Робот кпп: КПП робот: плюсы и минусы

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

Какое масло заливать в коробку робот, сколько лить масла в РКПП

Роботизированные коробки передач (РКПП) требуют качественного и регулярного обслуживания. В случае поломки ремонт такого агрегата стоит дорого. Даже если в мануале автомобиля указано, что коробка необслуживаемая, владельцам рекомендуют периодически менять масло и фильтры. Смазывающая жидкость с течением времени неизбежно загрязняется. Какое масло заливать в робота и как часто требуется обслуживание – рассмотрим ниже.

Когда требуется замена

Роботизированные коробки передач – это узлы сложной конструкции. Принцип действия схож с автоматизированными механическими КПП, но обслуживание РКПП другое.

Интервал замены масла зависит от типа роботизированной коробки передач:

• РКПП с одним пакетом сцепления типа АМТ. В однодисковых коробках смазывающую жидкость меняют в среднем через 80 000 км пробега.
• РКПП с двумя пакетами сцепления типа DSG. Интервал замены масла – от 50 000 до 70 000 км.

Двухдисковые коробки в свою очередь делят на «сухие» и «мокрые». В «мокрых» РКПП диски сцепления погружаются в трансмиссионное масло, поэтому обслуживание требуется чаще – через 50 000 км. В «сухих» коробках жидкость меняют через 60 000– 70 000 км.

При расчете межсервисного интервала принимают во внимание условия эксплуатации коробки. Агрессивное вождение, большие нагрузки снижают срок службы смазывающей жидкости. Интервал между обслуживанием сокращают на 20–40 %.

Как понять, что масло нужно менять раньше срока

• При переключении режимов чувствуются удары, толчки в коробке.
• Во время движения машины слышны посторонние звуки, возникает вибрация в трансмиссии.
• При диагностике мехатроника считываются ошибки.

Какое масло заливать в коробку-робот

Производители рекомендуют использовать в РКПП полусинтетические и синтетические масла с вязкостью 75W-80 (всесезонные) классом не ниже GL-4. Такие продукты более устойчивы к окислению, чем минеральные. Чтобы правильно выбрать, какое масло лить в коробку-робот, необходимо изучить паспорт автомобиля – в документе содержатся все требования к обслуживанию. Тип смазывающей жидкости зависит от модели, года выпуска машины и типа РКПП.

Общая рекомендация для всех авто от любого производителя – использовать оригинальное, качественное масло. Это важное условие для стабильной работы узла.

Сколько масла лить в РКПП

Объем трансмиссионной жидкости также указан в инструкции к автомобилю. Если замену проводит сам автовладелец, то необходимо ориентироваться на количество слитого масла. В коробку добавляют ровно столько же литров жидкости. После этого проверяют уровень с помощью контрольного окошка или другим доступным методом.

ТОП масел для роботизированных коробок передач

ROLF ATF MULTIVEHICLE

Высокоэффективное масло на синтетической основе. Продукт с отличными противозадирными, противоизносными свойствами, обеспечивает плавное переключение передач.

Основные характеристики:

• Плотность: 0,845 г/см³.
• Вязкость при 40 °С: 40,1 мм²/с.
• Вязкость при 100 °С: 7,87 мм²/с.
• Индекс вязкости: 172.
• Температура вспышки: 218 °С.
• Температура застывания: не выше -45 °С.

Как это работает: роботизированная коробка передач

Одна из ветвей развития механических трансмиссий привела инженеров и конструкторов к созданию роботизированной коробки передач – устройства, в котором передачи переключает не человек (путем включения и выключения сцепления), а «робот» — управляемый электроникой механизм. На данный момент это одна из наиболее прогрессивных типов коробок передач, устанавливаемых на автомобили, у которой, тем не менее, есть свои плюсы и минусы.

Роботизированная коробка DSG

Принцип устройства роботизированной КПП

Платформой для создания роботизированной трансмиссии послужила механическая коробка передач. Конструкторы посчитали, что нет смысла выдумывать абсолютно новый механизм, достаточно усовершенствовать уже существующий.

Как известно, принцип работы механической коробки передач заключается в передаче крутящего момента от двигателя через первичный вал на вторичный, от которого крутящий момент попадает на главную передачу, а затем – на ведущие колеса. Момент переключения передач на «механике» осуществляется при помощи механизма сцепления, которым оперирует водитель — выжимая и отпуская сцепление, он руководит переключением передач с пониженной на повышенную, либо в обратном порядке.

В механизме работы роботизированной трансмиссии этот механический момент переключения передачи инженеры решили доверить автоматике, убрав из цепи управления непосредственное участие человека. У «робота» сцеплением и переключением передач ведают специальные узлы-актуаторы, которые бывают двух типов – актуаторы сцепления и актуаторы переключения передач. Первые ответственны за размыкание/смыкание первичного вала с двигателем, вторые – за переключение передач. Актуаторы, в свою очередь, управляются электронным блоком управления, который четко рассчитывает момент, когда должен отключиться/подключиться первичный вал и когда – включиться повышенная или пониженная передача. Когда такой сигнал поступает (при этом, электронный блок управления учитывает скорость движения машины, обороты двигателя, крутящий момент и другие данные), актуатор сцепления отсоединяет первичный вал от двигателя, а актуатор включения передачи выбирает нужную ступень. Затем актуатор сцепления плавно соединяет первичный вал с двигателем и автомобиль двигается на повышенной передаче. Тот же процесс происходит и при переключении с повышенной на пониженную передачу, а также при езде задним ходом. Устанавливались такие трансмиссии на автомобили многих марок (например, Toyota, Peugeot и другие).

Роботизированная» 2-вальная КПП с электрогидравлическими исполнительными механизмами (Citroen). Фото — Carexpert.ru

Как и многие механизмы, роботизированная трансмиссия была несовершенной (о ее плюсах и минусах мы поговорим позже) и именно из-за этого автомобили с «роботами» первого поколения не пользовались у покупателей успехом. Ситуация была исправлена с выходом на рынок роботизированных трансмиссий второго поколения – с двумя сцеплениями. Их еще называют преселективными коробками передач.

Преселективный робот DSG с двумя сцеплениями.

Первоначально такими «роботами» оснащались автомобили концерна Volkswagen (Volkswagen, Audi, Seat, Skoda), сегодня подобными трансмиссиями оборудуются машины и других марок (BMW, Ford, Fiat). В зависимости от типа сцепления такие коробки делят на КПП с сухим и мокрым сцеплением. Принцип работы такой коробки заключается в том, что четные и нечетные ступени разнесены по разным валам (первичным и вторичным), а их включением ведает отдельный блок сцепления. Механизм такой коробки заранее подготавливает к включению следующую ступень (отсюда и название «преселективная» — предваряющая выбор передачи), благодаря чему эта процедура происходит без отключения КПП от двигателя, тем самым, не прерывается крутящий момент от мотора к ведущим колесам.

Часто возникает вопрос: в чем же различия между автоматической и роботизированной трансмиссией? Ответ прост: в устройстве. Роботизированная коробка передач – это, как было указано выше, та же «механика», только включением/выключением сцепления и переключением передач тут занимаются приводы-актуаторы. В автоматической коробке передач присутствует важный агрегат – гидротрансформатор, который заменяет собой механизм сцепления и является он связующим звеном между двигателем и собственно коробкой передач.

Достоинства и недостатки «роботов»

Положительными сторонами роботизированных коробок передач первого поколения было отсутствие педали сцепления и более низкая, чем у автоматической трансмиссии, цена. Отрицательным аспектом этих КПП был несовершенный механизм включения последующих передач, из-за чего автомобиль дергался, что приносило дискомфорт водителю и пассажирам. Также минусом этой коробки была сложность и относительно высокая стоимость ее обслуживания, которая была выше, чем у традиционной механической трансмиссии.

К плюсам преселективной роботизированной КПП можно отнести скорость переключения передач, экономичность (ввиду отсутствия потери мощности при переключении передач), работу в полностью автоматическом либо «ручном» режиме. К минусам – наличие рывков при езде на первой передаче, дороговизну ремонта и обслуживания. Например, такой характерный для многих «роботов» минус, как откатывание автомобиля назад при трогании в гору (все же роботизированная трансмиссия, несмотря на отсутствие привычного механизма сцепления, является той же «механикой») изрядно нервирует владельцев машин с РКПП и требует привыкания к подобной особенности.

Читайте еще: Поломки Робота

Преселективный «робот» S tronic от Audi.

Роботизированная коробка передач автомобиля — устройство и как работает

Роботизированная коробка передач автомобиля — разновидность полуавтоматических КПП, которая объединяет черты механической коробки и автоматической. Расскажем что такое коробка — робот, как работает и в чем преимущество перед другими типами трансмиссии.

Что это такое

Вместо третьей педали, которую нужно выжать для переключения скоростей с механической коробкой передач, в авто с роботизированной коробкой передач две педали. Роль третьей педали играет целая система сенсоров, передатчиков и исполнительных механизмов, которые при помощи бортового компьютера переключают коробку без участия водителя и сцепления. Компьютер синхронизирует работу деталей коробки, а некоторые электронные системы способны научиться распознавать стиль вождения водителя и предугадывать его действия. У роботизированной КПП ручка переключения скоростей находится там же, где и ручка механической коробки, но вместо Ж-образного переключения, ручка переключается только вперед или назад.

Как работает

Работает следующим образом. При переключении ручки передач и нажатии педали газа сенсоры передают информацию в блок управления, который в свою очередь передает сигнал в коробку передач. Сенсоры коробки передач также сообщают в блок информацию о действующей скорости и новом требовании переключения скоростей.

Блок управления синхронизирует информацию, полученную от сенсоров, и выбирает оптимальную скорость и время переключения скоростей и обеспечивает слаженность работы механизмов коробки передач. При этом принимается в расчет скорость вращения двигателя, работа кондиционера, показатели спидометра.

Бортовой компьютер роботизированной КПП управляет гидромеханикой, который смыкает или размыкает сцепление. Этот процесс происходит синхронно с действием водителя, переключающего ручку скоростей. Гидромеханический блок использует жидкость из тормозной системы для запуска гидравлического цилиндра, обеспечивающего движение актуатора.

