Роботизированная коробка передач DSG, или новое это хорошо забытое старое.

Роботизированная коробка передач DSG (Direct Shift Gearbox). Это коробка передач прямого переключения. В настоящее время она является самой совершенной автоматизированной коробкой, устанавливаемой на массовые модели легковых автомобилей – так, или примерно так начинаются все описания данного агрегата во многих, если не сказать во всех, рекламных источниках. Давайте разберемся, что это такое и так ли это на самом деле.

Эту коробку изобрел пионер автомобилестроения Адольф Кегресс (Adolphe Kegresse) (1879-1943), больше известный изобретением полугусеничных машин, оснащенных резиновыми гусеницами, которые помогают ездить по различным формам рельефа. Кстати, интересный факт, Адольф Кегресс с 1904 года работал в России, организовывая там автомобильную почту. С 1906 года А. Кегресс стал техническим директором гаража царя Николая II, а после – личным шофером императора.

Так вот, в 1939 году Кегресс впервые сформулировал идею КПП с двойным сцеплением, которую он надеялся воплотить в легендарном Citroen Traction. К сожалению, неблагоприятные условия бизнеса, а затем вторая мировая война, не позволили претворить идею в жизнь.

К идее создания КПП с двойным сцеплением вернулись только в 80-х годах прошлого века разработчики спортивных болидов. Они смогли автоматически переключать механические КПП. В автомобиле педалью сцепления и кулисой переключения передач управляет электроника, все действия совершаются электромагнитными или гидравлическими механизмами. Давайте разберемся, как это работает. Для того, чтобы понять, как это работает, необходимо вспомнить, как работает механика.

Итак, как работает механическая КПП? Прежде чем переключить передачу с помощью кулисы переключения передач, необходимо выжать педаль сцепление, которая отсоединяет двигатель от коробки передач и прекращает подачу силового потока к коробке. Когда водитель выбирает нужную передачу с помощью кулисы, зубчатая муфта перемещается от одной шестерни к другой, синхронизаторы выравнивают скорость вращения муфты, после чего передача безударно включается. После того, как шестерня пришла в движение, необходимо отпустить педаль сцепления, после чего происходит повторное соединение двигателя с трансмиссией и посылает крутящий момент на колеса. Таким образом, в обычной механической коробке передач, поток мощности от двигателя к колесам при переключении скоростей прерывается. Это вызывает толчок переключения передачи или прерывание крутящего момента. В случаях неправильного, или несвоевременного включения передачи, автомобиль может заметно подергиваться, или как говорят в народе – «козлить».

Коробка DSG работает по-другом, она объединяет в одном корпусе две механические коробки передач, одну для четных скоростей, а другую для нечетных, и каждая из которых оснащена своим сцеплением, Но зачем это нужно? Оказывается, для того, чтобы включать две передачи одновременно!

Пока автомобиль разгоняется на четной скорости, шестерни следующей, нечетной, уже находятся в зацеплении. Когда обороты двигателя достигают точки включения следующей передачи, сцепление четной передачи размыкается, а нечетной одновременно замыкается, при этом передача тяги между коробками происходит без разрыва потока мощности, а смена скорости получается быстрой и почти незаметной. И все это при минимальных потерях энергии – будучи производной от обычной “механики” коробка наследует и высокую эффективность передачи мощности. Управляется все это автоматикой, поэтому в системе отсутствует педаль сцепления, как таковая, и ручка управления КПП такая, как у автоматической коробки.

“Вот она, идеальная трансмиссия”- воскликнет восторженный читатель, но… Как говорил известный персонаж товарищ Саахов из Кавказской пленницы – “э нет… тарапица не надо”. Коробка DSG, как уже было сказано выше, управляется электроникой, и при наборе скорости компьютер почти мгновенно переключает передачи, экономя топливо, сохраняя динамику и сглаживая рывки, потому что сразу после включения, например, четвертой передачи он готов включить пятую. А если Вы в процессе разгона решили притормозить, а такое в пробках и на трассе бывает часто? А система управления об этом не знала и готовилась включить передачу выше? Ей нужно гораздо больше времени для отключения более высокой передачи и подготовки к включении более низкой передачи. На это уходит уже не 100 мс, а до полусекунды. Вы скажете, “Ну и что этого и не заметишь”, и будете правы, при торможении этого практически не заметно, но автоматам такое угадывание не свойственно. Это минус.

