологической эффективности данной конфигурации и определения ее влияния на общую эффективность системы. В рамках Chen and Angeles (2006) виртуальная мощность определяется как мощность, измеренная в движущейся — неинерциальной — системе отсчета.Скрытая мощность , представленная Ю и Бичли (1985), соответствует виртуальной мощности, когда система отсчета является несущим элементом коробки передач, в то время как виртуальная мощность — это соотношение между виртуальной мощностью и мощностью, генерируемой внешним крутящим моментом. применяется по ссылке. Используя эти элементы, мы определяем Latent Power Ratio топологии коробки передач как отношение между суммой скрытых мощностей во всех зацеплениях к мощности, потребляемой коробкой передач.Таким образом, большой коэффициент скрытой мощности соответствует низкой топологической эффективности и указывает на сильную тенденцию к возникновению больших потерь за счет зацепления.

Чтобы облегчить понимание практического влияния на общую эффективность топологической эффективности, характеризующейся скрытым коэффициентом мощности, данной конфигурации редуктора, мы используем на этом этапе уравнения, предложенные Макмилланом и Дэвисом (1965) для расчета упрощенный пример.

Полная коробка передач робототехники обычно включает в себя несколько зацепляющих контактов, каждый из которых имеет разные рабочие условия и параметры, что приводит к различной эффективности зацепления.Эти КПД очень высоки в оптимизированных зубчатых зацеплениях — часто выше 99% — и позволяют нам упростить наши расчеты, учитывая общую уникальную эффективность зацепления η _м = 99% во всех зацепляющих контактах в нашем редукторе.

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

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

ηsys, идеально = PIN-PLossPIN = ηm = 99%;

Неидеальный редуктор с таким же типовым η _m во всех его зацеплениях и со скрытым коэффициентом мощности L, характеризующим его топологический КПД, указывает на то, что общие потери в редукторе можно приблизительно оценить следующим образом:

Ploss, L≈ PIN * L * (1-ηm)

И общая эффективность зацепления всей коробки передач теперь составляет:

ηsys, L = PIN-PLoss, LPIN≈L * ηm + (1-L)

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

Этот результат следует частично релятивизировать, потому что накопленные потери в первых зацеплениях, задействованных вдоль различных внутренних потоков мощности в коробке передач, приводят к тому, что меньшая виртуальная мощность, прогнозируемая этими уравнениями, будет течь через последующие зацепления.Результатом этого является то, что КПД обычно будет падать немного медленнее с коэффициентом скрытой мощности, а более реалистичное значение для предыдущего расчета обычно будет между 55 и 60%.

Чтобы частично компенсировать это большое влияние топологической эффективности на общую эффективность, конфигурации с большим скрытым коэффициентом мощности требуют чрезвычайно высокой эффективности зацепления: для достижения эффективности системы> 70% системе с L = 100 требуется средняя эффективность зацепления. выше 99.5%.

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

Подводя итог, чтобы охарактеризовать важный эффект КПД коробки передач, мы оценим порядок величины трех параметров: (i) потери, зависящие от нагрузки, (ii) пусковой момент без нагрузки и (iii) коэффициент скрытой мощности.Хотя на него дополнительно влияет статическое трение, а не только кулоновское и вязкое трение, мы выбрали пусковой крутящий момент без нагрузки (относительно номинального крутящего момента) в качестве практического способа характеристики потерь, не зависящих от нагрузки. Наши обмены с производителями редукторов показывают, что это обычная практика, она не зависит от входной мощности и легко доступна в технических данных производителя.

Производительность

По сравнению со специальными машинами и машинами для автоматической сборки промышленные роботы не могут достичь тех же стандартов точности и скорости.Оба аспекта пришлось скомпрометировать, чтобы обеспечить большую степень гибкости и мобильности, а также рабочего пространства (Rosenbauer, 1995). С этой точки зрения HRI — это всего лишь еще один шаг в том же направлении: чтобы соответствовать дальнейшим потребностям гибкости и мобильности в неструктурированной среде, необходимы дополнительные компромиссы с точки зрения точности и скорости. Этот переход отражен на Рисунке 1.

Рисунок 1 . Графическое описание перехода основных задач задач от машин через промышленных роботов и коботов к людям-операторам.

Точность и повторяемость

Множество аспектов редуктора влияют на общую точность полного роботизированного устройства. Эти аспекты долгое время находились в центре внимания традиционной робототехники и сегодня хорошо изучены, поскольку работы, подобные работам Майра (1989), Шемпфа и Йоргера (1993) или Розенбауэра (1995), содержат очень хорошие ссылки для понимания этих сложных влияний. Эти исследования выявили особенно важную роль, которую играют потерянный ход и жесткость на кручение.

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

Жесткость на кручение характеризует податливость на кручение всех элементов коробки передач, задействованных во всем потоке сил, под действием внешнего крутящего момента. Это достигается путем блокировки входа редуктора и постепенного увеличения крутящего момента, прилагаемого на выходе, при этом регистрируются изменения жесткости на кручение, приводящие к отклонениям от идеально линейного поведения.

По своей природе точные — малые потери хода и линейная высокая жесткость на кручение — редукторы упрощают задачу управления и обеспечивают высокую точность, идеально подходят для управления положением, в то время как менее точные редукторы создают более серьезные проблемы для управления положением и могут использоваться для более гибкого срабатывания. . В технологиях редукторов, где скорость оказывает сильное влияние на потери или с особенно нелинейным трением, также необходимо учитывать вклад этих элементов в точность.

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

Скорость и полезная нагрузка

Промышленные роботы могут обрабатывать большие полезные нагрузки за счет большой инерции. Для коботов, с другой стороны, соображения безопасности подразумевают, что они не должны обрабатывать такие большие полезные нагрузки, но благодаря более легкой конструкции они действительно могут достичь большего отношения полезной нагрузки к массе.

Соображения безопасности также ограничивают степень, в которой это уменьшение массы может быть использовано для увеличения рабочих скоростей (Haddadin et al., 2009). Тем не менее, более низкий крутящий момент способствует использованию более легких и быстрых электродвигателей, что в принципе требует более высоких передаточных чисел для этих приложений.

Критерий для характеристики вклада коробки передач в скорость и характеристики полезной нагрузки должен отражать эти аспекты и побуждать нас использовать в нашей структуре (i) максимальную входную скорость, (ii) максимальный повторяемый выходной крутящий момент, называемый моментом ускорения, и номинальный крутящий момент, (iii ) передаточное число и (iv) отношение крутящего момента к массе как для номинального, так и для момента ускорения.

Сводка

Определение характеристик роботизированных коробок передач — сложная задача: высокая универсальность этих устройств и их сложное взаимодействие с первичными двигателями и системами управления делают прямое сравнение их характеристик особенно сложным.

Передаточное число продемонстрировало сильное влияние на производительность робототехнической системы. Это объясняет его предпочтительную роль в литературе, посвященной оптимизации срабатывания роботов, и растущий интерес робототехников к возможностям использования переменных передач (Kim et al., 2002; Карбон и др., 2004; Страмиджоли и др., 2008; Жирар и Асада, 2017). Хотя мы убеждены, что трансмиссии с регулируемой передачей являются очень многообещающими и определенно будут способствовать формированию будущего ландшафта робототехники, мы ограничили наш анализ здесь компактными коробками передач с постоянным передаточным числом. На данный момент мы считаем, что нам лучше всего подойдет этот ограниченный объем, который на самом деле может также способствовать выявлению потенциальных областей применения и подходящих технологий для трансмиссий с переменным передаточным числом.

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

• Передаточное число

• Ускорение и номинальный выходной крутящий момент

• Вес

• Форма: диаметр × длина

• Ускорение и номинальный крутящий момент к массе

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

• Топологическая эффективность: коэффициент скрытой мощности

• Пусковой крутящий момент при прямом и обратном движении холостого хода в% от номинального входного крутящего момента

• Потери, не зависящие от нагрузки

• Потерянное движение

• Максимальная входная скорость

• Жесткость на кручение

Наша структура включает также эталонный вариант использования, характерный для множества задач pHRI согласно нашему собственному опыту: моменты ускорения более 100 Нм и передаточные числа более 1: 100, для которых необходимо оптимизировать вес, компактность и эффективность.

Обзор технологий передачи данных, используемых в настоящее время в промышленных роботах

Электродвигатели, оснащенные механическими трансмиссиями, обычно используются в качестве исполнительных механизмов в робототехнике (Rosenbauer, 1995; Scheinman et al., 2016), а также в промышленных роботах. Эти механические трансмиссии почти неизбежно основаны на какой-то зубчатой ​​передаче (Sensinger, 2013).

Благодаря их большей способности снижать общий вес и поскольку электродвигатели имеют тенденцию иметь более высокий КПД на высоких рабочих скоростях, другой характеристикой промышленных роботизированных трансмиссий является использование относительно больших коэффициентов передачи (передаточных чисел), обычно более 1:40 (Розенбауэр, 1995).

Планетарные редукторы

: чрезвычайно универсальная платформа

Планетарные зубчатые передачи

(PGT) — это компактные, универсальные устройства, широко используемые в силовых передачах. Благодаря характерной коаксиальной конфигурации и хорошей удельной мощности они особенно подходят для вращающихся первичных двигателей, таких как электродвигатели.

PGT

могут использовать две дифференцированные стратегии для достижения высоких коэффициентов усиления: (i) добавление нескольких ступеней обычных высокоэффективных PGT — здесь называемых редукторами и представленных на рисунке 2 — или (ii) использование особенно компактных конфигураций PGT с возможностью получения высоких передаточные числа.

Рисунок 2 . Внутреннее устройство редуктора Neugart с указанием его основных элементов, адаптировано из Neugart (2020) с разрешения © Neugart GmbH. Он также включает схему базовой топологии.

Хотя использование нескольких ступеней редукторов позволяет наилучшим образом использовать эффективность зацепления высоких шестерен и приводит к высокоэффективным редукторам, это обычно приводит к тяжелым и громоздким решениям. Компактные конфигурации PGT с другой стороны могут достигать высоких передаточных чисел в очень компактных формах, но они страдают от удивительно высоких потерь, связанных с высокими виртуальными мощностями (Crispel et al., 2018).

Особенно компактная конфигурация PGT для высоких передаточных чисел была впервые изобретена Вольфромом (1912) и использовалась в редукторах серии RE компании ZF Friedrichshafen AG (ZF), предназначенных для промышленных роботов (Looman, 1996). Эта конфигурация, показанная на Рисунке 3, сильно зависит от Virtual Power, и ZF представляет собой единственное известное коммерческое применение конфигураций PGT, отличное от обычных редукторов. Хотя производство серии RE было прекращено в 90-х годах, Wolfrom PGT в последнее время пользуются растущим интересом сообщества исследователей робототехники, как мы резюмировали в предыдущей статье авторов (López-García et al., 2019а).

Рисунок 3 . Внутреннее устройство ZF’s RG Series Wolfrom PGT для роботизированных приложений адаптировано из Looman (1996) с разрешения © 1998 Springer-Verlag Berlin Heidelberg. Он также включает схему базовой топологии.

Таблица 1 представляет оценку PGT. Несмотря на завышенные размеры для нашего теста, мы использовали ZF RG350 Wolfrom PGT, чтобы попытаться оценить потенциал конфигураций PGT с высоким коэффициентом передачи, основываясь на имеющихся доказательствах его пригодности для достижения высоких коэффициентов (Арнаудов и Караиванов, 2005; Mulzer, 2010 ; Капелевич и AKGears LLC, 2013).Для редукторов мы выбрали — при поддержке производителей — подходящие решения из портфолио Wittenstein и Neugart. Стоит отметить важную роль, которую играет максимальное передаточное число на ступень в редукторе: в то время как Виттенштейн ближе к максимуму осуществимости, определяемому избеганием контакта между соседними планетами, Нейгарт выбирает в своей серии PLE (серия PLFE может достигать 1: 100 соотношений только в два этапа) более ограничительный подход и, следовательно, для достижения общего усиления 1: 100 требуется три этапа вместо двух для Виттенштейна.Это приводит к менее компактным решениям и более низкой эффективности для приложения 1: 100, но позволяет Neugart достичь более высокого прироста — до 1: 512 — без фундаментальных изменений в весе, размере или эффективности.

Таблица 1 . Схема оценки решений с планетарной зубчатой ​​передачей.

Редукторы

имеют вес около 4 кг, что нельзя напрямую сравнивать с увеличенными размерами RG350. RG350 имеет форму с большим диаметром и меньшей длиной, чем редукторы.Что касается отношения крутящего момента к весу, значения обоих решений кажутся относительно близкими.

Редукторы

имеют сильное преимущество в их хорошем КПД (выше 90%), который также менее чувствителен к изменениям рабочих условий, а пусковые моменты холостого хода очень низкие. Конфигурации с высоким коэффициентом полезного действия показывают, насколько сильно ограничивается топологическая эффективность, что приводит к снижению эффективности. Это, вероятно, объясняет, почему редукторы сегодня являются доминирующей технологией PGT в робототехнике.