В чём преимущество

Электроника реагирует быстрее человека и более точно, поэтому «выжать» сцепление можно без участия водителя. Для парковки автомобиля, обратного хода или нейтрального положения трансмиссии водитель должен предварительно выжать обе педали одновременно, после этого можно выбрать один из трех вариантов.

Сцепление нужно только, чтобы машина пришла в движение. Для быстрого переключения скорости на более высокую необходимо убрать ногу с педали газа, чтобы двигатель сбавил обороты для подходящей скорости. Для этого ручка передачи скоростей должна стоять на нужной позиции.

КПП «робот» — что это? Как работает КПП «робот»? Отзывы. Коробка-робот для авто: как ею пользоваться

С момента появления роботизированной коробки передач прошло немало времени, однако вопрос, что лучше «робот» или «автомат» по-прежнему остается актуальным. Для того чтобы в нем разобраться, необходимо четко знать особенности строения конструкции, принцип работы, достоинства и недостатки роботизированной трансмиссии.

Что такое роботизированная коробка передач?

Роботизированная КПП является, по сути, обычной механической трансмиссией, в которой функции выключения переключения передач и сцепления являются автоматическими. Работой КПП руководит электронный блок, в котором заложен определенный алгоритм управления. Очень часто такую коробку передач называют «два в одном». Владелец автомобиля, в котором установлена данная трансмиссия, одновременно получает удобное и комфортное управление, плюс, завидную экономию топлива.

Есть еще одно немаловажное достоинство – «робот» в большинстве случаев стоит значительно дешевле автоматической КПП . В последнее время ведущие автопроизводители оснащают свои автомобили именно роботизированными КПП. Причем данный тип трансмиссии можно встретить в бюджетных моделях и в моделях премиум класса.

Как работает роботизированная коробка передач?

Принцип работы «робота» точно такой же, как у простой механической КПП. Однако отличия все же имеются. Особенность роботизированной КПП заключается в том, что работа сцепления в ней поручена сервоприводам или актуаторам. Их работой заведуют электронный блок, а в движение они приводятся с помощью компактного электромотора.

Предположим, что роботизированная коробка работает в ручном режиме. Перед тем как тронуться с места, водитель включает первую скорость. Электронный блок принимает эту команду, распознает и передает ее сервоприводам. Причем в момент, когда первый сервопривод выжал сцепление, второй одновременно перемещает нужный синхронизатор, фиксируя первую передачу. Затем сервопривод плавно отпускает сцепление.

Включение всех последующих передач происходит аналогично. В случае, если водитель решит перейти на режим автоматического переключения скоростей, порядок операций будет немного другим. Смена передач происходит по команде компьютера, который также учитывает количество оборотов мотора, скорость движения, показания АБС и системы курсовой стабилизации. Из этого следует, что функция водителя заключается в управлении педалями . Всю остальную черновую работу сделают исполнительный механизм КПП и электроника.

Чем отличается автоматическая коробка передач от роботизированной?

Известно, что автоматическая КПП пришла на смену «механике». Популярность «автомата» вполне понятна – переключение передач в ней происходит плавно, без разрыва потока мощности между мотором и колесами. Однако автоматическая трансмиссия весит значительно больше «механики». Увеличение массы конструкции произошло в результате замены шестерен планетарными передачами. Также появилась гидравлическая система, а сцепление стало гидротрансформатором.

Автоматическая КПП не имеет ничего общего с «механикой», а вот «робот» является той же механической КПП, но только с блоком управления . Также «автомат» отличается мягким и плавным переключением скоростей. Роботизированная коробка, наоборот, работает медленнее. При этом не исключены рывки, толчки и дергания.

«Робот» поддерживает функцию ручного управления, а в автоматической трансмиссии такая опция отсутствует. Также роботизированная коробка является намного экономичнее, чем автоматическая. В плане обслуживания и ремонта «робот» также на первом месте. Отремонтировать такую КПП гораздо легче, быстрее и что самое главное, намного дешевле .

Устройство роботизированной коробки передач

Основу конструкции роботизированной трансмиссии составляет механическая коробка. «Робот» может иметь гидравлический или электрический привод сцепления и передач.

Электрический привод содержит два сервомеханизма – механическую передачу и электродвигатель. Действие гидравлического привода осуществляют гидроцилиндры, которыми управляют электромагнитные клапана. Такой привод называется электрогидравлическим. В некоторых конструкциях роботизированных КПП, оснащенных электрическим приводом используются гидромеханический блок. Он оснащен электромотором, который перемещает главный цилиндр привода сцепления. Электропривод отличается низкой скоростью работы. Время переключения передач составляет всего 0,3-0,5 секунды. Небольшим является потребление энергии.

Гидравлический привод постоянно поддерживает оптимальное давление в системе, следовательно, ему требуется расходовать значительно больше энергии. Однако, несмотря на это скорость его работы намного выше, чем у электропривода. Как показала практика некоторые «роботы» с гидравлическим приводом, которые входят в оснащение спортивных автомобилей, демонстрируют поистине потрясающую скорость переключения передач . Например, в спорт-каре Ferrari 599 GTO передачи переключаются всего за 0,06 секунд, а в Lamboghini Aventtador этот показатель составляет рекордные 0,05 секунд .

Подобные качественные характеристики повлияли на область применения роботизированных КПП. Именно поэтому на бюджетных автомобилях чаще всего устанавливают коробку передач с электрическим приводом, а на более дорогих моделях можно встретить «робота» с гидравлическим приводом. С помощью входных датчиков отслеживаются основные параметры трансмиссии. Датчики собирают данные о частоте вращения на входе и выходе. Также учитывается информация положения вилок включения передач и селектора. Помимо этого датчики отслеживают и контролируют температурный режим и давление масла в гидравлическом приводе. Вся собранная датчиками информация передается в блок управления.

Поступившие от датчиков сигналы электронный блок управления обрабатывает и формирует. В соответствии с заложенными программами блок создает алгоритмы воздействия на исполнительные механизмы, которые начинают исполнять сформированные команды. В процессе работы электронный блок активно взаимодействует с системой ABS, ESP, а также с системой управления двигателем. Если в КПП установлен гидравлический привод, то система управления оснащена дополнительным гидравлическим блоком управления. Он обеспечивает управление гидроцилиндром и давлением в системе.
Не последнюю роль в работе «робота» играют исполнительные механизмы. Они будут разными для каждого типа привода. Для электрического привода исполнительным механизмом будет электродвигатель, а для гидравлического функцию исполнительного механизма будут осуществлять электромагнитные клапаны гидроцилиндров.

Как управлять «роботом»?

Получать удовольствие от езды на роботизированной трансмиссии – желание вполне осуществимое. Необходимо только запомнить несколько основных моментов:

• Сбросьте обороты перед самым переключением передачи
• Не нажимайте резко на педаль газа. В противном случае срабатывает защита и включается нейтраль
• Если автомобиль поднимается в гору, переходите на ручное управление. Так вы избежите циклических переключений
• Разгон следует набирать постепенно
• Осуществляйте движение в режимах, при которых сцепление не работает и полностью отключено

КПП с двойным сцеплением

К основным недостаткам «робота» можно отнести большой период времени между переключением передач . Такая особенность негативно сказывается на работе и общей динамике автомобиля. При переключении возникают рывки, провалы, дергание, что значительно снижает уровень комфорта при езде и управлении автомобилем. Однако выход из сложившейся ситуации был найден – коробка передач с двумя сцеплениями , которая позволяет избавиться от переключения передач с разрывом потока мощности.

Оснащение КПП двойным сцеплением предоставляет большие возможности для водителя. Он может при выключенной передаче выбрать следующую и включить ее при необходимости, не прерывая работу коробки. Исходя из этого роботизированная КПП с двумя сцеплениями получила название преселективной коробки передач. Ее большим преимуществом является высокая скорость, с которой переключаются передачи. Причем зависит она от того, с какой скоростью переключаются муфты.

К тому же преселективная КПП отличается компактными размерами, что позволяет устанавливать ее даже в малолитражных автомобилях. Столь мощный силовой тандем, как высокая скорость переключения передач и непрерывно передаваемый крутящий момент, наделяют автомобиль отличной разгонной динамикой и высокой топливной экономичностью.

Плюсы и минусы

Самым главным достоинством роботизированной КПП является ее высокая экономичность. При небольших оборотах потребуется всего 3 литра масла. Такая трансмиссия не требует дорогого обслуживания и весит гораздо меньше своих «более продвинутых собратьев». Управлять «роботом» легко. Для удобства пользования специальные опции переключения передач могут быть вынесены на рулевое колесо. Благодаря своей конструкции коробка обеспечивает автомобилю прекрасную динамику, маневренность и отличное время разгона. К недостаткам можно отнести не слишком плавное и мягкое переключение передач. Также существует некоторая задержка между переходом скоростей. Между включением необходимой передачи и началом ее выполнения есть небольшой промежуток во времени.

Практически при любой остановке автомобиля потребуется переводить рычаг в нейтральное положение. В случае если автомобиль часто эксплуатируется в трудных условиях и имеют место пробуксовки, ресурс «робота» исчерпывается намного быстрее. Такая коробка не предназначена для суровых испытаний на прочность. Оптимальным вариантом для «робота» является твердое дорожное покрытие. Вполне очевидно, что недостатки не такие уж и серьезные. Наши водители привыкают ко всему. Ко всем этим дёрганьям, рывкам и «задумчивости» роботизированной КПП со временем приспосабливается каждый водитель. Да и все эти неприятности никаких абсолютно хлопот владельцу автомобиля не доставляют. Ну, а если учитывать высокую экономичность, удобство эксплуатации, отличные ходовые показатели, то роботизированная коробка передач может стать самым верным и правильным решением.

СТАТЬЯ ВИДЕО

Свое распространение она получила примерно в начале двухтысячных. И при ближайшем рассмотрении представляет собой простую механику с автоматическим переключением передач и таким же сцеплением.

То есть валы и шестерникоробк и передач робот практически идентичны механической кпп. А вот привычный механизм выбора передач заменен на автоматический, управляемый собственным блоком управления.

Изначально роботизированная коробка передач позиционировалась как более быстрая. То есть она переключает передачи быстрее чем ее собратья. 200 милисекунд по сравнению с мкпп (600млс) и акпп (800млс). Но на деле почему-то многие отмечают задумчивость такой трансмиссии.

На рисунке: 1 и 2 это электроприводы переключения передач.