Не всегда удается обеспечить и низкие потери энергии. Проблема в том, что сухие сцепления (такие же, как и у ручных коробок) в DSG трансмиссиях могут перегреваться, поэтому в моделях, рассчитанных на мощные моторы, вместо них применяются пакеты фрикционов, работающие в масле. Они лучше держат нагрузки, но из-за большего проскальзывания и гидродинамических потерь эффективность передачи мощности снижается до 96%, в то время как ручные коробки и их роботизированные версии достигают величины в 98-99%. Впрочем, это, конечно, лучше обычного “автомата” с его 91-94%. Разработчики заявляют, что коробка DSG экономит до 10% топлива. Ой, как я сомневаюсь. Несколько процентов – да, и это безусловно радует.

Неоспоримым минусом является стоимость коробки и огромные проблемы с ремонтопригодностью. В связи с чем, возникает необходимость правильного обслуживания КПП и своевременной замены масла. Так как это, как не крути, рекламная статья, не примену возможностью обратить Ваше внимание, что компания North Sea Lubricants для таких коробок производит специальное масло ATF POWER DSG.

Так почему же коробки передач DSG стали так популярны? Ведь по каждому из параметров обязательно находится какой-то более подходящий тип трансмиссии. А секрет заключается в том, что, не являясь лидером в отдельных номинациях, эти коробки, тем не менее, совместили в себе удачный набор характеристик: достаточно эффективные, относительно недорогие, вполне комфортные и довольно быстрые. Золотая середина.

Катайтесь на машинах с коробками DSG и получайте от этого удовольствие.

DSG – немецкий «робот» для автомобиля

Аббревиатура DSG по-немецки (Direkt Schalt Getriebe) и по-английски (Direct Shift Gearbox) означает одно и то же: «коробка передач прямого переключения». Впервые разработкой такой КПП занимался француз по имени Адольф Кегресс, сотрудничая с компанией Citroen в 30-е годы ХХ века. Именно ему приписывают идею о создании агрегата с гидромеханическим управлением и двумя сцеплениями. Но конструкцию посчитали сложной, и она не получила широкого распространения. Ее плюсы были оценены уже гораздо позже, когда за дело взялись немецкие инженеры. Попытки создания подобной коробки предпринимали в Porsche, но «настоящая» DSG увидела свет в недрах конструкторского бюро Volkswagen Group.

Первая «серийная» коробка передач DSG была установлена на Volkswagen Golf R32 в 2002 году – а к настоящему времени число проданных автомобилей Volkswagen, Audi, SEAT и Skoda, оснащённых DSG, уже перевалило за 10 000 000. Сегодня автолюбители хорошо знают, что такое DSG, и сколько возможностей она открывает для водителя.

Основные особенности

Главная особенность DSG заключается в том, что она помогает переключить скорости и одновременно сохранить мощность в процессе движения. По сравнению с другими роботизированными коробками передач, у DSG есть такие качества, как экономия топлива и отличная динамика во время набора скорости.

DSG состоит из коробки передач и двух сцеплений. Эта простая система позволяет быстро переключать передачи, а автомобиль за счет этого разгоняется за считанные мгновения.

Как обычно работает механическая коробка? Пока происходит переключение скоростей, теряется динамика. Коробка DSG сводит эту проблему к минимуму, ведь в ней одно сцепление относится к нечетным рядам, а второе – к четным. Пока машина разгоняется, набирая первую скорость, диск на четном ряду сразу включается, и перерывов в разгоне нет.

Плюсы DSG

• Подобный режим переключения скоростей позволяет уменьшить расход бензина. Установлено, что автомобили с DSG потребляют на 10% меньше топлива, чем средства передвижения с обычной коробкой передач.
• Динамичное ускорение – еще один важный плюс. Передачи переключаются всего за 8 миллисекунд! Никакого эффекта «резиновой» тяги, который часто встречается в автоматических коробках передач, здесь нет.
• Если захочется, всегда можно переключать передачи вручную, установив мануальный режим. Так что DSG – это еще и универсальная система.
• DSG на 20 процентов легче, чем гидромеханическая трансмиссия.
• Показатель надежности у DSG в несколько раз лучше «механики»: средний срок службы составляет 300 тысяч километров. Трансмиссионную жидкость в моделях DSG 6 необходимо менять через каждые 100 тысяч километров пробега, то есть не слишком часто. А, например, DSG 7 вообще не требует никаких вмешательств в течение всего периода эксплуатации.