PGT

показывают самые высокие входные скорости (до 8 500 об / мин), но их потери хода также самые большие (4–6 Arcmin) в обычных редукторах. В робототехнике PGT широко использовались в первых промышленных роботах, тогда как в последние десятилетия их использование сильно сократилось, в основном из-за их ограничений, связанных с уменьшением люфта. Несмотря на то, что существуют механизмы, ограничивающие изначально более значительную обратную реакцию PGT, на практике они основаны на введении определенной предварительной нагрузки, отрицательно влияющей на их эффективность (Schempf, 1990).

Гармонические приводы: без люфта, легкий редуктор деформационной волны

Редуктор Strain Wave был изобретен Массером (1955) и нашел широкое применение в 70-х годах, первоначально в аэрокосмической отрасли. Его основное космическое применение было в качестве механического передающего элемента в аппарате лунохода Аполлона 15 в 1971 году (Schafer et al., 2005).

Его название происходит от характерной деформации Flexspline , нежесткой, тонкой цилиндрической чашки с зубьями, которая служит выходом.Flexspline входит в зацепление с неподвижным сплошным круглым кольцом с внутренними зубьями шестерни Circular Spline , в то время как он деформируется вращающейся эллиптической заглушкой — волновым генератором , как это видно на рисунке 4. Этот тип редуктора является наиболее распространенным. обычно называемый Harmonic Drive © (HD), из-за очень эффективной стратегии защиты IP.

Рисунок 4 . Внутренняя конфигурация коробки передач Harmonic Drive CSG (слева), адаптированная из Harmonic Drive (2014) с разрешения © 2019 Harmonic Drive SE, и коробка передач E-Cyclo (справа), адаптированная из SUMITOMO (2020) с разрешения © Sumitomo Drive, 2020 Germany GmbH.Также включена схема лежащей в основе топологии KHV, используемой для расчета его скрытого коэффициента мощности в Приложении I.

Для нашего сравнительного анализа мы выбрали два подходящих редуктора Harmonic Drive, CSD-25-2A, предназначенный для интеграции в роботизированное соединение, чтобы обеспечить адекватные структурные граничные условия, и сверхлегкий редуктор CSG-25-LW, представляющий конструктивно достаточное решение. что может быть более прямо по сравнению с другими технологиями. Совсем недавно компания SUMITOMO представила новую коробку передач E-CYCLO, работающую также на принципе действия волны деформации.SUMITOMO предоставила нам доступ к своему самому последнему каталогу (SUMITOMO, 2020), что позволило нам включить его в наш тест (Таблица 2). Еще одна интересная волна деформации, очень похожая на Harmonic Drive, недавно была также представлена ​​GAM в своей серии коробок передач для робототехники, которая также включает планетарные зубчатые передачи и циклоидные приводы (GAM, 2020).

Таблица 2 . Схема оценки решений волн деформации.

Выбранная модель CSG имеет значительно больший крутящий момент, чем предполагалось в нашем тесте.Форма имеет больший диаметр, чем длина, а вес значительно ниже, чем у других технологий, и приводит к лучшему соотношению крутящего момента к массе из проанализированных технологий. Действительно, характерное зацепление с несколькими зубьями обеспечивает большее сопротивление крутящему моменту, чем в PGT, что делает эту технологию очень подходящей для соединений, расположенных ближе к рабочему органу, где они часто встречаются в современных промышленных роботах.

Пиковый КПД ниже, чем у редукторов, и ближе к RG350, а КПД особенно чувствителен к условиям эксплуатации.Поезда Strain Wave демонстрируют большие потери, не зависящие от нагрузки, и пусковые моменты без нагрузки — особенно в условиях обратного движения, которые становятся особенно критическими для высоких скоростей и / или низких крутящих моментов (Harmonic Drive, 2014). Для роботизированных устройств HRI, подверженных частым изменениям скорости и полезной нагрузки в сочетании с обменом энергией между роботизированным устройством и пользователем, это означает, что средняя эффективность быстро падает ниже 40–50% (López-García et al., 2019b). Также стоит отметить их большой коэффициент скрытой мощности, указывающий на одновременное присутствие высоких крутящих моментов и скоростей в зацеплении зубьев, что также помогает объяснить относительно низкий КПД.

Еще раз, благодаря зацеплению с несколькими зубьями, можно достичь потерянных движений ниже 1 угловой минуты, что дает этому редуктору сильное преимущество, которое помогает гармоническим приводам находить широкое применение в промышленных роботах. Они смогли вытеснить PGT из многих приложений, особенно после значительного улучшения характеристик в результате новой геометрии зубьев, представленной этой компанией в 90-х годах, что также улучшило линейность их жесткости (Slatter, 2000).

Максимальная входная скорость раньше была сильным ограничением для использования редукторов HD (Schempf, 1990), но новые достижения и улучшения конструкции позволяют им теперь достигать 7500 об / мин.

Циклоидные приводы: для высокой прочности и жесткости на кручение

С момента своего изобретения Лоренцем Брареном в 1927 году (Li, 2014) циклоидные приводы нашли применение в основном в лодках, подъемных кранах и в некотором крупном оборудовании, таком как прокатные станы или станки с ЧПУ. В циклоидных приводах эксцентричное входное движение создает шаткое циклоидальное движение одиночного большого планетарного колеса, которое затем преобразуется обратно во вращение выходного вала и приводит к высокой редукционной способности (Gorla et al., 2008), см. Рисунок 5.

Рисунок 5 . Внутренняя конфигурация циклоидных приводов SUMITOMO Fine Cyclo F2C-A15 и Fine Cyclo F2C-T155, идентифицирующая их основные элементы, адаптирована из SUMITOMO (2017) с разрешения © Sumitomo Cyclo Drive Germany GmbH, 2017. Он также включает схему лежащих в основе топологий.

Таблица 3 включает лидера рынка (NABTESCO RV) в этом сегменте и основных претендентов (SPINEA и SUMITOMO). RV от NABTESCO и серия Fine-Cyclo T от SUMITOMO включают в себя обычную ступень PGT с предварительным зацеплением.Полезная нагрузка этих устройств больше, чем требуется для нашего теста, и приводит к большому весу. Это уже дает ценную информацию: более компактные решения недоступны на рынке и, согласно информации, предоставленной некоторыми производителями, менее интересны, поскольку для них потребуется высочайшая точность производства и, в конечном итоге, приведет к высоким затратам.

Таблица 3 . Схема оценки решений для циклоидных приводов.

Формы аналогичны коробкам передач с волновой деформацией, а по массе больше и ближе к весам PGT по вышеупомянутым причинам.Отношение крутящего момента к массе больше, чем у PGT, но немного ниже, чем у коробок передач с волновой деформацией. Основное преимущество циклоидных приводов заключается именно в их способности выдерживать большие нагрузки и особенно ударные нагрузки, а также в минимальных затратах на техническое обслуживание.

Пиковый КПД выше, чем у редукторов с волновой деформацией, и ближе к КПД PGT, но КПД сильно зависит от условий эксплуатации (Mihailidis et al., 2014), и пусковые моменты холостого хода, и коэффициент скрытой мощности высоки. аналогично редукторам с волновой деформацией.

Хотя они, как правило, имеют некоторый люфт, который часто компенсируется в их конструкции для достижения уровней, сопоставимых с уровнями редукторов с волновой деформацией, вероятно, за счет немного более высокого трения. Их жесткость на кручение — самая большая из проанализированных технологий редукторов.

Циклоидные приводы

имеют неотъемлемое ограничение на работу с высокими входными скоростями, вызванное наличием большого и относительно тяжелого планетарного (кулачкового) колеса, что приводит к большим инерциям и дисбалансу.Это мотивирует использование, как правило, двух планетарных колес, расположенных последовательно и смещенных на 180 градусов друг к другу, для устранения дисбаланса, уменьшения вибраций и обеспечения более высоких входных скоростей. Это объясняет, как благодаря сочетанию циклоидных приводов со ступенями предварительного зацепления, состоящими из обычных ступеней PGT, циклоидные приводы получили широкое распространение в робототехнике. Такое расположение повышает эффективность, снижает чувствительность к высоким входным скоростям и обеспечивает легкую адаптацию их передаточных чисел.В 90-х годах гармонические приводы доминировали на рынке роботизированных коробок передач, но усовершенствования циклоидной технологии позволили циклоидным приводам начать покорять бездорожье, сначала в Японии, а затем в других местах (Rosenbauer, 1995). В настоящее время производители, такие как NABTESCO, SUMITOMO или NIDEC, предлагают циклоидные гибриды с интегрированным передаточным механизмом PGT, покрывающие более 60% рынка роботизированных коробок передач, и поэтому стали новой доминирующей технологией, особенно для проксимальных суставов, подверженных более высоким нагрузкам и меньшим ограничениям по весу (WinterGreen Исследования, 2018).

Наконец, стоит упомянуть наличие относительно большой пульсации крутящего момента, которая вносит нелинейности и усложняет их регулирование. Эта пульсация крутящего момента связана с необходимостью использования циклоидных профилей зубьев, чтобы избежать столкновения зубьев между большим планетарным колесом (-ами) и зубчатым венцом, что делает эти устройства чрезвычайно чувствительными к изменениям межцентрового расстояния, возникающим даже из-за небольших производственных ошибок. Существует несколько попыток улучшить эту ситуацию, используя эвольвентные зубья, менее чувствительные к колебаниям межцентрового расстояния, с уменьшенными углами давления и / или коэффициентами контакта для минимизации радиальных сил и повышения эффективности (Morozumi, 1970), а также с использованием других форм нестандартных зубьев. -инволютные зубы (Коряков-Савойский и др., 1996; Хлебаня, Куловец, 2015).

Обзор новейших технологий передачи для робототехники

Усилитель крутящего момента REFLEX

Genesis Robotics привлекла большое внимание в сообществе робототехники с появлением их двигателя с прямым приводом, LiveDrive ^© . Согласно Genesis, LiveDrive в двух доступных топологиях — радиальном и осевом потоках — обеспечивает сравнительные характеристики в соотношении крутящего момента к массе. Двигатель с осевым потоком может достигать 15 Нм / кг, в то время как радиальный поток ограничивается максимум 10 Нм / кг.

Чтобы расширить спектр применения, Genesis Robotics представила совместимую коробку передач под названием Reflex , показанную на рисунке 6. Эта литая под давлением сверхлегкая пластиковая коробка передач предназначена для легких роботов, и хотя изначально она была разработана для совместной работы с LiveDrive. и поэтому он нацелен на передаточные числа ниже 1:30, он также способен обеспечивать передаточные числа до 1: 400 (GENESIS, 2018).

Рисунок 6 . Внутренняя конфигурация и основные элементы редуктора Reflex адаптированы из GENESIS Robotics (2020) с разрешения © 2019 Genesis Robotics.Он также включает схему базовой топологии.

В основе топологии лежит топология Wolfrom PGT с несколькими меньшими планетами (Klassen, 2019), в которой реактивное (стационарное) зубчатое колесо разделено на две части для балансировки в соответствии с конструкцией, первоначально предложенной Россманом (1934) и используемой в качестве хорошо в передаче Hi-Red Tomcyk (2000).

В редукторе Reflex выходное кольцо также разделено для облегчения сборки с косозубыми зубьями. Еще одним интересным аспектом этой конструкции является заклеенная лентой форма планет, которая, как подозревают авторы, связана с возможностью предварительной нагрузки системы для достижения нулевого люфта, который, как утверждает Genesis, возможен с этой коробкой передач.По заявлению компании, гибкость пластиковых планетарных колес также дает преимущество в уменьшении люфта.

К сожалению, пока нет независимых тестов, подтверждающих данные характеристики, и никаких официальных данных, особенно по эффективности, от Genesis пока нет, поэтому в Таблицу 4 включено только значение Latent Power Ratio, полученное на основе его топологии.

Таблица 4 . Схема оценки новых технологий редукторов.

Таким образом, хотя лежащая в основе топология Wolfrom указывает на то, что эффективность, безусловно, будет сложной задачей, эта инновационная коробка передач демонстрирует большой потенциал для переосмысления существующих технологий и их адаптации к будущим потребностям робототехники. Genesis Robotics недавно вступила в интересное партнерство с известными промышленными компаниями, такими как Koch Industries Inc. и Demaurex AG.

Проезд Архимеда

IMSystems из Нидерландов является дочерней компанией Делфтского технологического университета, созданной в 2016 году для использования изобретения Archimedes Drive (Schorsch, 2014).

Привод Архимеда снова повторяет топологию редуктора Wolfrom (также с разрезным реактивным зубчатым венцом в некоторых его конструкциях), но включает в себя революционное новшество в использовании роликов вместо зубчатых колес для замены зубчатых контактов контактами качения, см. Рис. 7. Контролируемая деформация планетарных роликов позволяет передавать крутящий момент между планетами аналогично колесам транспортного средства.