Возможно тупизна коробки робота это чисто субъективное мнение меньшинства, навязанное всем остальным.

Кроме того такая трансмиссия кроме автоматического режима имеет еще и так называемый спорт режим и способна переключать передачи при помощи ручного выбора (последовательно).

Механизм переключения передач роботизированной коробки передач.

Переключение передач производится при помощи двух электромоторов. По своей конструкции они очень сильно напоминают моторчики стеклоподъемников.

Разумеется тут все намного сложнее чем в подъемниках. Моторы управляются блоком управления и для контроля переключения в этой конструкции есть датчики перемещения и положения.

Но перед переключением передач нужно выключить сцепление. И если в сцепление представляет собой гидротрансформатор. То коробке передач робот используется идентичное механике сцепление, но управляется оно либо гидравлическим приводом, либо электрическим.

Сигнал на выключение сцепления так же подает блок управления коробкой. Но стоит заменить что эти сцепления не являются взаимозаменяемыми.

В отличие от механики и некоторых автоматов в этой коробке применяется рычаг, который не имеет механической связи с коробкой. То есть на ручке выбора передач установлены датчики для определения ее перемещения и положения. Все сигналы передаются в блок управления коробки, откуда и ведется контроль работы и управление.

По принципу управления коробка передач робот отличается от автомата, но в большинстве случаев это зависит от прошивки блока управления.

Если автомат начинает движение при отпускании педали тормоза, то робот поедет только при нажатии на педаль газа (то есть при небольшом повышении оборотов).

Роботизированная коробка более экономична по сравнению с мехникой и автоматом. И к тому же ресурс такой трансмисии увеличен на 30-40 %.

Что касается ремонтопригодности… Механическую часть робота вам сделают практически везде, где есть автослесарь-агрегатчик. А вот с электроникой могут быть проблемы… Встречаются у роботов проблемы с переключение передач, точнее они могут их не переключать или переключать неправильно, что тоже не делает им плюса…

Как работает коробка передач робот

Рычаг селектора перемещается так же как в автомате, при нажатой педали тормоза. После отпускания педали тормоза машина может и не начать движение, нужно будет слегка нажать на газ. Как на механике.

При достижении запрограммированных оборотов двигателя блок управления дает команду на выжим сцепления. Специальные датчики определяют, что сцепление отключено и дают команду на переключение передач по восходящей или нисходящей линии.

В работе учитывается информация о скорости автомобиля, работе тормозной системы, обороты двигателя.

Коробка передач робот имеет и ручной режим переключения. По сути тот же , команду на переключение в данном случае дает водитель, нажимая на лепестки на руле. Но сцепление выжимается все так же автоматически.

Рядовому автолюбителю достаточно сложно уследить за изменениями конструкции автомобилей, особенно в тех случаях, когда они касаются таких сложных и дорогостоящих агрегатов, как коробка передач.
Что значит коробка «робот» в машине?
Чем отличается робот от ?
Какая коробка надёжней – автомат или робот?
Для того, чтобы разобраться с этими и другими вопросами, прежде всего, нужно знать, как работает коробка передач робот – хотя бы в общих чертах, не вдаваясь в детали.

Принцип работы коробки робот

Схема работы коробки передач робот (РКПП)

Роботизированная КПП работает как и механическая, но включение-выключение передач и сцепления осуществляется при помощи сервоприводов, приводимых в действие актуаторами.

Прежде, чем сравнивать различия в принципе работы коробки робот от автомата, правильнее будет описать работу традиционной «механики» — так легче понять принципиальную разницу работы механизмов.
В случае с «механикой» все действия, связанные с изменением передаточного числа трансмиссии, осуществляются водителем. То есть Вы сначала выключаете муфту сцепления – тем самым разъединяете двигатель и трансмиссию.
Далее нужно включить требуемую передачу и включить сцепление, для того, чтобы крутящий момент (значение которого зависит от выбраннои передачи, или ступени) от двигателя передался через КПП к колёсным приводам.
Роботизированная коробка передач работает сходным образом, но включение передач и включение-выключение сцепления осуществляется при помощи сервоприводов, приводимых в действие актуаторами. Актуаторы могут быть как электрическими, так и гидравлическими, электропневматическими и пр.
Электрический актуатор – это одноходовой электрический двигатель и его работа полностью идентична работе электрического дверного замка (конечно же, автомобильного). Гидравлический и пневматический актуаторы работают сходным образом, но приводятся в действие маслом или воздухом.
Управление сервоприводами осуществляет электронный блок управления, считывая и обрабатывая информацию, поступающую от различных датчиков – АБС, выключателя стоп-сигнала, датчика положения дроссельной заслонки и т.п.

Коробка передач робот (РКПП) в разрезе

Как видите, робот – это, в принципе, та же «механика», но управляемая уже не вручную. Муфта сцепления и валы КПП устроены так же, как и на обычной коробке.

РКПП – это, в принципе, та же «механика», но управляемая уже не вручную. Муфта сцепления и валы КПП устроены так же, как и на механической коробке.

Исключение составляют так называемые преселекторные КПП – они имеют две муфты сцепления и два первичных вала, которые вставлены один внутри другого. Такое усложнение конструкции вызвано медленной работой исполнительных механизмов, в результате которой во время разгона автомобиля был заметный провал, так как актуаторы не могут работать с достаточной скоростью, и в момент смены ступеней (передач) муфта сцепления остаётся разъединённой – дольше, чем при ручном включении-выключении.
Двойное сцепление и двойной первичный вал в преселекторных роботизированных КПП работают согласованно. Например, во время разгона блок управления, как бы прогнозируя дальнейший разгон, включает повышенную передачу на одном из валов, но муфта сцепления ещё разъединена – крутящий момент передаётся другой парой муфта-вал. В нужный момент включается вторая муфта, и усилие передаётся через другой вал – со включенной заранее повышенной передачей.
То есть, преселекторная КПП – это практически две коробки, вставленные одна в другую, что, конечно же, сказывается на стоимости подобных агрегатов – устанавливаются они только на дорогих суперкарах. Время переключения передач в такой КПП, по сравнению с обычным роботом, сокращено примерно в 20 раз.

Чем же отличается робот от автомата

Автоматическая коробка передач (АКПП) в разрезе

В «классической» гидротрансформаторной АКПП иной даже способ передачи крутящего момента. Он осуществляется не за счёт силы трения, возникающей между ведущим и ведомым дисками сцепления, а за счёт передачи кинетической энергии насосного колеса гидротрансформатора, жёстко закрепленного на маховике, турбинному колесу, соединённому с валом АКПП. Проще говоря, лопасти насосного колеса толкают (закручивают) масло (ATF), которое, в свою очередь, приводит во вращение турбинное колесо.

Автоматическая КПП принципиально отличается от РКПП конструктивными особенностями и способом передачи крутящего момента.

Это, конечно же, упрощенная схема работы АКПП – в конструкции гидротрансформатора есть ещё такая деталь, как реактор – именно он превращает гидромуфту в гидротрансформатор, то есть в узел, который не просто передаёт крутящий момент, но, при необходимости, и меняет его значение. Например, при разгоне реактор обеспечивает увеличение крутящего момента, «подталкивая» турбинное колесо.
Иную конструкцию имеют и валы АКПП – их шестерни уже имеют иной – планетарный – тип зацепления, а муфта сцепления, как таковая, вообще отсутствует – её заменяют пакеты фрикционов.
По сравнению с роботом, АКПП имеет большее быстродействие и плавность хода при разгоне, так как исполнительные механизмы приводятся в действие тем же маслом, которым смазываются детали агрегата, и срабатывают практически мгновенно – при условии, что АКПП прогрета.

Коробка-робот — отзывы

В силу своей конструкции коробка-робот имеет свои плюсы и минусы. Многие автовладельцы отмечают, что коробка робот плоха тем, что не имеет той плавности хода, которая характерна для гидротрансформаторной коробки. Преселективные же роботы, хоть и лишены этого недостатка, имеют довольно, если можно так сказать, «неуклюжую» конструкцию – уж слишком дорогой ценой в них достигается быстродействие.

Роботизированные коробки передач, в отличии от автоматических КПП, переключают быстрее и плюс они более экономны.

Но робот обладает и несомненными достоинствами – в силу того, что это лишь видоизменённая «механика», ремонт коробки-робота достаточно легко осуществить в условиях обычного автосервиса.
В гидротрансформаторной АКПП, несмотря на то, что она кажется более простой, решающее значение имеет точность изготовления деталей. В результате этого многие её неисправности очень сложно диагностировать – малейшая потеря давления масла может послужить причиной сбоев в работе трансмиссии. Иногда даже замена масла и масляного фильтра может иметь неблагоприятные последствия – авто начинает дёргаться, иногда даже при равномерном движении.
Но в целом всё же, если проанализировать отзывы владельцев, то на вопрос – «что лучше – автомат или робот?» можно сказать, что автомат всё-таки лучше. Может быть, развитие технологий и изменит эту ситуацию – ведь ещё не так давно осуществить выпуск роботизированных коробок передач было невозможно именно из-за того, что технологии недавнего прошлого не позволяли наладить выпуск сервоприводов, обладающих приемлемыми компактностью и быстродействием.
, строго говоря, не является коробкой выбора передач – изменение величины крутящего момента осуществляется бесступенчато, поэтому вариаторная трансмиссия требует отдельного изучения.

Как управлять коробкой робот

Управление автомобилем с коробкой робот принципиально не отличается от управления машиной с АКПП. Для наглядности можете сравнить рычаги (селекторы) той и другой коробки, изучив фото:

Рычаги управления (селекторы) коробками передач

Отличий в правилах буксировки машин с РКПП нет – достаточно лишь избегать резких нажатий на педаль «газа» и динамичных разгонов – во избежание рывков трансмиссии.