Что важно знать о DSG?

• Для идеальной работы DSG нужно заправлять автомобиль только качественным топливом, иначе дешевый бензин существенно сократит срок службы коробки передач.
• Дрифтовать на автомобиле с DSG не рекомендуется – система может попросту сломаться.
• Как и у всякой коробки передач, у DSG тоже есть слабое место. Так, это сцепление нечетных передач, потому что на него осуществляется максимальная нагрузка, когда машина начинает двигаться. Эта проблема знакома жителям мегаполисов, которые часто стоят в пробках. В этом случае автомобиль переводится на холостой ход с первой скоростью. Водитель придерживает и периодически отпускает педаль газа, а потом снова притормаживает. Сцепление при этом почти активировано, и в результате этого происходит постоянное трение. Происходит перегрев сцепления, и таким образом оно может быстрее износиться.

Кому вообще стоит покупать автомобиль с DSG? Прежде всего, тем, кто хочет сэкономить на горючем – оно не будет расходоваться впустую. Автомобиль с такой коробкой передач отлично зарекомендовал себя как на горных серпантинах, так и на скоростных трассах в городе. Если для населенного пункта не характерны пробки, то здесь и думать нечего – стоит брать!

Также важно заметить, что постоянного переключения четных и нечетных передач DSG не «любит», так же, как и медленной езды. В остальном же эта система будет работать без проблем, к удовольствию водителя.
 

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.

Роботизированная коробка передач Sequentronic и Speedshift для Mercedes-Benz.

Классическая механика состоит из ведущего и ведомого валов. Они комплектуются жестко закрепленными шестернями, которые попарно находятся в зацеплении. При включении нейтральной передачи шестерни свободно крутятся на валу – крутящий момент колесам не передается. При перемещении рычага КПП двигаются синхронизаторы, муфты которых блокируют шестерни нужных передач. Принцип работы роботизированных коробок SEQUENTRONIC, SPEEDSHIFT для Mercedes-Benz такой же, только за смыкание и размыкание сцепления отвечают сервоприводы. Для управления сервоприводами применяется ЭБУ. При смене передачи электроника учитывает текущую скорость движения, обороты мотора, информацию с систем ABS и ESP.

Ключевая проблема роботизированных трансмиссий – длительный разрыв потока мощности, который передается от мотора к колесам. В итоге разгон сопровождается провалами. Каждый производитель по-своему борется с этой проблемой, и Mercedes-Benz в гонке технологий занимает далеко не последнее место. К примеру, SPEEDSHIFT DCT имеет двойное сцепление, что повышает комфорт управления авто. Суть работы двойного сцепления сводится к следующему: пока одна передача включена, подбирается следующая, которая впоследствии включается моментально. Это дает хорошую разгонную динамику и способствует низкому потреблению топлива. Также «робот» имеет компактные размеры и обеспечивает непрерывную передачу крутящего момента.

Особенности SEQUENTRONIC

РКПП спроектирована на базе шестиступенчатой механики и дебютировала в 2001 году. Классическую трансмиссию дополнили сервоприводами переключения передач и сцепления. Чтобы обеспечить легкость, точность переключений, конструкторы спроектировали штоково-тросовый привод, использовали многоконусные синхронизаторы переключений. Установлены гидроприводы итальянской фирмы Magneti Marelli.

Секветроник спроектирован таким образом, что рычаг переключения напрямую не связан с КПП. Его перемещения сопровождаются электрическими импульсами, которые считывает ЭБУ. В ручном режиме водитель переключается самостоятельно. Но если обороты мотора чересчур низкие или высокие, передача включается автоматически (это сделано из соображений безопасности). Элементы управления смазываются маслом, для подвода которого используется гидравлический блок.

SEQUENTRONIC 716.6 устанавливался на Mercedes-Benz C-class в кузове W203, CLK с четырехцилиндровыми двигателями в кузовах W208 и W209. Позже «роботом» оснастили E-class в 211-м кузове, дебютировавший в 2002 году, и родстер SL.