Рисунок 7 . Внутренняя конфигурация привода Архимеда с деталями, показывающими его планеты Flexroller, адаптирована из IMSystems (2019) с разрешения © 2019 Innovative Mechatronic Systems B.V., со схемой лежащей в основе топологии.

Характеристики, представленные в таблице 4, взятой из брошюры компании (IMSystems, 2019) и доступной по запросу, показывают, что использование топологии Wolfrom дает этому устройству возможность достигать очень высоких передаточных чисел в компактной форме, но это также приводит к низкой топологической эффективности. Согласно IMSystems, замена контакта зубьев шестерни на контакт качения способствует минимизации контактных потерь, которые, в частности, при передаче крутящего момента между планетарной передачей и кольцевыми роликами должны компенсировать высокое латентное соотношение мощности и приводить к максимальному КПД. около 80% (IMSystems, 2019).Никаких данных о пусковых моментах или потерях, не зависящих от нагрузки, не приводится.

Чтобы обеспечить передачу высокого крутящего момента без проскальзывания, необходимо строго контролировать деформацию роликов планетарного механизма, а также производственные допуски коробки передач. Это представляет собой одну из основных технологических проблем, и это ядро ​​инноваций, вносимых этой технологией (Schorsch, 2014).

NuGear

STAM s.r.l. — частная инженерная компания из Генуи, которая помогла разработать роботизированный сустав для гуманоидного робота I-Cub.Их NuGear — это нутационная коробка передач, которая изначально была задумана (Барбагелата и Корсини, 2000) для космических приложений, но могла бы развить свой потенциал для робототехники также за счет исследования альтернативных производственных средств.

Пока нет общедоступной информации о рабочих характеристиках этой коробки передач, что означает, что мы можем предоставить здесь только предварительный анализ ее топологии и результирующих характеристик, которых можно ожидать на основе ограниченной информации, доступной в основном из проекта Caxman EU ( CAxMan, 2020), для которого NuGear был вариантом использования, и из доступных патентов (Barbagelata et al., 2016).

На рисунке 8 внутренняя структура NuGear представлена ​​с использованием эквивалентной конфигурации PGT — для облегчения понимания абстрагируется аспект нутации. Таким образом становится ясно, что NuGear напоминает два PGT Wolfrom, для которых несущая используется в качестве входа, соединенных последовательно, и где каждый из них соответствует одному из двух этапов, определенных в Barbagelata et al. (2016). Это еще раз указывает на то, что в этой коробке передач будет присутствовать относительно высокий коэффициент скрытой мощности.Для передаточного числа 1: 100 и при условии сбалансированного усиления 1:10 на каждой из двух ступеней, как предложено в Barbagelata et al. (2016), мы получаем, используя уравнения, выведенные в Приложении I, коэффициент скрытой мощности 32, что указывает на топологическую эффективность, аналогичную таковой у Wolfrom PGT.

Рисунок 8 . Внутренняя конфигурация двухступенчатой ​​коробки передач NuGear для версии с оппозитными контактами планет адаптирована из CAxMan (2020) с разрешения © Stam S.r.l. Он также включает схему базовой топологии.

Еще предстоит подтвердить, в какой степени использование методов аддитивного производства может помочь STAM s.r.l. снизить большие затраты на производство конических зубчатых колес, а также определить, сможет ли операция нутации достичь достаточной надежности и более компактной формы, которые могут открыть дверь для ее использования в области робототехники (CAxMan, 2020).

Двусторонний привод

Компания FUJILAB в Иокогаме предложила в Fujimoto (2015) коробку передач с высокой степенью управляемости для робототехники, которая особенно подходит для работы без датчика крутящего момента (Kanai and Fujimoto, 2018).

Как видно на Рисунке 9, конфигурация этого устройства снова аналогична PGT Wolfrom. При такой топологии Fujimoto et al. смогли достичь при передаточном числе 1: 102 КПД при движении вперед 89,9% и КПД при движении задним ходом 89,2%. Пусковой крутящий момент без нагрузки в обратном направлении составил 0,016 Нм в коробке передач с внешним диаметром ~ Φ50 мм (Kanai and Fujimoto, 2018). Стратегия достижения такой высокой эффективности с топологией Wolfrom заключается в оптимизации коэффициентов сдвига профиля (Fujimoto and Kobuse, 2017).

Рисунок 9 . Внутренняя конфигурация двустороннего привода, высокоэффективной коробки передач, способной обеспечивать передаточное число 1: 102 с использованием топологии Wolfrom, любезно предоставлено © Yasutaka Fujimoto.

Эти многообещающие результаты — см. Таблицу 4 — показывают, что выравнивание соотношений подвода и углубления посредством оптимизации коэффициентов смещения профиля может привести к чрезвычайно высокой эффективности зацепления. Насколько известно авторам, эта стратегия была первоначально предложена Хори и Хаяши (1994) и особенно интересна в топологии Wolfrom, где она в конечном итоге может обеспечить эффективность выше 90% в сочетании с высокими передаточными числами и компактными топологиями.

Привод подшипника шестерни

Вслед за новаторской работой в этой области Джона М. Враниша из НАСА, результатом которой стало изобретение планетарной шестерни без водила во Вранише (1995) и подшипников с частичными зубьями (Враниш, 2006), NASA Goddard Space Летный центр представил свою концепцию нового зубчатого подшипника в Вайнберге и др. (2008).

Северо-Восточный университет в Бостоне продолжил разработку этого нового привода для применения в роботизированных соединениях.Как видно на Рисунке 10, он включает в себя коробку передач Wolfrom, адаптированную для включения конструкции Vranish без опоры и зубчатых подшипников. Подшипники шестерен представляют собой контакты качения, которые предусмотрены для каждой пары зубчатых колес в соответствии с их делительным диаметром и уменьшают нагрузку на подшипники коробки передач (Brassitos et al., 2013). Эта топология обеспечивает удобную интеграцию электромотора, который, следовательно, встроен в полую часть большого солнечного зубчатого колеса в конфигурации, специально предназначенной для космических приложений (Brassitos and Jalili, 2017).

Рисунок 10 . Внутренняя конфигурация зубчатого подшипника, включая встроенный бесщеточный двигатель, адаптирована из Brassitos and Jalili (2017) с разрешения © 2017 Американское общество инженеров-механиков ASME. Справа также показана лежащая в основе топология Wolfrom с расщепленным реакционным кольцом.

В Brassitos and Jalili (2018) металлический прототип привода с зубчатым подшипником с передаточным числом 1:40 характеризуется жесткостью, трением и кинематической погрешностью.Измерения полностью соответствуют показателям FUJILAB и подтверждают низкий пусковой крутящий момент без нагрузки в этой конфигурации (0,0165 Нм для внешнего диаметра коробки передач ~ 100 мм). После экспериментального измерения жесткости, трения и кинематической погрешности их привода (Brassitos and Jalili, 2018) интегрировали эти значения в динамическую модель, которая затем была смоделирована и сравнена с откликом скорости разомкнутого контура системы при свободном синусоидальном движении, показав хорошие результаты. корреляция и предлагает очень удобную высокую линейность передачи.

Предварительные измерения показали хороший комбинированный КПД двигателя и коробки передач Wolfrom с передаточным числом 1: 264 (Brassitos et al., 2013), что не очень хорошо коррелирует с рассчитанным скрытым коэффициентом мощности 196. КПД не был определен. снова в центре внимания недавних статей авторов, и мы, к сожалению, не смогли на данный момент подтвердить окончательные уровни эффективности, которых могут достичь новые прототипы.

В любом случае, привод с зубчатым подшипником дает очень интересные возможности для использования потенциала топологии Wolfrom в робототехнике.Возможность удаления несущей конструкции и встраивания электродвигателя в коробку передач в общем корпусе позволяет получить впечатляюще компактные конструкции. Возможность использования продольных роликов зубчатых подшипников для уменьшения радиальной нагрузки на подшипники также является многообещающим вариантом для повышения компактности и повышения эффективности (Brassitos et al., 2019).

Галакси Драйв

Schreiber and Schmidt (2015) защищает основные инновации, включенные в Galaxie Drive, коробку передач, которую WITTENSTEIN в настоящее время выводит на рынок прецизионных редукторов через свой стартап Wittenstein Galaxie GmbH, созданный в апреле 2020 года.

Хотя таблица данных и подробная информация еще не доступны, также раскрыты принцип работы и ожидаемая прибыль. Galaxie Drive представляет новый кинематический подход, основанный на линейном наведении одиночного зуба в зубчатом каркасе Teeth Carrier , но, по мнению этих авторов, его топология напоминает топологию деформационно-волнового механизма, см. Рис. 11. Гибкая линия заменена зубьями. Держатель, включающий два ряда отдельных зубцов, выполнен с возможностью радиального перемещения и зацепления с круговым шлицем в качестве вращающегося многоугольного вала выполняет роль генератора волн с многоугольным периметром (Schreiber and Röthlingshöfer, 2017).Следовательно, несколько отдельных зубцов одновременно входят в зацепление с круговым шлицем — так же, как в Harmonic Drive. По словам производителя, это вместе с двухточечным контактом с высокой устойчивостью к крутящему моменту между каждым отдельным зубом и зубчатым каркасом обеспечивает этому устройству характерный нулевой люфт, высокую жесткость на кручение и эталонное соотношение крутящего момента к весу.

Рисунок 11 . Деталь зацепления зубьев коробки передач Galaxy (R) DF адаптирована из Schreiber (2015) с разрешения © 2020 Wittenstein Galaxie GmbH.Он включает схему базовой топологии KHV.

В ходе прямого обмена мнениями представители Виттенштейна подтвердили, что очевидная проблема трения между отдельными зубьями и их направляющим круговым кольцом решена, и Galaxie может достичь максимальной эффективности выше 90%. Из-за лежащей в основе конфигурации KHV ожидаются большие коэффициенты скрытой мощности, но пока невозможно получить дальнейшее представление об эффективности зацепления, которая будет результатом радиального движения зубьев, которое включает новую логарифмическую спиральную боковую поверхность зуба (Мишель, 2015).

Первоначально привод Galaxie Drive предназначался для высокоточного оборудования, где высокая жесткость и сопротивление крутящему моменту могут помочь увеличить скорость и производительность. В будущем мы, безусловно, сможем оценить потенциал этой инновационной технологии также для робототехнических приложений.

Обсуждение

Новое поколение робототехнических устройств меняет приоритеты в выборе подходящих коробок передач. Вместо высочайшей точности на высоких скоростях эти устройства предъявляют более строгие требования к легким и очень эффективным устройствам с механическим усилением.

Сверхлегкие приводы деформационных волн (HD, E-cyclo), безусловно, находятся в очень хорошем положении для удовлетворения этих потребностей, что подтверждается их нынешним доминированием в области коботов. При рассмотрении привода деформационной волны для роботизированной задачи pHRI работа при низких крутящих моментах и ​​скоростях должна быть сведена к минимуму, если эффективность должна быть максимальной. Хотя их оптимизированная геометрия зубьев способствует более линейной жесткости на кручение, трение остается очень нелинейным и зависит от направления, вызывая также определенные ограничения использования.Храповик как следствие ударной нагрузки — это еще одно ограничение, которое следует учитывать для этого типа редуктора, которое E-Cyclo не должен иметь (SUMITOMO, 2020).

Циклоидные приводы

прошли долгий путь, чтобы в конечном итоге стать доминирующей технологией в промышленных роботах. Благодаря технологическим достижениям, направленным на уменьшение люфта и ограничения скорости ввода, они теперь могут обеспечивать хорошую точность с приемлемой эффективностью, несмотря на высокие скрытые коэффициенты мощности, возникающие из-за базовой топологии KHV, эквивалентной топологии приводов с волновой деформацией.Использование ступени перед зацеплением также вносит важный вклад в достижение этой цели за счет повышения базовой топологической эффективности. Сверхлегкие конструкции, подобные конструкции SPINEA, демонстрируют интересный потенциал, но в конечном итоге потребуются более прорывные подходы, такие как пластиковые материалы, чтобы удовлетворить потребности в более легких коробках передач и более высоких передаточных числах, необходимых для HRI. Пока это не станет возможным, циклоидные приводы можно рассматривать только для больших полезных нагрузок, когда их больший вес и результирующая инерция не критичны для работы.Когда исключительная точность не требуется, можно избежать мер компенсации люфта в пользу повышения эффективности и более низких пусковых моментов. В любом случае следует позаботиться о том, чтобы адекватно управлять пульсацией крутящего момента, и, вероятно, необходимо будет остаться на этапе перед включением, чтобы обеспечить высокие скорости входного двигателя.