Как видно из фотографии, выбор передач на роботе можно осуществлять вручную – достаточно лишь на краткое время переместить селектор в положение, соответствующее повышенной («+») или пониженной (« — «) передаче. Блок управления контролирует работу КПП и в режиме ручного управления, поэтому излишний «перескок» при выборе передачи исключается.
Некоторых автолюбителей интересует, можно ли возить прицеп на авто с коробкой робот, а также – можно ли с коробкой-роботом. Отличий в правилах буксировки для таких авто нет – достаточно лишь избегать резких нажатий на педаль «газа» и динамичных разгонов – во избежание рывков трансмиссии.
В остальном же, если Вы купите машину с РКПП, особенных вопросов, как пользоваться коробкой робот, у Вас не возникнет – современные авто сделаны для пользователей, а не для профессионалов, поэтому управление ими, как правило, интуитивно понятно.
Скорее всего, вопросы о том, как правильно пользоваться коробкой робот, связаны с привыканием к новой машине – ведь даже два автомобиля, сошедшие с конвейера один за другим, немного отличаются друг от друга.

Современный автомобиль уже не тот, что был пару десятков лет назад. Сегодня это высокотехнологичное транспортное средство с электронным управлением большинства процессов, различными полезными дополнениями (парктроник, ABS, «старт-стоп», и т. д.) и разнообразными вариантами конструкции трансмиссии, популярным из которых считается роботизированная коробка передач.

Называемая водителями по-простому «коробка робот», она по своей сути является механической КПП, в которой в автоматическом режиме осуществляется переключение передач. То есть на основании подаваемых водителем команд через селектор коробки и режима езды, система управления роботом согласно заложенному алгоритму выбирает наиболее подходящую передачу.

Роботизированная КПП это высокотехнологичный механизм, в котором сочетаются воедино топливная экономичность «механики» и высокая скорость работы коробки-автомат. Необходимо заметить, что такая трансмиссия стоит на порядок дешевле стандартной АКПП, поэтому сегодня гиганты автопрома комплектуют ей практически весь свой модельный ряд.

Особенности разных видов роботизированных коробок передач

Несмотря на то что эти коробки передач имеют различную конструкцию, принцип их управления и работы остается неизменным: стандартная «механика» дополненная автоматизированным модулем включения сцепления и управления переключением передач. В таком типе трансмиссии применяется фрикционный тип сцепления, состоящий как из одного диска, так и из нескольких. Однако в конструкции роботизированной КПП все более распространена система с двойным сцеплением, благодаря которой удается максимально передать крутящий момент, не теряя при этом мощности.

Поскольку основу робота составляет классическая «механика», при проектировании этого вида трансмиссии используются уже готовые варианты коробок передач. Такое конструктивное решение позволяет получить высокие рабочие показатели всего узла. Например, у известного робота SMG, которым комплектует свои модели BMW, использована базовая шестиступенчатая МКПП дополненная сцеплением с электрогидравлическим приводом.

Роботизированная КПП на автомобиле может быть оборудована гидравлической либо электрической системами управления переключением позиций и включения сцепления. В системе с гидроприводом (электрогидравликой) органами исполнения команд роботизированной коробки выступают гидроцилиндры с электромагнитными клапанами, а в электрическом типе привода эти элементы представлены шестереночной передачей и электромотором.

Отметим, что для установленного на автомобилях электрического привода характерна низкая скорость при переключении передач а также минимальное потребление энергии. Гидропривод работает быстрее, однако для этого в системе постоянно должно поддерживаться давление, соответственно, энергопотребление при этом многократно возрастает.

По этой причине электроприводные роботизированные КПП устанавливают на автомобили бюджетного класса, а гидроприводные — на более дорогие транспортные средства. Такое конструктивное решение позволяет использовать трансмиссию-робот практически на любом типе транспортного средства.

Как устроены роботизированные КПП

Управление этим видом трансмиссии осуществляется при помощи электронного модуля, который обрабатывает сигналы с различных датчиков, и уже на основании этого отдает команды исполнительным механизмам и устройствам (электродвигатель, механическая передача, гидроцилиндр). Датчики собирают основную информацию о положении селектора КПП, оборотах коленвала, масляном давлении и его температуре, скорости движения автомобиля, которую передают для обработки управляющей системе. Далее происходит процесс переключения позиции, который строится согласно заранее заложенным алгоритмам исполнения команд на основании поступившей информации. Также система управления роботизированной коробкой переключения передач находится в постоянном взаимодействии с системами ESP и ABS, и на основании передаваемых ими данных корректирует процесс выбора и перемены передачи.

В конструкцию гидроприводных КПП дополнительно входит блок управления гидравликой, который обеспечивает поддержание постоянного давления в системе.

Конструкция роботизированной трансмиссии с системой двойного сцепления

Несмотря на всю функциональность и комфорт при управлении автомобилем, роботизированная коробка не лишена недостатков, главным из которых считается ее замедленная реакция при переключении передач, что крайне негативно отражается на динамике движения (возникают рывки и пропадет плавный ход в момент включения позиций). Значит, чтобы устранить эту проблему, и повысить комфортабельность управления транспортным средством оборудованным «роботом», конструкторы разработали трансмиссию с системой двойного сцепления, в которой процесс смены передач происходит без потери мощности.

Благодаря такому дополнению, переключение между передачами осуществляется без перебоев в работе КПП, то есть перед началом включения передачи система управления выбирает наиболее подходящую, не выключая крутящий момент на коробке. Иными словами роботизированная трансмиссия с системой двойного сцепления называется преселективной (англ. preselect – предварительный выбор).

Преимущества робота с двойным сцеплением

Помимо своего быстродействия, которое обусловлено повышенной скоростью взаимодействия муфт (например, коробка-робот DSG от Фольксваген), этот тип КПП имеет относительно компактные размеры, ввиду чего является идеальным для использования в малолитражных автомобилях. Кроме этого, роботизированная коробка с двойным сцеплением обладает повышенным энергопотреблением, что положительно отражается на ее продуктивности и скорости отклика на перемену положения селектора водителем. Это позволяет значительно снизить потребление топлива и получить высокие динамические показатели как при разгоне транспортного средства, так и при последующем движении.

Такая конструкция применяется в следующих видах роботизированных КПП:

• S-Tronic.
• Twin Clust SST.
• DCT M Drivelogic.
• Powershift.

Кстати, всемирноизвестный и популярный спорткар Ferrari 458 Italia оборудован роботизированной трансмиссией с системой двойного сцепления Doppelkupplungsgetriebe. На всех перечисленных видах КПП установлен гидропривод.

Блок управления адаптивным роботом DCT M Drivelogic содержит специальную систему Drivelogik, в которой содержится алгоритм переключения для одиннадцати передач. Шесть из них адаптированы для ручного выбора, а остальные пять переключаются полностью в автоматическом режиме.

Как работает роботизированная КПП

Все типы этой трансмиссии могут работать как в автоматическом, так и в ручном режимах управления. Если выбран режим «автомат», система управления КПП согласно информации передаваемой датчиками формирует соответствующие команды, которые далее передаются на устройства исполнения команд.

Стоит заметить, что на любой из коробок-роботов выполнять переключение передач можно и в полуавтоматическом (ручном) режиме. При выборе этого режима осуществляется последовательное переключение передач (от повышенной к пониженной и наоборот). Именно из-за этой особенности функционирования, роботизированную КПП еще называют секвентальной (англ. sequensum – последовательность).

Роботизированная коробка передач — разновидность полуавтоматических КПП, которая объединяет черты механической коробки и автоматической . Как и в механической коробке, переключение скоростей в роботизированной коробке передач происходит по требованию водителя.

Что такое роботизированная коробка?

Вместо третьей педали, которую нужно выжать для переключения скоростей с механической коробкой передач, в авто с роботизированной коробкой передач две педали. Роль третьей педали играет целая система сенсоров, передатчиков и исполнительных механизмов, которые при помощи бортового компьютера переключают коробку без участия водителя и сцепления.

Компьютер синхронизирует работу деталей коробки, а некоторые электронные системы способны научиться распознавать стиль вождения водителя и предугадывать его действия. У роботизированной КПП ручка переключения скоростей находится там же, где и ручка механической коробки, но вместо Ж-образного переключения, ручка переключается только вперед или назад.

Как работает роботизированная КПП?

Роботизированная коробка передач работает следующим образом. При переключении ручки передач и нажатии педали газа сенсоры передают информацию в блок управления, который в свою очередь передает сигнал в коробку передач. Сенсоры коробки передач также сообщают в блок информацию о действующей скорости и новом требовании переключения скоростей.

Блок управления синхронизирует информацию, полученную от сенсоров, и выбирает оптимальную скорость и время переключения скоростей и обеспечивает слаженность работы механизмов коробки передач. При этом принимается в расчет скорость вращения двигателя, работа кондиционера, показатели спидометра.

Бортовой компьютер роботизированной КПП управляет гидромеханикой, который смыкает или размыкает сцепление. Этот процесс происходит синхронно с действием водителя, переключающего ручку скоростей. Гидромеханический блок использует жидкость из тормозной системы для запуска гидравлического цилиндра, обеспечивающего движение актуатора.

Преимущество системы в том, что электроника реагирует быстрее человека и более точно , поэтому «выжать» сцепление можно без участия водителя. Для парковки автомобиля, обратного хода или нейтрального положения трансмиссии водитель должен предварительно выжать обе педали одновременно, после этого можно выбрать один из трех вариантов.

Сцепление нужно только , чтобы машина пришла в движение. Для быстрого переключения скорости на более высокую необходимо убрать ногу с педали газа, чтобы двигатель сбавил обороты для подходящей скорости. Для этого ручка передачи скоростей должна стоять на нужной позиции.

Сцепление Робот коробка переключения передач

Главная \ Роботизированные Коробки Переключения Передач

Многие современные автомобили оснащаются роботизированной коробкой передач.  Премиальные комплектации  популярных городских моделей:   Toyota Aygo,  Peugeot 107, Ford Fusion, Ford C-Max, Citroen C1, Opel Zafira, VW Crafter, Mersedes Sprinter — за счет роботизированной коробки переключения передач (РКПП)  удобны и практичны в эксплуатации. Поскольку роботизированная коробка передач  не очень давно нашла широкое применение в практике автомобилестроения, в блогах и форумах наблюдается явный интерес к ее свойствам и особенностям эксплуатации роботов.

Роботизированная  коробка передач  представляет собой обычную механическую трансмиссию, переключением передач  управляет робот – набор  электронных блоков и  датчиков.  Электронный блок  управления (ЭБУ) обрабатывает  сигналы датчиков и других систем автомобиля: блока управления двигателем, тормозной и антизаносной/противопробуксовочной систем, — и  приводит в действие приводы  (актьюаторы) включения сцепления и переключения передач. В сравнении с автоматической коробкой передач роботизированная  трансмиссия дешевле,  надежнее,  проще в ремонте и экономичнее по расходу топлива, поскольку по конструктиву идентична механической,  а в сравнении с обычной «механикой» — значительно удобнее для водителя, которому не приходится заботиться о переключении передач.