Поломки SEQUENTRONIC:

• Выбивает из автоматического режима в ручной, произвольно включает нейтральную передачу. Причиной, как правило, служит низкое давление в гидросистеме из-за поломки гидронасоса.
• Насос издает характерный скрип, РКПП включается только после нескольких попыток, перегорают реле. Для установления точной причины поломки нужна комплексная диагностика. Но зачастую проблема кроется в гидроаккумуляторе, который подлежит замене.
• Из-за падения уровня масла перегревается насос.
• На дисплее выводится предупреждение об ошибке – горит символ F (включается аварийный режим работы).

Конструкция, схема работы, слабые места SPEEDSHIFT

Семиступенчатая РКПП комплектуется разными программами для управления режимами езды. Конструкция весит всего 130 кг, что обеспечивает высокое тяговое усилие. Состоит из двух сцеплений, которые замыкаются поочередно. При переключениях подача крутящего момента не разрывается. Это положительно влияет на разгон, как и встроенная функция быстрого старта – Race Start.

Впервые семиступенчатая роботизированная трансмиссия SPEEDSHIFT DCT применена на SL63 в AMG-исполнении. Позже её использовали на E63 и C63. По сравнению с 7G-Tronic она весит на 18% меньше. Спортивная коробка с двойным сцеплением демонстрирует потрясающее время переключения – 0,1 с. Для получения еще большего удовольствия от вождения SPEEDSHIFT DCT комбинируется с подрулевыми переключателями.

Отдельные модели вроде SLS комплектуются индикацией переключения. Она сигнализирует об оптимальном для переключения на повышенную передачу моменте. Это способствует динамичному разгону.

При износе сцепления или подшипников, поломке гидроблока, вилки, служащей для выбора передач, потребуется грамотная диагностика и ремонт в условиях авторизированного сервиса. Чтобы избежать поломок SPEEDSHIFT DCT и SEQUENTRONIC, придерживайтесь режима обслуживания и эксплуатационных норм. Хорошо себя зарекомендовала на примере других РКПП обработка составом RVS-Master.

Геомодификатор трения восстанавливает изношенные сопряженные поверхности, наращивая прочный слой металлокерамики. Частицы состава формируют МКЗС, который не чужероден по отношению к металлу, имеет высокую твердость (до 70 HRC), сокращает трение рабочих поверхностей.

RVS-Master не содержит химически агрессивных компонентов, которые могли бы повредить механическую часть и уплотнители трансмиссии. В отличие от любого кондиционера металла, промывки, герметика, геомодификатор трения не забивает каналы частичками грязи и продуктов износа.

Чего удается достичь благодаря обработке РКПП SPEEDSHIFT и SEQUENTRONIC композицией RVS-Master?

1. Восстановление геометрии шестеренок, подшипников.
2. Увеличение ресурса механических элементов конструкции.
3. Легкое и четкое переключение.
4. Сокращение износа при холодном пуске.
5. Компенсация износа в зоне пятен контакта зубчатых колес – до 0,5 мм.

Учтите, адаптация и прокачка SEQUENTRONIC, SPEEDSHIFT имеет ряд сложностей. Поэтому обслуживание и ремонт желательно доверить квалифицированным специалистам, а для продления ресурса механической части РКПП стоит применять состав RVS-Master.

Лучшие коробки передач выбрали в Китае

Лучшие коробки передач по итогам года выбрал китайский Институт оценки автомобилей. Насколько объективно ранжирование, судить не беремся. Но ведущие китайские СМИ о нем написали, в жюри входят признанные академики и президент Всемирной федерации автомобильных инженеров. Да и проводится премия уже в третий раз. Интересно, что ее называют уникальной. Как информируют местные СМИ, это единственный в мире отбор трансмиссий, появившийся «в ответ на тенденцию развития автомобильной промышленности Китая».

***

Итак, в числе лучших названы 10-ступенчатая автоматическая коробка передач Honda 10AT и 8-диапазонный «автомат» ZF 8HP51. В Китае их устанавливают на кроссовер GAC Acura RDX и седан BMW Brilliance 3 Series.