Невозможность планетарных редукторов уменьшить люфт при сохранении хорошей производительности и ограничения жесткости на кручение ограничили их использование в промышленной робототехнике. Тем не менее, PGT чрезвычайно универсальны, что демонстрирует их широкое использование во множестве современных промышленных устройств.И они изначально эффективны, надежны и относительно просты — дешевы — в производстве. Это может объяснить недавний интерес робототехников к PGT и почему пять из шести изученных здесь принципиально инновационных редукторов основаны на конфигурации PGT с высоким передаточным числом: топологии Wolfrom. Лучшая топологическая эффективность в сочетании с улучшением эффективности зацепления за счет модификации профиля или даже еще одного шага вперед по замене зубьев контактами качения являются многообещающими характеристиками. В сочетании с возможностями, открываемыми их полой топологией, эти элементы потенциально могут привести к возвращению PGT в робототехнику.

Наше исследование показывает, что большая универсальность технологий редукторов, используемых в робототехнике, представляет собой серьезную проблему для прямого сравнения их характеристик. Как показывают примеры люфта и максимальной входной скорости, адекватные модификации конструкции могут надлежащим образом компенсировать большинство исходных слабых мест определенной технологии за счет компромиссов в других аспектах, обычно включая эффективность, размер, вес и стоимость. Точно так же большие скрытые коэффициенты мощности указывают на существенный топологический недостаток с точки зрения эффективности, но он также может быть — по крайней мере частично — компенсирован соответствующими модификациями.Таким образом, обучающий эффект заключается в том, что выбор подходящей технологии редуктора для определенного применения pHRI является чрезвычайно сложным процессом, требующим глубокого понимания фундаментальных недостатков, возможностей улучшения и производных компромиссов каждой технологии. Наша первоначальная цель исследования — внести свой вклад в простую таблицу выбора, способную помочь неопытным робототехникам в выборе подходящих технологий редукторов для своих роботизированных устройств, поэтому не могла быть достигнута.Вместо этого в этой статье собраны и объясняются основные параметры выбора и связанные с ними проблемы в каждой из доступных технологий, с целью помочь инженерам-роботам pHRI развить необходимые навыки, необходимые для осознанного выбора подходящей, индивидуально оптимизированной коробки передач.

Два важных аспекта роботизированных редукторов для pHRI, к сожалению, не могут быть адекватно оценены в нашем исследовании на данном этапе: шум и стоимость. По мере того, как робототехнические устройства становятся все ближе к людям, робототехники уделяют все больше внимания шуму.Редукторы, безусловно, представляют собой важный источник шума (переносимого воздухом и конструкцией), но, к сожалению, на данном этапе рекомендуется исключить шум из нашего анализа по двум основным ограничениям. Во-первых, большинство производителей редукторов еще не предоставляют количественных оценок шумовых характеристик, и когда они это делают, они, как правило, следуют другим методам испытаний, которые также не особенно подходят для рабочих условий в pHRI. Во-вторых, современные технологии коробок передач все еще должны пройти ожидаемый процесс оптимизации шума.

Стоимость также является важным параметром, делающим технологии pHRI более доступными, и поэтому становится важным при выборе подходящих редукторов для будущих робототехнических технологий. К сожалению, и здесь научному сообществу доступно недостаточное количество исходной информации для систематической справедливой оценки крупномасштабного экономического потенциала определенной технологии редукторов. Прежде чем можно будет определить подходящую основу для оценки этого потенциала, требуется большой объем исследовательской работы, которая явно выходит за рамки нашего исследования.

Эти два ограничения очерчивают основные рекомендации авторов для интересных направлений будущих исследований. Определение стандартизованных условий испытаний воздушного и конструктивного шума в коробках передач, особенно адаптированных к типичным условиям эксплуатации и потребности в pHRI, могло бы позволить прямое сравнение различных технологий и способствовать их оптимизации шума. Кроме того, составление доступных моделей затрат для производственных процессов, связанных с изготовлением коробок передач, и их адаптация к специфике конкретных технологий, используемых в робототехнике, позволит составить основу для оценки потенциала крупномасштабных затрат (и препятствий) разные технологии.

Авторские взносы

Все авторы принимали участие в предварительной работе, связанной с этой темой исследования, и внесли свой вклад в концептуализацию структуры, представленной в рукописи. PG работала над созданием подходящей системы оценки для выполнения анализа коробки передач и взяла на себя инициативу в написании рукописи и преобразовании ее в ее нынешнюю форму. PG и ES в равной степени способствовали выявлению потенциально подходящих технологий и их анализу с помощью структуры.Все корректуры авторов прочитали и внесли свой вклад в окончательную версию статьи.

Финансирование

SC, ES (доктор наук) и TV (доктор наук) являются научными сотрудниками Исследовательского фонда Flanders — Fonds voor Wetenschappelijk Onderzoek (FWO). Эта работа частично финансируется Программой исследований и инноваций Европейского Союза Horizon 2020 в рамках Соглашения о гранте № 687662 — проект SPEXOR.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Авторы хотели бы поблагодарить профессора Ясутака Фудзимото из Йокогамского национального университета, а также компании Neugart GmbH, Harmonic Drive SE, Sumitomo Drive Germany GmbH, Genesis Robotics, Innovative Mechatronic Systems B.V., Stam s.r.l. и Wittenstein Galaxy GmbH за любезную поддержку и полученные объяснения, а также за разрешение использовать прилагаемые изображения их устройств.

Дополнительные материалы

Дополнительные материалы к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https: // www.frontiersin.org/articles/10.3389/frobt.2020.00103/full#supplementary-material

Список литературы

Альбу-Шеффер, А., Эйбергер, О., Гребенштейн, М., Хаддадин, С., Отт, К., Вимбок, Т. и др. (2008). Мягкая робототехника. Робот IEEE. Автомат. Mag. 15, 20–30. DOI: 10.1109 / MRA.2008.927979

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Arigoni, R., Cognigni, E., Musolesi, M., Gorla, C., and Concli, F. (2010). «Планетарные редукторы: эффективность, люфт, жесткость» в Международной конференции VDI по зубчатым колесам (Мюнхен).

Google Scholar

Арнаудов, К., Караиванов, Д. (2005). «Планетарные зубчатые передачи с высшим составом» в Международная конференция VDI по зубчатым колесам , Vol. 1904 (Мюнхен: VDI-Bericht), 327–344.

Барбагелата А. и Корсини Р. (2000). Riduttore Ingranaggi Conici Basculanti . Патент Италии № IT SV20000049A1. Рим: Ufficio Italiano Brevetti e Marchi.

Барбагелата А., Эллеро С. и Ландо Р. (2016). Планетарный редуктор .Европейский патент № EP2975296A2. Мюнхен: Европейское патентное ведомство.

Брасситос, Э., Джалили Н. (2017). Разработка и разработка компактного высокомоментного роботизированного привода для космических механизмов. J. Mech. Робот. 9, 061002-1–061002-11. DOI: 10.1115 / 1.4037567

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Брасситос, Э., Джалили Н. (2018). «Определение характеристик жесткости, трения и кинематической погрешности в трансмиссиях с зубчатыми подшипниками», в ASME 2018 International Design Engineering Technical Conference и Computers and Information in Engineering Conference (Квебек: цифровая коллекция Американского общества инженеров-механиков).DOI: 10.1115 / DETC2018-85647

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Brassitos, E., Mavroidis, C., and Weinberg, B. (2013). «Зубчатый подшипниковый привод: новый компактный привод для роботизированных шарниров», в ASME 2013 Международная техническая конференция по проектированию и Компьютеры и информация в инженерной конференции (Портленд, Орегон: цифровая коллекция Американского общества инженеров-механиков). DOI: 10.1115 / DETC2013-13461

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Брасситос, Э., Вайнберг, Б., Цинчао, К., и Мавроидис, К. (2019). Контактная система изогнутого подшипника . Патент США № US10174810B2. Вашингтон, округ Колумбия: Бюро по патентам и товарным знакам США.

Google Scholar

Каланка, А., Мурадор, Р., Фиорини, П. (2015). Обзор алгоритмов совместимого управления жесткими и фиксированными роботами. IEEE / ASME Trans. Мех. 21, 613–624. DOI: 10.1109 / TMECH.2015.2465849

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Карбоне, Г., Mangialardi, L., и Mantriota, G. (2004). Сравнение характеристик полнотороидальных и полутороидальных тяговых приводов. мех. Мах. Теория 39, 921–942. DOI: 10.1016 / j.mechmachtheory.2004.04.003

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Cetinkunt, S. (1991). Проблемы оптимального проектирования в высокоскоростных высокоточных сервосистемах движения. Мехатроника 1, 187–201. DOI: 10.1016 / 0957-4158 (91)

-A

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чен, К.и Анхелес Дж. (2006). Потери виртуальной мощности и механические потери мощности в зубчатых зацеплениях планетарных зубчатых передач. ASME J. Mech. Des. 129, 107–113. DOI: 10.1115 / 1.2359473

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чен, Д. З., и Цай, Л. В. (1993). Кинематический и динамический синтез редукторных робототехнических механизмов. J. Mech. Des. 115, 241–246. DOI: 10.1115 / 1.23

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Crispel, S., López-García, P., Verstraten, T., Convens, B., Saerens, E., Vanderborght, B., and Lefeber, D. (2018). «Представляем составные планетарные передачи (C-PGT): компактный способ достижения высоких передаточных чисел для носимых роботов», на Международном симпозиуме по носимой робототехнике (Пиза), 485–489. DOI: 10.1007 / 978-3-030-01887-0_94

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Де Сантис А., Сицилиано Б., Де Лука А. и Бикки А. (2008). Атлас физического взаимодействия человека и робота. мех.Мах. Теория 43, 253–270. DOI: 10.1016 / j.mechmachtheory.2007.03.003

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дель Кастильо, Дж. М. (2002). Аналитическое выражение КПД планетарных зубчатых передач. мех. Мах. Теория 37, 197–214. DOI: 10.1016 / S0094-114X (01) 00077-5

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дрессчер, Д., де Врис, Т. Дж., И Страмиджоли, С. (2016). «Выбор мотор-редуктора для повышения энергоэффективности», Международная конференция IEEE 2016 по усовершенствованной интеллектуальной мехатронике (AIM) (Банф, AB: IEEE), 669–675.DOI: 10.1109 / AIM.2016.7576845

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фудзимото Ю. (2015). Эпициклический зубчатый привод и метод его проектирования . Патент Японии № JP2015164100. Токио: Патентное ведомство Японии.

Fujimoto, Y., and Kobuse, D. (2017). «Роботизированные приводы с высокой степенью управляемости», на международном семинаре IEEJ по обнаружению, срабатыванию, управлению движением и оптимизации (SAMCON) (Нагаока), IS2–1.

GAM (2020 г.). GSL Трансмиссионный редуктор .Каталог.

GENESIS (2018). Усилитель крутящего момента Reflex — движущая сила будущего . Tech Update Общайтесь.

Гиберти Х., Чинквемани С. и Леньяни Г. (2010). Влияние механических характеристик трансмиссии на выбор мотор-редуктора. Мехатроника 20, 604–610. DOI: 10.1016 / j.mechatronics.2010.06.006

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Жирар, А., Асада, Х. Х. (2017). Использование естественной динамики нагрузки с приводами с регулируемым передаточным числом. Робот IEEE. Автомат. Lett. 2, 741–748. DOI: 10.1109 / LRA.2017.2651946

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Горла К., Даволи П., Роза Ф., Лонгони К., Чиоцци Ф. и Самарани А. (2008). Теоретический и экспериментальный анализ циклоидного редуктора скорости. J. Mech. Des. 130: 112604. DOI: 10.1115 / 1.2978342

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Groothuis, S. S., Folkertsma, G. A., and Stramigioli, S. (2018). Общий подход к достижению стабильности и безопасного поведения в распределенных роботизированных архитектурах. Фронт. Робот. AI 5: 108. DOI: 10.3389 / frobt.2018.00108

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хаддадин, С., Альбу-Шеффер, А., и Хирцингер, Г. (2009). Требования к безопасным роботам: измерения, анализ и новые идеи. Внутр. J. Робот. Res , 28, 1507–1527. DOI: 10.1177 / 0278364

3970

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хаддадин, С., Крофт, Э. (2016). «Физическое взаимодействие человека и робота», в Springer Handbook of Robotics (Cham: Springer), 1835–1874.DOI: 10.1007 / 978-3-319-32552-1_69

CrossRef Полный текст | Google Scholar

HALODI Robotics (2018). ДВИГАТЕЛЬ с прямым приводом Revo1 ™ [Брошюра], Moss. Доступно в Интернете по адресу: https://www.halodi.com/revo1 (по состоянию на 30 апреля 2020 г.).

Хэм, Р. В., Шугар, Т. Г., Вандерборг, Б., Холландер, К. В., и Лефебер, Д. (2009). Соответствующие конструкции приводов. Робот IEEE. Автомат. Mag. 16, 81–94. DOI: 10.1109 / MRA.2009.933629

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гармонический привод A.G. (2014) Технические данные Наборы компонентов CSD-2A . Каталог.