Однако за все преимущества приходится платить. Коробка робот изнашивает сцепление быстрее, чем опытный  водитель на механике. Примерно через 30 — 50 тыс.км пробега сцепление на автомобилях, оснащенных коробкой роботом, начинает проявлять признаки неисправности. Основные жалобы владельцев  Toyota Aygo,  Peugeot 104, Ford Fusion, Citroen C1, по поводу коробки передач, звучат так: замедленное срабатывание (коробка «буксует»), повышенный шум, не включается передача, не едет 🙁 

Методы «лечения» известны и доступны, это: программная адаптация сцепления и адаптация приводов роботизированной КПП с помощью специализированного оборудования, ремонт механизмов приводов включения сцепления и приводов переключения передач, ремонт блоков управления РКПП.  Иногда для восстановления работоспособности коробки робота достаточно выполнить прокачку сцепления и адаптацию сцепления (обучение момента трогания). Если неисправность связана с нестабильным прохождением электрического  сигнала, то требуется ремонт или замена проводки (косы проводов коробки передач). Рано или поздно возникает необходимость замены пакета сцепления РКПП, после чего также требуется провести адаптацию.

Своевременное обслуживание робота  позволяет продлить срок службы комплекта сцепления РКПП, обеспечив пробег 60-70 тыс.км  и более. Чтобы роботизированная  КПП служила долго, необходимо при текущем  сервисном обслуживании (через каждые 10-15 тыс.км) проводить адаптацию алгоритма работы робота к степени износа диска сцепления.

VW Crafter, Mersedes Sprinter имеют несколько другой роботизированный привод переключения передач, он у них электрогидравлический (принцип похож на гидромеханический автомат: соленоиды, давление масла, масляный насос). самое сложное и ненадежное место в этой системе переключения это механизм выбора передач. Поршни, втулки, направляющие забиваются стружкой от выработки деталей и начинают подклинивать вызывая неадекватную реакцию исполнительного механизма робота и уход компьютера в аварийный режим или невозможность выключения передачи (автомобиль всегда находится на передаче и мигает ошибка кпп на панели приборов).

• Расценки на ремонт роботизированных КПП

Чем робот отличается от автомата

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 или вариаторной трансмиссии, 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 и пакетов фрикционных дисков, они находятся в зацеплении и образуют несколько ступеней: 4, 5, 6 и даже 8,9.

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 — такая система использовалась ранее(в полностью гидравлических АКПП, автомобилях выпущенных перимущественно до 2000 года). В современных Автоматических коробках передач, самые передовые технологии работают для повышени эффективности и увеличения комфорта владельцев автомобилей(ЭБУ АКПП И Двигателя тесно связаны между собой. Работа Коробки Передач, теперь напрамую зависит не только от оборотов двигателя, но и от сигналов полученных от педали газа или тормоза, датчиков температуры масла АКПП или охлаждающей жидкости ДВС, сигналов системы ABS. Электронные компоненты играют всё более важную роль в работе Автоматический Коробки Передач. Это позволяет максимально снизить расход топлива и выполнять переключения передач менее заметными для водителя, а при необходимости ускорения — перейти на необходимую передачу намного быстрее, чем на полностью гидравлических коробках. Но и здесь есть свои минусы: увеличение электронных компонентов влечет и большие затраты при ремонте АКПП — к примеру на современных автомобилях некоторых производителей очень часто выходит из строя электронная плата управления АКПП, замена или ремонт которой естественно увеличивает затраты на ремонт АКПП.

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.

Принцип работы робота как у механики, только всё происходит автоматически — гидравлика с электронным управлением всё сделает сама. К роботам можно так-же отнести и современные коробки с сухим или мокрым сцеплением — (DSG у VAG группы, PowerShift у Ford, Speedshift DCT от Mercedes-Benz и многие другие)

Вариаторная коробка передач или Вариатор(CVT). Этот тип трансмисии стал широко популярен среди всех крупных автомобильных концернов как Азиатских так и Европейских. Работа Вариаторной(CVT) трансмиссии принципиально отличается от работы Автоматической или Роботизированной коробки переключения передач. В ней используется ременная(ремень состоит из секторов закрепленных специальной лентой, выполненный из металла) или цепная передача. Ремень или цепь работает между ведущим и ведомым шкивом, а изменение передаточного отношения происходит за счет увеличения или уменьшения радиуса по которому работает цепь или ремень — это можно сравнить с работой шестеренок на спортивном велосипеде: когда вы выбираете переднюю(которая непосредственно установлена на валу с педалями) шестеренку меньшего диаметра, а задняя шестерня(которая на заднем колесе велосипеда) выбрана большего диаметра, то для движения по дороге нужно большее количество оборотов передней шестеренки, но при этом усилие для вращения нужно совсем небольшое(это сравнимо с 1й передачаей на автоматической или механической коробке), и постепенно разгоняясь, можно изменять передаточное отношение меняя переднюю шестерню на больший диаметр, а заднюю на меньший — так увеличится скорость и при этом уменьшатся обороты для поддержания этой скорости.В вариаторах это произходит очень плавно, поэтому эту коробку называют безступенчатой. В вариаторных трансмиссиях присутвует и гидротрансформатор, который выполняет функцию как и в АКПП передачи крутящего момента от двигателя к трансмиссии. Но есть и исключения — в некоторых случаях вариатор устанавливается и без гидротрансформатора(в таких случаях передача крутящего момента происходит за счет шлицевого соединения — вал из вариатора вставляется в шлицы на маховике ДВС). По последним тенденциям производители Вариаторов вообще хотят отказаться от использования гидротрансформаторов, это позволит снизить потери мощьности и увеличить топливную экономичность!

Плюсы и минусы автомата, робота и вариатора

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, увеличение времени разгона(отбор некоторого количества мощности ДВС для работы АКПП).

2. Робот относится к механике, значит обслуживание и ремонт будет дешевле, чем у автомата. Но это только на коробках с обычным приводом сцепления и переключением передач, а таких автомобилей всё меньше — их вытесняют с рынка современные и более эффективные двух дисковые роботы с сухим или мокрым сцеплением, а ремонт таких коробок на порядок дороже чем АКПП или Вариатора. Расход топлива у автомобиля с коробкой роботом(как классическим так и современным) приравнивается к МКПП, а в условиях города даже ниже, что не может не радовать.

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.А современные роботизированные коробки имеют самые лучшие показатели по скорости переключения передач.

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. Краткий 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 робототехнические 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). Заявление о зубчатых колесах приводит к люфту, трению и (нежелательному) соответствию, что затрудняет точное управление. (Hunter et al., 1991) сегодня так же актуально, как и почти 30 лет назад. Для некоторых технологий большие кинематические ошибки передачи и, в частности, 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 пропускной способности, 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, следовательно, это тесно связано с эффективностью коробки передач.

Это подчеркивает важность для оценки управляющего воздействия определенной технологии коробки передач как ее передаточного отношения, 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-операторов.

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 согласованно, как человек (Karayiannidis et al. др., 2015). Это подчеркивает важность импеданса и внутреннего соответствия (De Santis et al., 2008) и объясняет появление нового типа внутренне гибких исполнительных механизмов 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 пропускной способности: они имеют меньшее трение и люфт, уменьшая нелинейность, вносимую коробкой 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 характеристика 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 требовать меньший крутящий момент.

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 высокий КПД — более низкие потери — позволяют снизить потребление энергии и прямо положительно влияют как на эксплуатационные расходы, так и на воздействие машины или устройства на окружающую среду.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 какой-либо контакт 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 числом зубцов и определяет его передаточное отношение 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 блокируется числом зубьев, 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 более высокие 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 особой топологии некоторые зацепления шестерен могут иметь одновременно высокую скорость и высокий крутящий момент. 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, тогда 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 суммы 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 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 _м во всех его зацеплениях и со скрытым коэффициентом мощности L, характеризующим его топологический КПД, указывает на то, что общие потери в редукторе могут быть приблизительно определены 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 вносят вклад в общую точность полного роботизированного устройства. Эти аспекты долгое время находились в центре внимания традиционной робототехники и сегодня хорошо изучены, так как 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 справляться с такой большой полезной нагрузкой, 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; Stramigioli et al., 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 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 без нагрузки 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, еще одной 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 серии RG 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 веса, размера 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, в то время 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 с деформационной волной

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 называют 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 редуктора 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 большое преимущество, которое помогает гармоническим приводам находить широкое применение в промышленных роботах. Они смогли вытеснить PGT из многих приложений, особенно после значительного улучшения характеристик, вызванного новой геометрией 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 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 весу 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.

Приводы

Cycloid 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 увеличения входной скорости. 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 настройку 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 такие производители, 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.

Базовая топология — топология Wolfrom PGT с несколькими меньшими планетами (Klassen, 2019), в которой реактивное (неподвижное) зубчатое колесо разделено на две части для балансировки, в соответствии с конструкцией, первоначально предложенной Россманом (1934) и используемой в качестве хорошо в аппарате 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 недоступны независимые тесты, подтверждающие данные характеристики, и никаких официальных данных, особенно по эффективности, на данный момент от Genesis не имеется, поэтому в Таблицу 4 включено только значение Latent Power Ratio, вытекающее из 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, доступный для переосмысления существующих технологий и их адаптации к будущим потребностям робототехники. Genesis Robotics недавно вступила в интересное партнерство с известными промышленными компаниями, такими как Koch Industries Inc. и Demaurex AG.

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. Рисунок 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 зубчатого колеса 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 примером 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 ~ 50 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 Центр управления полетами 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 можно увидеть на Рисунке 10, он включает в себя редуктор Wolfrom, адаптированный для включения в него конструкции без опор Vranish 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 данным FUJILAB и подтверждают низкий пусковой 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 несущего элемента 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 коробок передач 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 единственного зуба в зубчатом каркасе Teeth Carrier , но, по словам 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 повысить 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 волны деформации 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 — 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 ограничений скорости ввода, теперь они могут обеспечивать хорошую точность с приемлемой эффективностью, несмотря на высокие скрытые коэффициенты мощности, возникающие из-за лежащей в основе 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 по своей сути эффективны, надежны и относительно просты — дешевы — в производстве. Это может объяснить недавний интерес специалистов по робототехнике 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 инженерам-роботам выбрать подходящие технологии 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 коробок передач 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 редукторов, 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 текущую 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 / 1.2919183

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», в 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.