Хлебаня Г., Куловец С. (2015). «Разработка плоскоцентрической коробки передач на основе S-образной шестерни», в 11. Kolloquium Getriebetechnik (Мюнхен), 205–216.

Google Scholar

Хоган, Н. (1984). «Контроль импеданса: подход к манипуляции», в , 1984, Американская конференция по контролю, (Сан-Диего, Калифорния: IEEE), 304–313. DOI: 10.23919 / ACC.1984.4788393

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хори, К., и Hayashi, I. (1994). Максимальный КПД обычных механических планетарных шестерен парадокса для понижающего привода. Пер. Jpn. Soc. Мех. Англ. 60, 3940–3947. DOI: 10.1299 / kikaic.60.3940

CrossRef Полный текст

Хантер И. В., Холлербах Дж. М. и Баллантайн Дж. (1991). Сравнительный анализ актуаторных технологий для робототехники. Робот. Ред. 2, 299–342.

Google Scholar

IMSystems (2019). проезд Архимеда.IMSystems — Drive Innovation [Брошюра], Делфт.

Икбал, Дж., Цагаракис, Н. Г., и Колдуэлл, Д. Г. (2011). «Разработка носимого оптимизированного экзоскелета руки с прямым приводом», на Международной конференции по достижениям в области взаимодействия компьютера и человека (ACHI) (Гозье).

PubMed Аннотация | Google Scholar

Канаи Ю., Фудзимото Ю. (2018). «Бессенсорное управление крутящим моментом для экзоскелета с электроприводом с использованием приводов с высокой степенью обратного привода», на IECON 2018–44-й ежегодной конференции Общества промышленной электроники IEEE (Вашингтон, округ Колумбия: IEEE), 5116–5121.DOI: 10.1109 / IECON.2018.85

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Капелевич А. и ООО «AKGears» (2013). Анализ планетарных передач с высоким передаточным числом. Передаточное отношение 3, 10.

Google Scholar

Караяннидис Ю., Друкас Л., Папагеоргиу Д. и Доулжери З. (2015). Управление роботом для выполнения задач и повышения безопасности при ударах. Фронт. Робот. AI 2:34. DOI: 10.3389 / frobt.2015.00034

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кашири, Н., Abate, A., Abram, S.J., Albu-Schaffer, A., Clary, P.J., Daley, M., et al. (2018). Обзор принципов энергоэффективного передвижения роботов. Фронт. Робот. AI 5: 129. DOI: 10.3389 / frobt.2018.00129

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ким, Дж., Парк, Ф. К., Парк, Ю., и Шизуо, М. (2002). Проектирование и анализ сферической бесступенчатой ​​трансмиссии. J. Mech. Des . 124, 21–29. DOI: 10.1115 / 1.1436487

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Классен, Дж.Б. (2019). Дифференциальная планетарная коробка передач . Международный патент № WO2019 / 051614A1. Женева: Всемирная организация интеллектуальной собственности, Международное бюро.

Google Scholar

Коряков-Савойский Б., Алексахин И., Власов И. П. (1996). Зубчатая передача . Патент США № US5505668A. Вашингтон, округ Колумбия: Бюро по патентам и товарным знакам США.

Google Scholar

Ли С. (2014). «Новейшие технологии проектирования зубчатых передач с большими передаточными числами», в материалах Proceedings of International Gear Conference (Lyon), 427–436.DOI: 10.1533 / 9781782421955.427

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Луман, Дж. (1996). Zahnradgetriebe (Зубчатые механизмы) . Берлин: Springer-Verlag. DOI: 10.1007 / 978-3-540-89460-5

CrossRef Полный текст

Лопес-Гарсия, П., Криспель, С., Верстратен, Т., Сэренс, Э., Конвенс, Б., Вандерборгт, Б., и Лефебер, Д. (2018). «Конструкция планетарного редуктора для активной носимой робототехники, основанная на анализе видов отказов и последствий (FMEA)», в International Symposium on Wearable Robotics (Pisa), 460–464.DOI: 10.1007 / 978-3-030-01887-0_89

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лопес-Гарсия, П., Криспель, С., Верстратен, Т., Сэренс, Э., Вандерборгт, Б., и Лефебер, Д. (2019a). «Редукторы Wolfrom для легкой робототехники, ориентированной на человека», в материалах Proceedings of the International Conference on Gears 2019 (Мюнхен: VDI), 753–764.

Лопес-Гарсия, П., Криспель, С., Верстратен, Т., Сэренс, Э., Вандерборгт, Б., и Лефебер, Д. (2019b). «Настройка планетарных зубчатых передач для поддержки и воспроизведения конечностей человека», в MATEC Web of Conferences (Варна: EDP Sciences), 01014.DOI: 10.1051 / matecconf / 201928701014

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лафлин, К., Альбу-Шеффер, А., Хаддадин, С., Отт, К., Стеммер, А., Вимбек, Т., и Хирцингер, Г. (2007). Легкий робот DLR: концепции проектирования и управления роботами в среде обитания человека. Ind. Робот. Int. J . 34, 376–385. DOI: 10.1108 / 014390774386

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Макмиллан Р. Х. и Дэвис П. Б. (1965). Аналитическое исследование систем раздвоенной передачи энергии. J. Mech. Англ. Sci . 7, 40–47. DOI: 10.1243 / JMES_JOUR_1965_007_009_02

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Mayr, C. (1989). Präzisions-Getriebe für die Automation: Grundlagen und Anwendungsbeispiele . Ландсберг: Verlag Moderne Industrie.

Мишель С. (2015). Logarithmische spirale statt evolvente. Maschinenmarkt № . 18, 40–42.

Михайлидис А., Афанасопулос Э. и Оккас Э. (2014). «Эффективность циклоидного редуктора», в International Gear Conference (Lyon Villeurbanne), 794–803.DOI: 10.1533 / 9781782421955.794

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Морозуми, М. (1970). Эвольвентное внутреннее зацепление со смещением профиля . Патент США № US3546972A. Вашингтон, округ Колумбия: Бюро по патентам и товарным знакам США.

Google Scholar

Мюллер, Х. В. (1998). Die Umlaufgetriebe: Auslegung und vielseitige Anwendungen . Берлин; Гейдельберг: Springer-Verlag. DOI: 10.1007 / 978-3-642-58725-2

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мульцер, Ф.(2010). Systematik hoch übersetzender koaxialer getriebe (Докторская диссертация). Технический университет Мюнхена, Мюнхен, Германия.

Google Scholar

Musser, C. W. (1955). Деформационно-волновая передача . Патент США № US2

3A. Вашингтон, округ Колумбия: Бюро по патентам и товарным знакам США.

НАБТЕКО (2018). Прецизионный редуктор серии RV — N . CAT.180410. Каталог.

Нойгарт, А. Г. (2020). PLE Линия эконом-класса .Каталог.

Ниманн Г., Винтер Х. и Хён Б. Р. (1975). Maschinenelemente, Vol. 1 . Берлин; Гейдельберг; Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Спрингер.

Google Scholar

Pasch, K. A., and Seering, W. P. (1983). «О приводных системах для высокопроизводительных машин», в Машиностроение (Нью-Йорк, Нью-Йорк: Машиностроение Общества ASME-AMER), 107–107.

Pennestri, E., and Freudenstein, F. (1993). Механический КПД планетарных зубчатых передач. ASME J. Mech. Des . 115, 645–651. DOI: 10.1115 / 1.29

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Петтерссон, М., и Олвандер, Дж. (2009). Оптимизация трансмиссии промышленных роботов. IEEE Trans. Робот. 25, 1419–1424. DOI: 10.1109 / TRO.2009.2028764

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фам, А. Д., и Ан, Х. Дж. (2018). Прецизионные редукторы для промышленных роботов, участвующих в четвертой промышленной революции: современное состояние, анализ, дизайн, оценка производительности и перспективы. Внутр. J. Precis. Англ. Manuf. Green Technol. 5, 519–533. DOI: 10.1007 / s40684-018-0058-x

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Резазаде, С., Херст, Дж. У. (2014). «Об оптимальном выборе двигателей и трансмиссий для электромеханических и робототехнических систем», в Международная конференция IEEE / RSJ 2014 по интеллектуальным роботам и системам (Чикаго, Иллинойс: IEEE), 4605–4611. DOI: 10.1109 / IROS.2014.6943215

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Роос, Ф., Йоханссон, Х., Викандер, Дж. (2006). Оптимальный выбор двигателя и редуктора для мехатронных приложений. Мехатроника 16, 63–72. DOI: 10.1016 / j.mechatronics.2005.08.001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Розенбауэр Т. (1995). Getriebe für Industrieroboter: Beurteilungskriterien . Kenndaten, Einsatzhinweise: шейкер.

Россман, А. М. (1934). Механизм . Патент США № US 1970251. Вашингтон, округ Колумбия: У.S. Ведомство по патентам и товарным знакам.

Google Scholar

Saerens, E., Crispel, S., García, P. L., Verstraten, T., Ducastel, V., Vanderborght, B., and Lefeber, D. (2019). Законы масштабирования для роботизированных трансмиссий. мех. Мах. Теория 140, 601–621. DOI: 10.1016 / j.mechmachtheory.2019.06.027

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шафер И., Бурлье П., Хантшак Ф., Робертс Э. У., Льюис С. Д., Форстер Д. Дж. И Джон К. (2005). «Космическая смазка и характеристики шестерен гармонического привода», , 11-й Европейский симпозиум по космическим механизмам и трибологии, ESMATS 2005 (Люцерн), 65–72.

Google Scholar

Шейнман, В., Маккарти, Дж. М., и Сонг, Дж. Б. (2016). «Механизм и приведение в действие», в Springer Handbook of Robotics (Cham: Springer), 67–90. DOI: 10.1007 / 978-3-319-32552-1_4

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шемпф, Х. (1990). Сравнительное проектирование, моделирование и анализ управления роботизированными трансмиссиями (кандидатская диссертация). № WHOI-90-43. Кафедра машиностроения и Океанографический институт Вудс-Холла, Массачусетский технологический институт, Кембридж, Массачусетс, США.DOI: 10.1575 / 1912/5431

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шемпф, Х. и Йоргер, Д. Р. (1993). Изучение доминирующих рабочих характеристик в трансмиссиях роботов. ASME J. Mech. Des. 115, 472–482. DOI: 10.1115 / 1.24

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шорш, Дж. Ф. (2014). Составной планетарный привод трения . Патент Нидерландов № 2013496. Де Хааг: Octrooicentrum Nederland.

Google Scholar

Шрайбер, Х.(2015). «Revolutionäres getriebeprinzip durch neuinterpretation von maschinenelementen — Die WITTENSTEIN Galaxie®-Kinematik», в Dresdner Maschinenelemente Kolloquium, DMK (Дрезден), 2015. S.

Шрайбер, Х., Рётлингсхёфер, Т. (2017). «Кинематическая классификация коробки передач, содержащей отдельные упорные зубья, и ее преимущества по сравнению с существующими подходами», в Международной конференции по зубчатым колесам , ICG (Мюнхен).

Шрайбер, Х., и Шмидт, М.(2015). Getriebe. Патент Германии № DE 10 2015 105 525 A1. Мюнхен: Deutsches Patent- und Markenamt.

Google Scholar

Сенсинджер, Дж. У. (2010). «Выбор двигателей для роботов, использующих биомиметические траектории: оптимальные критерии, обмотки и другие соображения», в Международная конференция IEEE по робототехнике и автоматизации, 2010 г., (Анкоридж, AK: IEEE), 4175–4181. DOI: 10.1109 / ROBOT.2010.5509620

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сенсинджер, Дж.W. (2013). КПД высокочувствительных зубчатых передач, таких как циклоидные передачи. ASME J. Mech. Des. 135, 071006-1–071006-9. DOI: 10.1115 / 1.4024370

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сенсинджер, Дж. У., Кларк, С. Д., Шорш, Дж. Ф. (2011). «Внешний и внутренний роторы в роботизированных бесщеточных двигателях», Международная конференция IEEE по робототехнике и автоматизации, 2011 г. (Монреаль, Квебек, IEEE), 2764–2770. DOI: 10.1109 / ICRA.2011.5979940

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сеок, С., Wang, A., Chuah, M. Y. M., Hyun, D. J., Lee, J., Otten, D. M., et al. (2014). Принципы разработки энергоэффективного передвижения на ногах и их реализация на роботе-гепарде Массачусетского технологического института. IEEE / ASME Trans. Мех. 20, 1117–1129. DOI: 10.1109 / TMECH.2014.2339013

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сицилиано Б., Шавикко Л., Виллани Л. и Ориоло Г. (2010). Робототехника: моделирование, планирование и управление . Лондон: Springer Science and Business Media. DOI: 10.1007 / 978-1-84628-642-1

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Слэттер Р. (2000). Weiterentwicklung eines Präzisionsgetriebes für die Robotik . Санкт-Леонард: Antriebstechnik.

Google Scholar

SPINEA (2017). TwinSpin — высокоточные редукторы — Präzisionsgetriebe . Каталог.

Страмиджоли, С., Ван Оорт, Г., и Дертьен, Э. (2008). «Концепция нового энергоэффективного привода», в Международная конференция IEEE / ASME 2008 по усовершенствованной интеллектуальной мехатронике (Сиань: IEEE), 671–675.DOI: 10.1109 / AIM.2008.4601740

CrossRef Полный текст | Google Scholar

СУМИТОМО (2017). Fine Cyclo® Spielfreie Präzisionsgetriebe . Каталог 9 DE 02/2017.

СУМИТОМО (2020). Приводы управления движением E-Cyclo®. Каталог F10001E-1.

Талбот Д., Кахраман А. (2014). «Методика прогнозирования потерь мощности планетарных передач», в International Gear Conference (Lyon-Villeurbanne), 26–28. DOI: 10.1533 / 9781782421955.625

CrossRef Полный текст

Томчик, Х. (2000). Регулирующее устройство с планетарной передачей . Европейский патент № EP1244880B1. Мюнхен: Европейское патентное ведомство.

Google Scholar

Токсири, С., Наф, М. Б., Лаццарони, М., Фернандес, Дж., Спозито, М., Полиеро, Т. и др. (2019). «Экзоскелеты с опорой на спину для профессионального использования: обзор технологических достижений и тенденций», в IISE Trans. Ок. Эргон. Гм. Факторы 7, 3–4, 237–249.DOI: 10.1080 / 24725838.2019.1626303

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ван де Стрете, Х. Дж., Дегезель, П., Де Шуттер, Дж. И Бельманс, Р. Дж. (1998). Критерий выбора серводвигателя для мехатронных приложений. IEEE / ASME Trans. Мех. 3, 43–50. DOI: 10.1109 / 3516.662867

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Вел, А. Дж., И Се, С. К. (2016). На пути к совместимым и пригодным для носки роботизированным ортезу: обзор текущих и новых актуаторных технологий. Med. Англ. Phys. 38, 317–325. DOI: 10.1016 / j.medengphy.2016.01.010

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Verstraten, T., Furnémont, R., Mathijssen, G., Vanderborght, B., and Lefeber, D. (2016). «Энергопотребление мотор-редукторов постоянного тока в динамических приложениях: сравнение подходов к моделированию» в IEEE Robot. Автомат. Lett. 1, 524–530. DOI: 10.1109 / LRA.2016.2517820

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Враниш, Дж.М. (1995). Планетарный привод без несущей и против люфта . Патент США № US5409431. Вашингтон, округ Колумбия: Бюро по патентам и товарным знакам США.

Google Scholar

Враниш, Дж. М. (2006). Подшипники с частичным зубчатым зацеплением . Патент США № US2006 / 0219039A1. Вашингтон, округ Колумбия: Бюро по патентам и товарным знакам США.

Google Scholar

Ван, А., Ким, С. (2015). «Направленная эффективность в редукторных трансмиссиях: характеристика обратного движения в сторону улучшенного проприоцептивного контроля», в IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), 2015 г., (Сиэтл, Вашингтон: IEEE), 1055–1062.DOI: 10.1109 / ICRA.2015.7139307

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Вайнберг, Б., Мавроидис, К., и Враниш, Дж. М. (2008). Привод подшипника шестерни . Патент США № US2008 / 0045374A1. Вашингтон, округ Колумбия: Бюро по патентам и товарным знакам США.

Google Scholar

WinterGreen Research (2018). Прецизионные редукторы деформационных волн и редукторы RV и RD: доли рынка, стратегия и прогнозы, во всем мире, с 2018 по 2024 годы . WIN0418002.

WITTENSTEIN AG (2020 г.). Technische Broschüre SP + und TP + Getrieben. Каталог.

Вольф, А. (1958). Die Grundgesetze der Umlaufgetriebe . Брауншвейг: Фридр. Vieweg и Sohn.

Вольфром, У. (1912). Der Wirkungsgrad von Planetenrädergetrieben. Werkstattstechnik 6, 615–617.

Ю. Д. и Бичли Н. (1985). О механическом КПД дифференциала. ASME J. Mech. Пер. Автомат. 107, 61–67.DOI: 10.1115 / 1.3258696

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Зинн М., Рот Б., Хатиб О. и Солсбери Дж. К. (2004). Новый подход к срабатыванию для создания роботов, удобных для человека. Внутр. J. Робот. Res. 23, 379–398. DOI: 10.1177 / 0278364

2193

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Редукторы — поиск деталей робота

Планетарная передача на 180 градусов	AM 9015, AM RedLine, BAG, CIM, Mini CIM, RS-550, RS-775, RS-775pro	1 Двигатель	Планетарный ввод Versa	1 Скорость	Шкив	2: 1	VEXproWest Coast Products
2 Шаровой рычаг переключения передач CIM	CIM, Mini CIM	2 двигателя	1/2 «шестигранник	2 скорости	Шпора	3.67: 1, 5,39: 1, 6,6: 1, 8,33: 1, 9,17: 1, 11,73: 1, 12,26: 1, 15: 1, 20,83: 1, 26,67: 1	Робот SpaceVEXproWest Coast Products
3 Шаровой рычаг переключения передач CIM	CIM, Mini CIM	2 двигателя, 3 двигателя	1/2 «шестигранник	2 скорости	Шпора	2,83: 1, 4,17: 1, 5: 1, 6,13: 1, 7,08: 1, 7,5: 1, 9,01: 1, 9,07: 1, 10,42: 1, 11,03: 1, 13,5: 1, 15,32: 1, 18,75 : 1, 19.61: 1, 24: 1, 26.04: 1, 33.33: 1	Робот SpaceVEXproWest Coast Products
57 Спорт	AM 9015, AM RedLine, NeveRest, RS-550, RS-775, RS-775pro	1 Двигатель	1/2 «шестигранник	1 Скорость	Планетарный	4: 1, 12: 1, 16: 1, 20: 1, 36: 1, 48: 1, 64: 1, 80: 1, 100: 1	ЭндиМарк
Привод Armabelt	RS-775, RS-775pro	1 Двигатель	Планетарный ввод Versa	1 Скорость	Шкив	1.1: 1, 1.8: 1, 3: 1, 3.4: 1, 4.5: 1, 5.6: 1, 5.7: 1, 7.5: 1, 8: 1, 9: 1, 9.4: 1, 10.2: 1, 11.4: 1, 12: 1, 13.2: 1, 13.6: 1, 15: 1, 16.9: 1, 17: 1, 18.2: 1, 18.8: 1, 21: 1, 22.6: 1, 22.7: 1, 23.9: 1, 27: 1, 28.2: 1, 28.4: 1, 30: 1, 30.1: 1, 30.7: 1, 31.8: 1, 34.1: 1, 36: 1, 37.6: 1, 39.5: 1, 39.8: 1, 40.9: 1, 45: 1, 45.4: 1, 47.1: 1, 48: 1, 50.8: 1, 51.1: 1, 52.7: 1, 55.7: 1, 56.5: 1, 56.8: 1, 60: 1, 63: 1, 65.9: 1, 67.8: 1, 71.6: 1, 75: 1, 75.3: 1, 79.5: 1, 81: 1, 84: 1, 84.7: 1, 90: 1, 92: 1, 92.2: 1, 94.1: 1, 102,2: 1, 105: 1, 108: 1, 113,6: 1, 118,6: 1, 120: 1, 131.7: 1, 135: 1, 147: 1, 150: 1, 152.4: 1, 169.4: 1, 188.2: 1, 189: 1, 210: 1, 243: 1, 270: 1, 300: 1	Армабот
CIM Sport	CIM, Mini CIM	1 Двигатель	1/2 «шестигранник	1 Скорость	Планетарный	4: 1, 12: 1, 16: 1, 20: 1, 36: 1, 48: 1, 64: 1, 80: 1, 100: 1	ЭндиМарк
CIM-ile	AM 9015, RS-550, RS-775, RS-775pro	1 Двигатель	8 мм (стиль CIM)	1 Скорость	Шпора	9.29: 1, 12.29: 1	Робот SpaceVEXproWest Coast Products
CIMple Box	CIM, Mini CIM	2 двигателя	1/2 «Круглый	1 Скорость	Шпора	4,67: 1	ЭндиМарк
DeCIMate	AM RedLine	2 двигателя	1/2 «шестигранник	1 Скорость	Шпора	3,75: 1	ЭндиМарк
Двойной 775 Спорт	AM Redline, RS-775, RS-775pro	2 двигателя	1/2 «шестигранник	1 Скорость	Планетарный	13: 1, 39: 1, 52: 1, 65: 1, 117: 1, 156: 1, 208: 1, 260: 1, 325: 1	ЭндиМарк
EVO	CIM, Mini CIM	2 двигателя, 3 двигателя	1/2 «шестигранник, 1/2» круглый	2 скорости	Шпора	4.77: 1, 5,45: 1, 6: 1, 6,86: 1, 7,56: 1, 8,63: 1, 9,54: 1, 10,86: 1, 12: 1, 12,41: 1, 15,11: 1, 16,37: 1, 18,71: 1, 21,72: 1, 22,67: 1, 25,9: 1, 32,74: 1, 45,33: 1	ЭндиМарк
EVO Shifter для RedLine	AM RedLine	2 двигателя, 3 двигателя, 4 двигателя	1/2 «шестигранник	2 скорости	Шпора	13,58: 1, 28,33: 1	ЭндиМарк
EVO Slim для RedLine	AM RedLine	2 двигателя, 3 двигателя, 4 двигателя	1/2 «шестигранник	1 Скорость	Шпора	13.58: 1, 17.71: 1, 20.46: 1, 28.33: 1	ЭндиМарк
Hex Серия PG	AM 9015, RS-775, RS-775pro	1 Двигатель	1/2 «шестигранник, 3/8» шестигранник	1 Скорость	Планетарный	27: 1, 71: 1, 188: 1	ЭндиМарк
Коническая коробка LJ	CIM, Mini CIM	1 Двигатель	1/2 «шестигранник, 3/8» шестигранник	1 Скорость	Фаска	1: 1, 2: 1	ЭндиМарк
NeveRest Орбиталь 20	NeveRest	1 Двигатель	6 мм D	1 Скорость	Планетарный	19.2: 1	ЭндиМарк
Планетарное устройство NeveRest	NeveRest	1 Двигатель	6 мм D	1 Скорость	Планетарный	3,7: 1	ЭндиМарк
NeveRest Спорт	NeveRest	1 Двигатель	5 мм шестигранник, 6 мм D	1 Скорость	Планетарный	4: 1, 16: 1, 20: 1, 64: 1, 81: 1, 104: 1, 256: 1	ЭндиМарк
NeveRest Spur	NeveRest	1 Двигатель	6 мм D	1 Скорость	Шпора	20: 1, 40: 1, 60: 1	ЭндиМарк
PG188	AM 9015, RS-775, RS-775pro	1 Двигатель	10 мм	1 Скорость	Планетарный	188: 1	ЭндиМарк
PG27	AM 9015, RS-775, RS-775pro	1 Двигатель	10 мм	1 Скорость	Планетарный	27: 1	ЭндиМарк
PG71	AM 9015, RS-775	1 Двигатель	10 мм	1 Скорость	Планетарный	71: 1	ЭндиМарк
PI SS CIM	CIM, Mini CIM	2 двигателя	1/2 «шестигранник	1 Скорость	Шпора	12.05: 1, 15.5: 1, 17.8: 1	Plummer Robotics
PI SS Triple CIM	AM Redline, RS-775, RS-775pro	2 двигателя, 3 двигателя	1/2 «шестигранник	1 Скорость	Шпора	25,8: 1, 29,6: 1, 40,5: 1	Plummer Robotics
PicoBox Duo	NeveRest	2 двигателя	6 мм D	1 Скорость	Шпора	1: 1, 1: 1.28, 1.28: 1	ЭндиМарк
PicoBox GEO	Орбитальный мотор-редуктор NeveRest	2 двигателя	6 мм D	1 Скорость	Шпора	1: 1, 1: 1,28, 1,28: 1	ЭндиМарк
PicoBox LEO	Орбитальный мотор-редуктор NeveRest	1 Двигатель	6 мм D	1 Скорость	Шпора	1: 1, 1: 1,28, 1,28: 1	ЭндиМарк
PicoBox MEO	NeveRest	1 Двигатель	6 мм D	1 Скорость	Шпора	1: 1, 1: 1.28, 1.28: 1	ЭндиМарк
Турбина PicoBox	NeveRest	1 Двигатель	6 мм D	1 Скорость	Шпора	1: 1, 1: 1,28, 1,28: 1	ЭндиМарк
PicoBox Twin Turbo	NeveRest	2 двигателя	6 мм D	1 Скорость	Шпора	1: 1, 1: 1,28, 1,28: 1	ЭндиМарк
PicoBox Uno	NeveRest	1 Двигатель	6 мм D	1 Скорость	Шпора	1: 1, 1: 1.28, 1.28: 1	ЭндиМарк
RAW Box	CIM, Mini CIM	2 двигателя	1/2 «шестигранник	1 Скорость	Червячная передача	7,1: 1, 14,2: 1	ЭндиМарк
Угловой привод	AM 9015, AM RedLine, BAG, CIM, Mini CIM, RS-550, RS-775, RS-775pro	1 Двигатель	3/8 дюйма, шестигранник	1 Скорость	Фаска	1: 1	Армабот
МОМ Rocketbox	CIM, Mini CIM	2 двигателя	1/2 «шестигранник	1 скорость, 2 скорости	Шпора	5.95: 1, 7.31: 1, 8.45: 1, 10.71: 1, 12.71: 1	ЭндиМарк
Редуктор с одинарным редуктором	CIM, Mini CIM	1 Двигатель	1/2 «шестигранник, 1/2» круглый, 3/8 «шестигранник	1 Скорость	Шпора	5: 1, 5,38: 1, 6: 1, 6,55: 1	Робот SpaceVEXproWest Coast Products
Односкоростной, двойной редуктор	CIM, Mini CIM	2 двигателя	1/2 «шестигранник	1 Скорость	Шпора	4.17: 1, 5,67: 1, 9,52: 1	Робот SpaceVEXproWest Coast Products
Односкоростной, одинарный редуктор	CIM, Mini CIM	2 двигателя, 3 двигателя	1/2 «шестигранник	1 Скорость	Шпора	5,33: 1, 6: 1, 7: 1	Робот SpaceVEXproWest Coast Products
Звуковой переключатель	CIM, Mini CIM	2 двигателя	1/2 «шестигранник, 1/2» круглый	2 скорости	Шпора	3.7: 1, 4,7: 1, 5,8: 1, 6: 1, 7,3: 1, 7,5: 1, 9,4: 1, 11,8: 1, 14,8: 1, 18,6: 1, 24: 1, 30: 1	ЭндиМарк
SpinBox	CIM, Mini CIM	1 Двигатель	1/2 «Круглый	1 Скорость	Шпора	1: 1,21, 1: 1,67	ЭндиМарк
SR Тонкий	CIM, Mini CIM	2 двигателя	1/2 «Круглый	1 Скорость	Шпора	5: 1, 5: 45: 1	221 Робототехнические системы
SR Тонкий тройной	CIM, Mini CIM	2 двигателя, 3 двигателя	1/2 «Круглый	1 Скорость	Шпора	5: 1, 5: 45: 1	221 Робототехнические системы
Супер рычаг переключения передач	CIM, Mini CIM	2 двигателя	1/2 «	2 скорости	Шпора	6: 1, 9.4: 1, 24: 1	ЭндиМарк
Super Sonic Shifter	CIM, Mini CIM	2 двигателя, 3 двигателя	1/2 «шестигранник	2 скорости	Шпора	4,5: 1, 11,4: 1	ЭндиМарк
Односкоростная трансмиссия SuperLight	CIM, Mini CIM	2 двигателя	1/2 «Круглый	1 Скорость	Шпора	5,95: 1, 6.94: 1, 7,14: 1, 8,45: 1, 9,87: 1, 10,71: 1, 12,5: 1, 12,75: 1, 14,88: 1	221 Робототехнические системы
Трансмиссия SuperLight SuperShifter	CIM, Mini CIM	2 двигателя	1/2 «Круглый	2 скорости	Шпора	3,7: 1, 4,7: 1, 5,8: 1, 6: 1, 7,3: 1, 7,5: 1, 9,4: 1, 11,8: 1, 14,8: 1, 18,6: 1, 24: 1, 30: 1	221 Робототехнические системы
TB3, 3-ступенчатый Toughbox	CIM, Mini CIM, RS-550	2 двигателя	1/2 «Круглый	1 Скорость	Шпора	33.8: 1, 42,8: 1, 51: 1	ЭндиМарк
Toughbox	CIM, Mini CIM	2 двигателя	1/2 «Круглый	1 Скорость	Шпора	5,95: 1, 6,94: 1, 8,45: 1, 9,87: 1, 10,71: 1, 12,5: 1, 12,75: 1, 14,88: 1	ЭндиМарк
Toughbox Micro	CIM, Mini CIM	1 Двигатель	1/2 «шестигранник	1 Скорость	Шпора	5.95: 1, 8,45: 1, 10,71: 1, 12,75: 1	ЭндиМарк
Toughbox Mini	CIM, Mini CIM	2 двигателя	1/2 «шестигранник, 1/2» круглый	1 Скорость	Шпора	5,95: 1, 8,45: 1, 10,71: 1, 12,75: 1	AndyMarkStudica
VersaDM	AM Redline, BAG, RS-550, RS-775, RS-775pro	2 двигателя	Планетарный вход Versa, 1/2 дюйма, шестигранник, 3/8 дюйма, шестигранник, 8 мм (стиль CIM)	1 Скорость	Фаска	1: 1, 3.75: 1, 5,33: 1	VEXWest Coast Products
VersaPlanetary	AM 9015, AM RedLine, BAG, CIM, Mini CIM, RS-550, RS-775, RS-775pro	1 двигатель, 2 двигателя	1/2 «шестигранник, 1/2» круглый, 3/8 «шестигранник, 8 мм (стиль CIM)	1 Скорость	Планетарный	3: 1, 4: 1, 5: 1, 7: 1, 9: 1, 10: 1, 12: 1, 15: 1, 16: 1, 20: 1, 21: 1, 25: 1, 27 : 1, 28: 1, 30: 1, 35: 1, 36: 1, 40: 1, 45: 1, 49: 1, 50: 1, 63: 1, 70: 1, 81: 1, 90: 1 , 100: 1	Робот SpaceVEXproWest Coast Products
Планетарный привод Versa, 90 градусов	VersaPlanetary	1 Двигатель	1/2 «шестигранник, 3/8» шестигранник	1 Скорость	Фаска	1: 1	VEX
VersaPlanetary Lite	AM 9015, AM RedLine, BAG, CIM, Mini CIM, RS-550, RS-775, RS-775pro	1 двигатель, 2 двигателя	1/2 «шестигранник, 1/2» круглый, 3/8 «шестигранник, 8 мм (стиль CIM)	1 Скорость	Планетарный	3: 1, 4: 1, 5: 1, 7: 1, 9: 1, 10: 1, 12: 1, 15: 1, 16: 1, 20: 1, 21: 1, 25: 1, 27 : 1, 28: 1, 30: 1, 35: 1, 36: 1, 40: 1, 45: 1, 49: 1, 50: 1, 63: 1, 70: 1, 81: 1, 90: 1 , 100: 1	Робот SpaceVEXWest Coast Products
WCP DS	CIM, Mini CIM	2 двигателя, 3 двигателя	1/2 «шестигранник	2 скорости	Шпора	3.53: 1, 3,8: 1, 4,12: 1, 4,4: 1, 4,49: 1, 4,74: 1, 5,13: 1, 5,6: 1, 6,25: 1, 6,73: 1, 7,29: 1, 7,95: 1, 12,85: 1, 13,85: 1, 15: 1, 16,36: 1	Робот SpaceVEXproWest Coast Products
WCP SS	CIM, Mini CIM	2 двигателя, 3 двигателя	1/2 «шестигранник	1 Скорость	Шпора	4,2: 1, 4,29: 1, 4,52: 1, 4,9: 1, 5,23: 1, 5,35: 1, 5,64: 1, 6,11: 1, 6,67: 1, 7,44: 1, 8,01: 1, 8,68: 1, 9,45 : 1, 9,64: 1, 10,38: 1, 11,25: 1, 12.27: 1, 15.31: 1, 16.48: 1, 17.86: 1, 19.48: 1	Робот SpaceVEXproWest Coast Products