ГЕНЕЗИС (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. и 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., и 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 геометрии 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 редуктора. 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). «Дизайн носимого оптимизированного экзоскелета руки с прямым приводом», в 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

Караианнидис 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 / 01439

0774386

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 / 1.2919239

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. и 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», в 11-м Европейском симпозиуме 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 / 1.2919214

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 с отдельными упорными зубьями 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, например, циклоидных передач. ASME J. Mech. Des. 135, 071006-1–071006-9. DOI: 10.1115 / 1.4024370

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сенсингер, 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», Международная конференция IEEE / ASME 2008 г. по передовой 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

Toxiri, S., Näf, M. B., Lazzaroni, M., Fernández, J., Sposito, M., Poliero, T., et al. (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 носителя с люфтом . 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

Роботизированная коробка передач — устройство и принцип работы МКПП

Ни один современный автомобиль не может плавно заводиться и двигаться, если в его устройстве нет трансмиссии.Сегодня существует большое количество всевозможных коробок передач, которые не только позволяют водителю выбрать вариант, соответствующий его материальным возможностям, но и дают возможность получить максимальный комфорт от вождения.

Кратко об основных типах трансмиссии рассказано в отдельном обзоре … Теперь поговорим подробнее о том, что такое роботизированная коробка передач, ее основных отличиях от механической коробки передач, а также рассмотрим принцип работы этого агрегата. .

Что такое роботизированная коробка передач

Принцип работы коробки передач практически идентичен механическому аналогу за исключением некоторых особенностей.Устройство робота включает в себя множество деталей, составляющих уже знакомую всем механическую версию ящика. Основное отличие роботизированного в том, что управление им микропроцессорного типа. В таких коробках передач переключение передач осуществляется электроникой на основании данных с датчиков двигателя, педали газа и колес.

Роботизированный ящик тоже можно назвать автоматом, но это неправильное название. Дело в том, что АКПП часто используют как обобщающее понятие.Так, у этого же вариатора есть автоматический режим переключения передаточных чисел, так что у некоторых он еще и автоматический. По сути, по устройству и принципу работы робот ближе к механической коробке.

Внешне отличить АКПП от МКПП невозможно, так как они могут иметь идентичный селектор и кузов. Вы можете проверить трансмиссию только во время движения автомобиля. У каждого типа агрегата свои особенности работы.

Основное предназначение роботизированной трансмиссии — максимально облегчить вождение.Водителю не нужно самостоятельно переключать передачи — эту работу выполняет блок управления. Помимо комфорта, производители АКПП стремятся удешевить свою продукцию. Сегодня робот является самым бюджетным типом коробки передач после механики, но он не обеспечивает такого комфорта вождения, как вариатор или автомат.

Принцип работы роботизированной коробки передач

Роботизированная трансмиссия может переключаться на следующую скорость автоматически или полуавтоматически.В первом случае на микропроцессорный блок поступают сигналы от датчиков, на основе которых срабатывает алгоритм, запрограммированный производителем.

Большинство коробок передач оснащено ручным переключателем. В этом случае скорости все равно будут включаться автоматически. Единственное, водитель может самостоятельно сигнализировать момент включения повышенной или пониженной передачи. Некоторые автоматические трансмиссии типа Tiptronic имеют похожий принцип.

Чтобы увеличить или уменьшить скорость, водитель перемещает рычаг селектора в сторону + или в сторону -.Благодаря этой опции некоторые люди называют эту передачу последовательной или последовательной.

Роботизированная коробка работает по следующей схеме:

1. Водитель включает тормоз, запускает двигатель и переводит переключатель режимов движения в положение D;
2. Сигнал с блока идет на блок управления коробкой;
3. В зависимости от выбранного режима блок управления активирует соответствующий алгоритм, по которому блок будет работать;
4. В процессе движения датчики посылают в «мозг робота» сигналы о скорости транспортного средства, о загруженности силового агрегата, а также о текущем режиме коробки передач;
5. Как только показатели перестают соответствовать программе, установленной на заводе, блок управления дает команду на переключение на другую передачу.Это может быть как увеличение, так и уменьшение скорости.

Когда водитель управляет автомобилем с механикой, он должен пощупать свое транспортное средство, чтобы определить момент перехода на другую скорость. В роботизированном аналоге происходит аналогичный процесс, только водителю не нужно думать, когда перевести рычаг переключения передач в нужное положение. Вместо этого это делает микропроцессор.

Система отслеживает всю информацию со всех датчиков и выбирает оптимальную передачу для конкретной нагрузки.Чтобы электроника могла переключать передачи, в трансмиссии установлен гидромеханический привод. В более распространенном варианте вместо гидромеханики установлен электропривод или сервопривод, который подключает / отключает сцепление в коробке (кстати, это имеет некоторое сходство с автоматической коробкой передач — сцепление находится не там, где находится стоит в МКПП, а именно возле маховика, а вот в корпусе самой трансмиссии).

Когда блок управления подает сигнал о том, что пора переключиться на другую скорость, первым активируется первый электрический (или гидромеханический) сервопривод.Он расцепляет поверхности трения сцепления. Затем второй сервопривод перемещает шестерни в механизме в желаемое положение. Затем первый медленно отпускает сцепление. Такая конструкция позволяет механизму работать без участия водителя, поэтому в машине с роботизированной трансмиссией педаль сцепления отсутствует.

Многие коробки переключения передач имеют принудительные положения передач. Этот так называемый типтроник позволяет водителю самостоятельно контролировать момент переключения на более высокую или пониженную скорость.

Роботизированное устройство коробки передач

Сегодня существует несколько типов роботизированных трансмиссий для легковых автомобилей. У некоторых исполнительных механизмов они могут отличаться друг от друга, но основные части остаются идентичными.

Вот узлы, входящие в коробку передач:

1. Сцепление. В зависимости от производителя и модификации агрегата это может быть одна деталь с фрикционной поверхностью или несколько подобных дисков. Чаще всего эти элементы располагаются в теплоносителе, который стабилизирует работу агрегата, предохраняя его от перегрева.Преселективный или двойной вариант считается более эффективным. В этой модификации, пока включена одна передача, вторая готовится к включению следующей скорости.
2. Основная часть — обычная механическая коробка. Каждый производитель использует свои собственные разработки. Например, робот марки Mercedes (Speedshift) внутренне представляет собой автоматическую коробку передач 7G-Tronic. Единственное отличие агрегатов в том, что вместо гидротрансформатора используется муфта с несколькими фрикционными дисками.У BMW похожий подход. Его коробка передач SMG основана на шестиступенчатой ​​механической коробке передач.
3. Привод сцепления и трансмиссии. Возможны два варианта — с электроприводом или гидромеханический аналог. В первом случае выжимание сцепления осуществляется электродвигателем, а во втором — гидроцилиндрами с электромагнитными клапанами. Электропривод работает медленнее гидравлики, но не требует поддержания постоянного давления в магистрали, от которой работает электрогидравлический тип.Гидравлический робот переходит на следующую ступень намного быстрее (0,05 секунды против 0,5 секунды у электрического аналога). Электрическая коробка передач в основном устанавливается на бюджетные автомобили, а гидромеханическая коробка передач устанавливается на спорткары премиум-класса, так как в них чрезвычайно важна скорость переключения передач без прерывания подачи питания на ведущий вал.
4. Датчик. Таких деталей в роботе очень много. Они контролируют множество различных параметров трансмиссии, например, положение вилок, обороты входного и выходного валов, в каком положении заблокирован селекторный переключатель, температуру охлаждающей жидкости и т. Д.Вся эта информация поступает на устройство управления механизмом.
5. ЭБУ — микропроцессорный блок, в который запрограммированы разные алгоритмы с разными показателями, поступающими от датчиков. Этот блок подключается к главному блоку управления (оттуда поступают данные о работе двигателя), а также к системам электронной блокировки колес (ABS или ESP).
6. Приводы — гидроцилиндры или электродвигатели в зависимости от модификации коробки.

Особенности работы РКПП

Для того, чтобы автомобиль заводился плавно, водитель должен правильно использовать педаль сцепления.После того, как он включил первую или заднюю передачу, ему нужно плавно отпустить педаль. Когда водитель почувствует зацепление дисков, отпуская педаль, он может добавить обороты двигателя, чтобы автомобиль не глохнул. Так работает механика.

Идентичный процесс происходит в роботизированном аналоге. Только в этом случае от водителя не требуется большого мастерства. Ему нужно только переместить переключатель коробки в соответствующее положение. Автомобиль начнет движение в соответствии с настройками блока управления.

Самая простая одинарная модификация работает как классическая механика. Однако при этом наблюдается наличие одной проблемы — электроника не фиксирует обратную связь от сцепления. Если человек умеет определять, насколько плавно нужно отпускать педаль в том или ином случае, то автоматика работает более жестко, поэтому движение автомобиля сопровождается ощутимыми рывками.

Особенно это чувствуется в модификациях с электроприводом исполнительных механизмов — при переключении передачи муфта будет в разомкнутом состоянии.Это будет означать перерыв в подаче крутящего момента, из-за чего автомобиль начнет тормозить. Поскольку скорость вращения колес уже меньше соответствует включенной передаче, возникает небольшой рывок.

Новаторским решением этой проблемы стала разработка модификации с двойным сцеплением. Ярким представителем такой трансмиссии является Volkswagen DSG. Давайте подробнее рассмотрим его особенности.

Характеристики роботизированной коробки передач DSG

Аббревиатура означает коробку передач с прямым переключением передач.По сути, это две механические коробки, установленные в одном корпусе, но с одной точкой подключения к шасси машины. У каждого механизма своя муфта.

Основная особенность данной модификации — преселективный режим. То есть, пока первый вал работает с включенной шестерней, электроника уже подключает соответствующие шестерни (при разгоне на повышенную передачу, при замедлении — на понижающую) второго вала. Главному исполнительному механизму нужно только отключить одно сцепление и подключить другое.Как только от блока управления поступает сигнал о переходе на другую ступень, рабочая муфта размыкается, и сразу подключается вторая с уже включенными передачами.

Такая конструкция позволяет ездить без сильных рывков при разгоне. Первая разработка преселективной модификации появилась в 80-х годах прошлого века. Правда, тогда роботов с двойным сцеплением устанавливали на раллийные и гоночные автомобили, в которых скорость и точность переключения передач имеют большое значение.

Если сравнивать коробку DSG с классическим автоматом, то у первого варианта больше преимуществ. Во-первых, за счет более привычного строения основных элементов (производитель может взять за основу любой готовый механический аналог) такая коробка будет дешевле в продаже. Тот же фактор влияет на обслуживание агрегата — механика надежнее и легче ремонтируется.

Это позволило производителю установить инновационную трансмиссию на бюджетные модели своей продукции.Во-вторых, многие владельцы автомобилей с такой коробкой передач отмечают повышение экономичности автомобиля по сравнению с идентичной моделью, но с другой коробкой передач.

Инженеры концерна VAG разработали два варианта трансмиссии DSG. Один из них имеет маркировку 6, а другой — 7, что соответствует количеству шагов в коробке. Также шестиступенчатый автомат использует мокрое сцепление, а семиступенчатый аналог — сухое. Более подробно о плюсах и минусах коробки DSG, а также о том, чем еще модель DSG 6 отличается от седьмой модификации, рассказывается в отдельной статье .

Достоинства и недостатки

Рассматриваемый тип трансмиссии имеет как положительные, так и отрицательные стороны. К достоинствам коробки можно отнести:

• Такая трансмиссия может использоваться в паре с силовым агрегатом практически любой мощности;
• По сравнению с вариатором и автоматом роботизированная версия дешевле, хотя это довольно инновационная разработка;
• Роботы надежнее других автоматических трансмиссий;
• За счет внутреннего сходства с механикой легче найти специалиста, который возьмет на себя ремонт агрегата;
• Более эффективное переключение передач позволяет использовать мощность двигателя без критического увеличения расхода топлива;
• За счет повышения эффективности машина выбрасывает меньше вредных веществ в окружающую среду.

Несмотря на явные преимущества перед другими автоматическими трансмиссиями, робот имеет несколько существенных недостатков:

• Если автомобиль оборудован однодисковым роботом, то поездку на таком транспортном средстве нельзя назвать комфортной. При переключении передач будут ощутимые рывки, как будто водитель резко нажимает педаль сцепления на механику.
• Чаще всего в агрегате выходят из строя сцепление (меньшая плавность зацепления) и исполнительные механизмы. Это усложняет ремонт трансмиссий, так как у них небольшой рабочий ресурс (около 100 тысяч километров).Редко когда сервопривод можно отремонтировать, а новый механизм стоит дорого.
• Что касается сцепления, то ресурс диска тоже очень маленький — около 60 тысяч. Причем примерно на половину ресурса нужно проводить «соединение» коробки по условию поверхности трения деталей.
• Если говорить о преселективной модификации DSG, то она оказалась надежнее за счет меньшего времени на переключение скоростей (благодаря этому автомобиль не так сильно тормозит).Несмотря на это, у них все же страдает адгезия.

С учетом перечисленных факторов можно сделать вывод: по надежности и долговечности механике пока нет равных. Если упор делается на максимальный комфорт, то лучше выбирать вариатор (в чем его особенность, читайте здесь ). Следует учитывать, что такая трансмиссия не даст возможности экономить топливо.

В заключение предлагаем короткое видео-сравнение основных типов трансмиссий — их плюсы и минусы:

ПОДОБНЫЕ СТАТЬИ

Роботизированная коробка передач — устройство и принцип работы МКПП

Ни один современный автомобиль не заводится и не заводится. двигаться плавно, если в его устройстве нет трансмиссии.Сегодня существует большое количество всевозможных коробок передач, которые не только позволяют водителю выбрать вариант, соответствующий его материальным возможностям, но и дают возможность получить максимальный комфорт от вождения.

Кратко об основных типах трансмиссии рассказано в отдельном обзоре … Теперь поговорим подробнее о том, что такое роботизированная коробка передач, ее основных отличиях от механической коробки передач, а также рассмотрим принцип работы этого агрегата. .

Что такое роботизированная коробка передач

Принцип работы коробки передач практически идентичен механическому аналогу за исключением некоторых особенностей.Устройство робота включает в себя множество деталей, составляющих уже знакомую всем механическую версию ящика. Основное отличие роботизированного в том, что управление им микропроцессорного типа. В таких коробках передач переключение передач осуществляется электроникой на основании данных с датчиков двигателя, педали газа и колес.

Роботизированный ящик тоже можно назвать автоматом, но это неправильное название. Дело в том, что АКПП часто используют как обобщающее понятие.Так, у этого же вариатора есть автоматический режим переключения передаточных чисел, так что у некоторых он еще и автоматический. По сути, по устройству и принципу работы робот ближе к механической коробке.

Внешне отличить АКПП от МКПП невозможно, так как они могут иметь идентичный селектор и кузов. Вы можете проверить трансмиссию только во время движения автомобиля. У каждого типа агрегата свои особенности работы.

Основное предназначение роботизированной трансмиссии — максимально облегчить вождение.Водителю не нужно самостоятельно переключать передачи — эту работу выполняет блок управления. Помимо комфорта, производители АКПП стремятся удешевить свою продукцию. Сегодня робот является самым бюджетным типом коробки передач после механики, но он не обеспечивает такого комфорта вождения, как вариатор или автомат.

Принцип работы роботизированной коробки передач

Роботизированная трансмиссия может переключаться на следующую скорость автоматически или полуавтоматически.В первом случае на микропроцессорный блок поступают сигналы от датчиков, на основе которых срабатывает алгоритм, запрограммированный производителем.

Большинство коробок передач оснащено ручным переключателем. В этом случае скорости все равно будут включаться автоматически. Единственное, водитель может самостоятельно сигнализировать момент включения повышенной или пониженной передачи. Некоторые автоматические трансмиссии типа Tiptronic имеют похожий принцип.

Чтобы увеличить или уменьшить скорость, водитель перемещает рычаг селектора в сторону + или в сторону -.Благодаря этой опции некоторые люди называют эту передачу последовательной или последовательной.

Роботизированная коробка работает по следующей схеме:

1. Водитель включает тормоз, запускает двигатель и переводит переключатель режимов движения в положение D;
2. Сигнал с блока идет на блок управления коробкой;
3. В зависимости от выбранного режима блок управления активирует соответствующий алгоритм, по которому блок будет работать;
4. В процессе движения датчики посылают в «мозг робота» сигналы о скорости транспортного средства, о загруженности силового агрегата, а также о текущем режиме коробки передач;
5. Как только показатели перестают соответствовать программе, установленной на заводе, блок управления дает команду на переключение на другую передачу.Это может быть как увеличение, так и уменьшение скорости.

Когда водитель управляет автомобилем с механикой, он должен пощупать свое транспортное средство, чтобы определить момент перехода на другую скорость. В роботизированном аналоге происходит аналогичный процесс, только водителю не нужно думать, когда перевести рычаг переключения передач в нужное положение. Вместо этого это делает микропроцессор.

Система отслеживает всю информацию со всех датчиков и выбирает оптимальную передачу для конкретной нагрузки.Чтобы электроника могла переключать передачи, в трансмиссии установлен гидромеханический привод. В более распространенном варианте вместо гидромеханики установлен электропривод или сервопривод, который подключает / отключает сцепление в коробке (кстати, это имеет некоторое сходство с автоматической коробкой передач — сцепление находится не там, где находится стоит в МКПП, а именно возле маховика, а вот в корпусе самой трансмиссии).

Когда блок управления подает сигнал о том, что пора переключиться на другую скорость, первым активируется первый электрический (или гидромеханический) сервопривод.Он расцепляет поверхности трения сцепления. Затем второй сервопривод перемещает шестерни в механизме в желаемое положение. Затем первый медленно отпускает сцепление. Такая конструкция позволяет механизму работать без участия водителя, поэтому в машине с роботизированной трансмиссией педаль сцепления отсутствует.

Многие коробки переключения передач имеют принудительные положения передач. Этот так называемый типтроник позволяет водителю самостоятельно контролировать момент переключения на более высокую или пониженную скорость.

Роботизированное устройство коробки передач

Сегодня существует несколько типов роботизированных трансмиссий для легковых автомобилей. У некоторых исполнительных механизмов они могут отличаться друг от друга, но основные части остаются идентичными.

Вот узлы, входящие в коробку передач:

1. Сцепление. В зависимости от производителя и модификации агрегата это может быть одна деталь с фрикционной поверхностью или несколько подобных дисков. Чаще всего эти элементы располагаются в теплоносителе, который стабилизирует работу агрегата, предохраняя его от перегрева.Преселективный или двойной вариант считается более эффективным. В этой модификации, пока включена одна передача, вторая готовится к включению следующей скорости.
2. Основная часть — обычная механическая коробка. Каждый производитель использует свои собственные разработки. Например, робот марки Mercedes (Speedshift) внутренне представляет собой автоматическую коробку передач 7G-Tronic. Единственное отличие агрегатов в том, что вместо гидротрансформатора используется муфта с несколькими фрикционными дисками.У BMW похожий подход. Его коробка передач SMG основана на шестиступенчатой ​​механической коробке передач.
3. Привод сцепления и трансмиссии. Возможны два варианта — с электроприводом или гидромеханический аналог. В первом случае выжимание сцепления осуществляется электродвигателем, а во втором — гидроцилиндрами с электромагнитными клапанами. Электропривод работает медленнее гидравлики, но не требует поддержания постоянного давления в магистрали, от которой работает электрогидравлический тип.Гидравлический робот переходит на следующую ступень намного быстрее (0,05 секунды против 0,5 секунды у электрического аналога). Электрическая коробка передач в основном устанавливается на бюджетные автомобили, а гидромеханическая коробка передач устанавливается на спорткары премиум-класса, так как в них чрезвычайно важна скорость переключения передач без прерывания подачи питания на ведущий вал.
4. Датчик. Таких деталей в роботе очень много. Они контролируют множество различных параметров трансмиссии, например, положение вилок, обороты входного и выходного валов, в каком положении заблокирован селекторный переключатель, температуру охлаждающей жидкости и т. Д.Вся эта информация поступает на устройство управления механизмом.
5. ЭБУ — микропроцессорный блок, в который запрограммированы разные алгоритмы с разными показателями, поступающими от датчиков. Этот блок подключается к главному блоку управления (оттуда поступают данные о работе двигателя), а также к системам электронной блокировки колес (ABS или ESP).
6. Приводы — гидроцилиндры или электродвигатели в зависимости от модификации коробки.