Планетарный роботизированный редуктор с нулевым люфтом, серия GPL

Роботизированная планетарная коробка передач GPL серии

GAM сочетает в себе самый низкий люфт и высокую жесткость при опрокидывании с безвибрационным движением для плавного, контролируемого движения в робототехнике и управлении движением.

Характеристики

• Люфт ≤ 0,1 угл.мин (6 угл.сек) , в 10 раз лучше, чем у других прецизионных редукторов
• Лучшая на рынке жесткость на кручение для ≤ 0.6 угловых минут без движения
• Запатентованная конструкция гарантирует, что люфт не будет увеличиваться в течение срока службы коробки передач
• Проверенная производительность, признанная в отрасли
• Семь типоразмеров с номинальным крутящим моментом на выходе от 445 до 3505 Нм и передаточным числом от 50: 1 до 200: 1
• Фланцевый выход со сплошным валом (GPL-F) или фланцевый выход с полым валом (GPL-H) (сквозное отверстие до 75 мм)
• Встроенная пластина адаптера двигателя , готовая к установке двигателя
• Доступен георадар под прямым углом
• Заменяет двигатели с прямым приводом со значительной экономией

Конструкция коробки передач

Серия GPL состоит из трех этапов:

1. Цилиндрическая шестерня и шестерня : высокие передаточные числа и тихая работа
2. Планетарная шпора : фиксированное передаточное число
3. Коническая шпора : за весь срок службы без люфта

Особенности и преимущества

Характеристики	Преимущества
Нулевой люфт ≤ 0.1 угл. Мин. Не увеличивается в течение срока действия GPL	Высочайшая точность для вашего приложения
Наименьший потерянный ход ≤ 0,6 угл. Мин.	Превосходная точность даже при низком крутящем моменте
Расчетный срок службы 20000 часов эксплуатации	Увеличивает срок службы, снижает затраты на обслуживание
Высокая жесткость при опрокидывании и скручивании	Лучшая двухточечная точность
Самый низкий уровень вибрации	Превосходное управление для приложений непрерывного движения
Самый низкий момент отрыва	Лучшая управляемость, особенно на коротких дистанциях
Максимальный КПД на всех скоростях> 90%	Более короткое время цикла и более низкая температура
Самый низкий уровень шума <65 дБ	Может работать в непосредственной близости от операторов
Самая низкая рабочая температура	Компоненты с увеличенным сроком службы и возможен режим работы S1
Выходная сторона полностью закрыта	Более простой монтаж, дополнительное уплотнение не требуется

Высокоточный редуктор для робототехники Melior Motion

Прецизионные редукторы с низким люфтом:

Узлы PSC-V / H-E серии meliormotion®

Melior Motion предлагает высокоточные редукторы с люфтом ≤ 0.1 угл. Мин. Считается беззазорным. Благодаря нашему запатентованному решению для регулирования износа мы гарантируем, что он не изменится в течение всего срока службы.

Прецизионные редукторы с малым люфтом — эффективные и надежные

Большую безопасность для вашего применения обеспечивают редукторы с низким люфтом, благодаря высокой мощности, ускорению и моментам аварийной остановки. Наша серия коробок передач отличается исключительно высокой жесткостью на опрокидывание и скручивание. Это обеспечивает точное позиционирование прямо к точке.

Редукторы и элементы привода

Наши прецизионные редукторы с низким люфтом достигают особенно высокого уровня производительности благодаря одновременному включению нескольких зубьев (солнечная шестерня, планетарная шестерня и коронная шестерня). КПД> 90% и чрезвычайно низкий момент отрыва обеспечивают выдающуюся энергоэффективность. Благодаря высокому КПД температура трансмиссии остается постоянно низкой, что продлевает срок службы сальников, компонентов трансмиссии и смазки.

Результат — впечатляющий срок службы — 20 000 часов. Это намного больше, чем возможно с другими конструкциями прецизионных редукторов, и это было подтверждено многочисленными испытаниями.

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

Не только тихие, но и точные, узлы эффективно работают даже при низком крутящем моменте, что позволяет точно контролировать небольшие движения.

Редукторы с полым валом для прокладки кабеля

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

Конструкция зубчатой ​​передачи наших продуктов позволяет использовать стандартные трансмиссионные масла, а также подходит для использования со смазкой, совместимой с пищевыми продуктами.
Подузлы PSC-V / H-E также подходят в качестве высокоточных редукторов с выходным фланцем для ваших узкоспециализированных применений.

• Диапазон крутящего момента 400 — 4500 Нм
• Наружный диаметр 180-329 мм
• Диапазон соотношений: 35: 1 — 200: 1

Подузлы PSC-V / H-E

Интегрированная конструкция

Применение подузлов PSC обычно используется в робототехнике, где соединение с двигателем может быть включено в конструкцию манипулятора робота для оптимизации пространства и затрат.
Другие области применения этого варианта конструкции можно найти в автоматизации, станках, полиграфической промышленности, упаковочных машинах, поворотных столах, медицинской технике и т. Д.