Особенности работы РКПП

Для того, чтобы автомобиль заводился плавно, водитель должен правильно использовать педаль сцепления.После того, как он включил первую или заднюю передачу, ему нужно плавно отпустить педаль. Когда водитель почувствует зацепление дисков, отпуская педаль, он может добавить обороты двигателя, чтобы автомобиль не глохнул. Так работает механика.

Идентичный процесс происходит в роботизированном аналоге. Только в этом случае от водителя не требуется большого мастерства. Ему нужно только переместить переключатель коробки в соответствующее положение. Автомобиль начнет движение в соответствии с настройками блока управления.

Самая простая одинарная модификация работает как классическая механика. Однако при этом наблюдается наличие одной проблемы — электроника не фиксирует обратную связь от сцепления. Если человек умеет определять, насколько плавно нужно отпускать педаль в том или ином случае, то автоматика работает более жестко, поэтому движение автомобиля сопровождается ощутимыми рывками.

Особенно это чувствуется в модификациях с электроприводом исполнительных механизмов — при переключении передачи муфта будет в разомкнутом состоянии.Это будет означать перерыв в подаче крутящего момента, из-за чего автомобиль начнет тормозить. Поскольку скорость вращения колес уже меньше соответствует включенной передаче, возникает небольшой рывок.

Новаторским решением этой проблемы стала разработка модификации с двойным сцеплением. Ярким представителем такой трансмиссии является Volkswagen DSG. Давайте подробнее рассмотрим его особенности.

Характеристики роботизированной коробки передач DSG

Аббревиатура означает коробку передач с прямым переключением передач.По сути, это две механические коробки, установленные в одном корпусе, но с одной точкой подключения к шасси машины. У каждого механизма своя муфта.

Основная особенность данной модификации — преселективный режим. То есть, пока первый вал работает с включенной шестерней, электроника уже подключает соответствующие шестерни (при разгоне на повышенную передачу, при замедлении — на понижающую) второго вала. Главному исполнительному механизму нужно только отключить одно сцепление и подключить другое.Как только от блока управления поступает сигнал о переходе на другую ступень, рабочая муфта размыкается, и сразу подключается вторая с уже включенными передачами.

Такая конструкция позволяет ездить без сильных рывков при разгоне. Первая разработка преселективной модификации появилась в 80-х годах прошлого века. Правда, тогда роботов с двойным сцеплением устанавливали на раллийные и гоночные автомобили, в которых скорость и точность переключения передач имеют большое значение.

Если сравнивать коробку DSG с классическим автоматом, то у первого варианта больше преимуществ. Во-первых, за счет более привычного строения основных элементов (производитель может взять за основу любой готовый механический аналог) такая коробка будет дешевле в продаже. Тот же фактор влияет на обслуживание агрегата — механика надежнее и легче ремонтируется.

Это позволило производителю установить инновационную трансмиссию на бюджетные модели своей продукции.Во-вторых, многие владельцы автомобилей с такой коробкой передач отмечают повышение экономичности автомобиля по сравнению с идентичной моделью, но с другой коробкой передач.

Инженеры концерна VAG разработали два варианта трансмиссии DSG. Один из них имеет маркировку 6, а другой — 7, что соответствует количеству шагов в коробке. Также шестиступенчатый автомат использует мокрое сцепление, а семиступенчатый аналог — сухое. Более подробно о плюсах и минусах коробки DSG, а также о том, чем еще модель DSG 6 отличается от седьмой модификации, рассказывается в отдельной статье .

Достоинства и недостатки

Рассматриваемый тип трансмиссии имеет как положительные, так и отрицательные стороны. К достоинствам коробки можно отнести:

• Такая трансмиссия может использоваться в паре с силовым агрегатом практически любой мощности;
• По сравнению с вариатором и автоматом роботизированная версия дешевле, хотя это довольно инновационная разработка;
• Роботы надежнее других автоматических трансмиссий;
• За счет внутреннего сходства с механикой легче найти специалиста, который возьмет на себя ремонт агрегата;
• Более эффективное переключение передач позволяет использовать мощность двигателя без критического увеличения расхода топлива;
• За счет повышения эффективности машина выбрасывает меньше вредных веществ в окружающую среду.

Несмотря на явные преимущества перед другими автоматическими трансмиссиями, робот имеет несколько существенных недостатков:

• Если автомобиль оборудован однодисковым роботом, то поездку на таком транспортном средстве нельзя назвать комфортной. При переключении передач будут ощутимые рывки, как будто водитель резко нажимает педаль сцепления на механику.
• Чаще всего в агрегате выходят из строя сцепление (меньшая плавность зацепления) и исполнительные механизмы. Это усложняет ремонт трансмиссий, так как у них небольшой рабочий ресурс (около 100 тысяч километров).Редко когда сервопривод можно отремонтировать, а новый механизм стоит дорого.
• Что касается сцепления, то ресурс диска тоже очень маленький — около 60 тысяч. Причем примерно на половину ресурса нужно проводить «соединение» коробки по условию поверхности трения деталей.
• Если говорить о преселективной модификации DSG, то она оказалась надежнее за счет меньшего времени на переключение скоростей (благодаря этому автомобиль не так сильно тормозит).Несмотря на это, у них все же страдает адгезия.

С учетом перечисленных факторов можно сделать вывод: по надежности и долговечности механике пока нет равных. Если упор делается на максимальный комфорт, то лучше выбирать вариатор (в чем его особенность, читайте здесь ). Следует учитывать, что такая трансмиссия не даст возможности экономить топливо.

В заключение предлагаем короткое видео-сравнение основных типов трансмиссий — их плюсы и минусы:

ПОДОБНЫЕ СТАТЬИ

Планетарный роботизированный редуктор с нулевым люфтом GPL Series

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 угл. Мин без холостого хода
• Работает без вибрации для превосходной точности позиционирования и контроля на протяжении всего движения
• Регулировка не требуется: Запатентованная конструкция гарантирует, что люфт не будет увеличиваться в течение срока службы коробки передач
• Срок службы 20000 часов
• Проверенная производительность, признанная в отрасли
• Встроенная пластина адаптера двигателя , готовая к установке двигателя
• Заменяет двигатели с прямым приводом со значительной экономией
• Превосходите характеристики циклоидального редуктора почти во всех сферах применения

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

Модели серии GPL

Редукторы

GPL доступны в виде компонентов или с крышкой и встроенной ведущей шестерней с адаптером двигателя

Выход со сплошным фланцем

Выходной полый фланец

GPL Planetary vs.Циклоидальный

Зачем использовать роботизированную планетарную систему GPL вместо циклоидальной? Роботизированная планетарная система GPL превосходит циклоидальную коробку передач почти во всех областях применения.

Промышленный стандарт Циклоидальный редуктор		Новый стандарт GAM GPL Роботизированная планетарная коробка передач
	Люфт 60 угловых секунд		Люфт в 6 угловых секунд Люфт в 10 раз лучше
	Вибрация во время движения		Без вибрации
	Требуется регулировка		Люфт сохраняется в течение номинального срока службы регулировка не требуется
	Расчетный срок службы 6000 часов		Срок службы 20000 часов Срок службы в 3 раза лучше

Коробка передач | Урок | Академия роботов

Практически все электродвигатели используются вместе с редукторами.Причина этого в том, что электродвигатели развивают относительно низкий крутящий момент. Они не особо сильные. Однако они способны очень и очень быстро вращаться. Таким образом, мы можем использовать коробку передач, чтобы найти компромисс между скоростью и крутящим моментом. Конечно, бесплатного обеда не бывает, а коробка передач вносит некоторую неэффективность, есть некоторую потерю мощности. Эта потеря мощности связана с тепловым и акустическим шумом.

Если вы используете велосипед, вы, вероятно, хорошо знакомы с концепцией передачи. Электродвигатели могут вращаться очень-очень быстро, но они не развивают большой крутящий момент, они слабые.

Теперь это немного похоже на езда на велосипеде в гору. Вы хотите изменить большое количество оборотов педалей, чтобы уменьшить нагрузку, которую вы должны оказывать на эти педали. Вы жертвуете большой скоростью ради большого крутящего момента.

Для электродвигателя это то же самое, что и для велосипеда, у вас есть маленькая звездочка спереди на педалях, а у вас есть звездочка большего размера на заднем колесе. Таким образом, на каждый оборот электродвигателя приходится только половина оборота выходного вала редуктора двигателя.Таким образом, двигатель вращается довольно быстро, выходной вал вращается довольно медленно, но крутящий момент двигателя увеличивается за счет передаточного числа.

Вот двигатель с одноступенчатым редуктором. Мы называем это редуктором, потому что за каждый оборот двигателя выходной вал поворачивается меньше одного раза. Когда мы говорим о двух сторонах коробки передач, мы называем сторону двигателя, которая обозначена индексом M, а сторона нагрузки — индексом L. Передаточное число коробки передач — заглавная G, и это соотношение числа зубьев на большое колесо к числу зубцов на маленьком колесе.А для понижающей коробки G больше единицы.

Выходная скорость омега L равна 1 на G, умноженном на омега N. Таким образом, скорость выходного вала ниже скорости двигателя. Выходной крутящий момент tau L равен G, умноженному на крутящий момент двигателя tau M, поэтому выходной крутящий момент больше крутящего момента двигателя. Это фундаментальные уравнения, описывающие характеристики коробки передач. Он снижает скорость и увеличивает крутящий момент.

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 — это модульная коробка передач на основе картриджей, разработанная для работы в суровых условиях соревнований и в классе. 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 установки 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 приобретен 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: 8.5A
• 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

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

Комплексная конструкция

Применение подузлов PSC обычно используется в робототехнике, где соединение с двигателем может быть включено в конструкцию манипулятора робота для оптимизации пространства и затрат.

No related posts.