Гармонический редуктор | Розум Роботикс

Шестерня гармонической волны деформации в сервоприводах RDrive

Серия RDrive оснащена встроенными редукторами для гармоник, в которых используется технология деформационно-волновой передачи. Благодаря передаточному отношению 1: 100 и практически нулевому люфту эта технология улучшает характеристики наших серводвигателей.Это дает вам точное управление движением и высокий крутящий момент.

---

Зачем сервоприводу редуктор

При использовании в сочетании с серводвигателем коробка передач, также называемая редуктором или редуктором скорости, позволяет выполнять следующее:

1. Увеличение крутящего момента привода робота.
2. Снижение скорости серводвигателя.
3. Уравновешивание инерции двигателя и нагрузки.

Эффект возникает из-за того, что шестерни сервопривода создают передаточное число.Применение передаточного числа 1: 100 к двигателю, создающему крутящий момент 2 Н · м, приводит к выходному крутящему моменту 200 Н · м. Точно так же, если двигатель работает со скоростью 4000 об / мин, такое же соотношение снизит скорость до 40 об / мин.

Дисбаланс между двигателем и инерцией нагрузки отрицательно влияет на работу роботизированного сочленения и увеличивает эксплуатационные расходы. Согласование значений момента инерции, также достигаемое за счет передаточного числа редуктора, помогает избежать чрезмерного перерегулирования, оптимизировать энергопотребление и улучшить время стабилизации.

Серводвигатели

с редуктором имеют решающее значение для таких приложений, как промышленная робототехника и системы захвата и размещения, где требуется высокий крутящий момент при низкой скорости и высочайшая точность движения.

Гармоническая передача

Существует множество доступных технологий зубчатых передач, включая, помимо прочего: прямозубые, планетарные, червячные, гармонические и циклоидальные. В наших сервоприводах RDrive используются гармонические редукторы, основанные на волновой передаче, изобретенной в 1957 году К.В. Массером.

С тех пор технология претерпела следующие изменения:

1. Практически нулевой люфт | Повышенная производительность, повышенная точность позиционирования и длительный срок службы серводвигателей без обслуживания.
2. Высокое передаточное число | Обеспечивает высокий крутящий момент и низкую скорость на выходе для двигателей меньшего размера. Также возможно изменить соотношение без изменения конструкции или размера всего механизма.
3. Компактные размеры и малый вес | Позволяет уменьшить площадь, занимаемую роботизированным приводом, и, таким образом, сэкономить место в вашем приложении.

Когда мы интегрируем технологию волнового редуктора в наши серводвигатели, мы получили люфт менее 0,3 угл. Мин., Что позволило достичь высокой точности управления движением. Передаточное число редуктора 1: 100 позволяет нам умножить значение выходного крутящего момента на 100, при этом наши серводвигатели остаются компактными и легкими.

Редуктор деформационной волны: принцип работы

Видео дается только для справки

Серводвигатели с редуктором — мощность интеграции

Хотя можно использовать редуктор и сервопривод, не собирая их в единое целое, их интеграция позволяет упростить проектирование и реализацию систем управления движением. В сервоприводе с редуктором RDrive привод и зубчатый механизм уже согласованы для совместной работы и не требуют отдельных процедур проектирования и интеграции, что снижает затраты на проектирование.

Общая длина нашего сервопривода с редуктором короче, чем длина узла, в котором серводвигатель отсоединен от коробки передач. Кроме того, интегрированные узлы устраняют необходимость в дополнительных муфтах, сводя к минимуму риск выхода из строя подшипников из-за несоосности.

Объединив серводвигатель с зубчатым механизмом, мы улучшили управление питанием и его использование, что позволило создать лучший, более длинный и мощный сервопривод.

Комплект сверхпланетарной коробки передач

и шестигранный двигатель HD

Комплект REV UltraPlanetary Gearbox Kit является отправной точкой для использования ультрапланетарной системы REV.В комплект поставки входят картриджи UltraPlanetary для поддержки шести различных конечных редукторов в диапазоне номинально от 3: 1 до 60: 1, что обеспечивает необходимый крутящий момент для конкретного применения. В комплект входит шестерня, уже прижатая к двигателю, и предварительно собранные картриджи, чтобы конструкторы могли начать тестирование и доработку своей конструкции.

UltraPlanetary System представляет собой модульную коробку передач на основе картриджей, предназначенную для работы в суровых условиях соревнований и учебных занятий. Ультрапланетарная система включает в себя входной каскад и шестерню, которая работает с шестигранным двигателем REV HD и другими двигателями класса 550.Ультрапланетарная система, основанная на возможности легко изменять и корректировать конструкции с помощью REV Building System, состоит из предварительно собранных и смазанных картриджей, позволяющих легко и быстро менять передаточные числа. Пользователи могут сконфигурировать одноступенчатую планетарную передачу, используя один из трех различных картриджей редуктора, построить многоступенчатые редукторы, складывая отдельные картриджи вместе, и выбрать два разных способа передачи мощности: либо путем торцевого монтажа непосредственно на выходном каскаде, либо путем выбора длины Шестигранный вал 5 мм лучше всего подходит для данной области применения.

UltraPlanetary имеет множество вариантов монтажа с помощью четырех различных кронштейнов, доступных для монтажа на 15-мм экструзионный канал REV, канал REV C или канал REV U. Ведущая шестерня двигателя UltraPlanetary 550 (REV-41-1608), включенная в этот комплект, прижимается к шестигранному двигателю HD (REV-41-1291). Дополнительные шестерни можно приобрести на странице продукта 550 Motor Pinion.

Комплект

UltraPlanetary Gearbox Kit и шестигранный двигатель HD , приобретенный после февраля 2021 года, поставляется с версиями V2 UltraPlanetary Female 5mm Hex Output (REV-41-1615).

Технические характеристики коробки передач

• Модуль: 0,55
• Угол давления: 20 °
• Материалы: спеченная сталь, армированный стекловолокном PA66 нейлон
• Вес:
• UltraPlanetary с 3 картриджами и шестигранным двигателем HD, без оборудования: 441,5 г (0,973 фунта)
• UltraPlanetary с 3 картриджами, без двигателя и оборудования: 206,5 г (0,456 фунта)
• Картридж сверхпланетарного вывода: 66.5 г (0,147 фунта)
• Монтажная пластина UltraPlanetary: 33,5 г (0,074 фунта)
• Картридж UltraPlanetary 3: 1: 35,5 г (0,078 фунта)
• Картридж UltraPlanetary 4: 1: 34,0 г (0,075 фунта)
• Картридж UltraPlanetary 5: 1: 36,0 г (0,079 фунта)

Характеристики шестигранного двигателя HD — без картриджей

• Диаметр корпуса: 37 мм
• Напряжение: 12 В постоянного тока
• Ток холостого хода: 400 мА
• Ток останова: 8.5А
• Свободная скорость: 6000 об / мин
• Момент срыва: .105 Нм
• Максимальная выходная мощность: 15 Вт
• Число энкодеров на оборот
• У мотора — 28 отсчетов / оборот

Для получения дополнительной информации см. Руководство пользователя UltraPlanetary.

Состав комплекта

Документация

канадских долларов

(PDF) Разработка планетарной коробки передач с малым люфтом для роботов-гуманоидов

128 ▪ ТОМ.45, № 1, 2017 FME Transactions

шестерни, обе стационарные. Осевое смещение

планетарной шестерни достигается за счет использования необходимого количества регулировочных шайб

(DIN 988), которые устанавливаются на оси планетарной шестерни

.

Из-за небольших размеров представленный знак de-

не содержит элементов для выравнивания неравномерного распределения нагрузки между планетарными шестернями, поэтому очень важно обеспечить высокий класс точности планетарной передачи. manu-

изготовленных деталей и элементов, а также точная сборка.

Представленное решение имеет более высокую грузоподъемность, низкий люфт

, высокий КПД и существенно меньшую цену

по сравнению с гармоническим приводом — таблица 1.

Таблица 1. Сравнение гармонического привода и разработанного планетарного редуктора

с коническими шестернями

Harmonic Drive

CPU-14A-100-M

Планетарный

Редуктор

Крутящий момент [Нм] 7,8 … 11 40

Передаточное число

100 5

Люфт [угл.

<1 <4 (оценка)

КПД [%] 65 97

Вес [кг] 0.54 0.60

Размер [мм] Ø78×32 Ø76×34

Цена [€] 1200 240

Нагрузочная способность в четыре раза больше, чем у гармонического привода

, КПД выше, а цена

в пять раз ниже (цена нового редуктора (G) —

включительно). Масса планетарного редуктора на 10% больше

при почти таких же габаритах. Существенным преимуществом гармонического привода

является низкий люфт

(<1 угл. Мин.).Люфт планетарного редуктора

должен быть определен на реальной модели, но, по оценкам,

составляет менее 4 угловых минут [7]. Передаточное число планетарной передачи

в 20 раз меньше, поэтому необходимо выбрать новую головку редуктора

(G) (с 20-кратным передаточным числом)

для обеспечения кинематико-динамических требований —

измерения (угловая скорость и крутящий момент на плече).

Тем не менее, редукторы с большими значениями передаточного числа

имеют меньший КПД и больший люфт.Первое решение

(G + HD) имеет меньший люфт в

по сравнению с предлагаемым решением (G + PG), в то время как общая эффективность

лучше для решения (G + PG) — она ​​на

на 5% выше .

5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Типичная механическая трансмиссия в робототехнике-гуманоиде

должна иметь высокую грузоподъемность, минимальный люфт, как

, чтобы сохранять позиционирование и повторять-

Легкость движения, высокая эффективность настолько меньше Двигатели

могут быть использованы, компактная конструкция, малые габаритные размеры

и масса

, а также приемлемая цена производства.

Предлагаемое решение планетарного редуктора с коническими шестернями

имеет низкий люфт (<4 угл. Мин.), Высокую нагрузочную способность

, что в четыре раза больше, чем у привода harmo-

nic, более высокий КПД и цену. на

меньше в пять раз. Вес планетарного редуктора на 10% больше

, а габаритные размеры почти такие же. Существенным преимуществом гармонического привода

является низкий люфт

(менее одной угловой минуты), который очень важен для позиционирования и повторяемости движения.Указанные характеристики в совокупности с малой массой, габаритными размерами

и низкой производственной ценой оправдывают применение представленного решения

.

Минимизация люфта в планетарной коробке передач

может быть достигнута за счет использования косозубых шестерен и двойных косозубых шестерен

. Более высокое передаточное отношение означает не только меньший люфт

, но и более высокую нагрузочную способность шестерен,

, поэтому очевидно, что применение косозубых шестерен или двойных косозубых шестерен

может улучшить конструкцию.С другой стороны, косозубые шестерни

создают осевые силы, которые крайне нежелательны для

, но могут быть устранены с помощью двойных косозубых шестерен

или шестерен типа «елочка». Угол наклона спирали

может быть увеличен до 45 градусов, что увеличивает количество зубьев с зацеплением

и грузоподъемность, а также минимизирует люфт

, который является одним из объектов дальнейших исследований.

Дальнейшие исследования будут также касаться параметрической оптимизации

планетарных редукторов с цилиндрическими шестернями,

косозубых шестерен и двойных косозубых шестерен (планируется практическая реализация этих редукторов

для надежного определения

различных люфтов). ценности и общая производительность).

Реальные условия работы (неравномерное распределение нагрузки

между планетарными шестернями) обычно не могут быть исправлены должным образом.

. Таким образом, в рамках дальнейших исследований необходимо исследовать напряженное состояние

в зубцах шестерни методом конечных элементов (анализ FEM

).

ПОДТВЕРЖДЕНИЕ

Эта работа финансировалась Министерством образования и науки

Республики Сербия по контракту

III44008 и провинциальным секретариатом по науке и

технологического развития по контракту 114-451-

2116/2011 .Авторы благодарны Дункермоторен

за поддержку и дарение моторов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

[1]

Боровак, Б. и др .: Робот-гуманоид Марко — Ассистент

по терапии для детей, в: Труды

10-го Международного симпозиума по исследованиям и

Дизайн для промышленности, 11.12.2014., Белград, стр. 1-6.

[2] Савич, С., Ракович и др .: Нелинейное управление движением

верхней части тела робота-гуманоида для манипуляций

Задача, Facta Univer-sitatis: автоматическое управление и

Robotics, Vol.13, No. 1, pp. 1-14, 2014.

[3] Каталог, Harmonic Drive AG, 2014.

[4] Кузманович С. и Раков М .: Мотор-редукторы с

малым люфтом в армии. Engineering, Military

Технический институт Белград, Vol. 47, No. 1, 2012.

(на сербском языке)

[5] Кузманович, С., Вереш, М. и Рацков, М.: Pro-

Конструкция воздуховода

как ключевой фактор в разработке

механических машиностроение, в: Материалы международной конференции

Машиностроение

в XXI веке, 25-16.