— По сравнению со старой коробкой передач 6AT, эта 10AT имеет высокую эффективность, низкую внутреннюю инерцию, отличные рабочие характеристики, высокую энергоемкость и меньший вес. Глобальная коробка передач 10AT отличается превосходным качеством, отлично справляется с ежедневной ездой, а также позволяет ссбросить 4 передачи сразу, — комментируют «автомат» Honda журналилисты Auto.Ifeng

На местных машинах, как пишет портал Sohu, классических «автоматов» почти не осталось. Они уступили место роботизированной трансмиссии и бесступенчатым вариаторам. Тем важнее успех 8-ступенчатой коробки Shengrui SR 8AT380-F, устанавливаемой на FAW Pentium T99. Причем это первый агрегат 8AT, интеллектуальные права на который принадлежат именно Китаю.

На фото: коробка передач 7DCT Great Wall Motor, устанавливаемая на Haval F7 и F7x.

Среди «роботов» «фольксвагеновские» давно получили недобрую славу. Однако, как считает жюри, «в связи с постоянным развитием в последние несколько лет, прошлые проблемы в основном были устранены». А потому в топ-10 вошел робот Volkswagen DQ500 – тот самый, который мы называем просто DSG-7.

— Сегодняшний DQ500 — плавное переключение передач, меньше отказов и высокая эффективность, — пишут коллеги

Жюри назвало «носителем» коробки выпускаемый на СП с FAW Audi Q3. Но в Китае, как и везде, ей оснащают также Volkswagen Tiguan, Skoda Kodiak и Audi TT.

***

На фото: Герхард Хеннинг, главный инженер Honeycomb Etron Transmission System компании Great Wall Motors.

А дальше – еще интереснее. В топ-10 вошел и «робот» Honeycomb Drive 7DCT, который представлен на Haval F7. Причем второй год кряду! И, кстати, Great Wall и его инженеры во главе с немцем Герхардом Хеннингом сейчас работают над 9-дипазонным «роботом», совместимым с гибридной технологией.

В десятке также отмечены «роботы» Qisheng Power 7WDCT и Getrag 7DCT300. Им оснащаются минивэны GAC GM6 и кроссовер Chery Tiggo 8. К нам скоро приедет «старший» MPV бренда из Гуанчжоу – GN8. Но ему положен только горячо любимый нашими потребителями классический «автомат». А «восьмерка» в России продается исключительно с вариатором. Впрочем, немецкая трансмиссия Getrag 7DCT300 известна нашим потребителям по некоторым моделям BMW.

Что касается вариаторов, то здесь вне конкуренции оказался малоизвестный агрегат от General Motors, работающий на SAIC-GM Buick Angola GX

Отдельно выделяются лучшие так называемые гибридные коробки передач. Их в списке две. Это Honda E-CVT на гибридной версии Honda Accord, выпускаемой на совместном заводе с GAC, и Geely 7DCT390H. Эту трансмиссию ставят на купе-кроссовере FY11 PHEV и других гибридах марки.

Если вы нашли ошибку или хотите что-то сообщить редакции сайта, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter

Минусы и плюсы роботизированной коробки передач

Одним из факторов приобретения автомобиля является не только внешний вид, но и его “начинка”. Популярным механизмом для изменения передаточного числа является “робот”. Но минусы роботизированной коробки передач не позволяют производителям всегда устанавливать такую конфигурацию трансмиссии. Разбираем, чем отличается обучение вождению на автомобилях с роботизированной коробкой передач.

Что такое роботизированная коробка передач

Что значит роботизированная коробка передач – это часть трансмиссии, конструкция которой внешне не отличается от МКП, но при этом управляется при помощи автоматической системы, которая не требует вмешательства водителя в процесс работы устройства. Из-за возможности работы полностью в автоматическом режиме РКПП путают с АКПП, хотя они имеют важные конструкционные отличия. Поэтому отличается то, как пользоваться роботизированной коробкой передач, и как автоматической.

Также имеется внешнее сходство между двумя типами коробок: автомобиль не оснащен рычагом переключения передач, также отсутствует третья педаль – сцепление. Переключение полностью осуществляется без участия водителя.

Различие между АКПП и РКПП

Несмотря на общую цель – избавить водителя от необходимости осуществления механических действий, коробки имеют разную конструкцию и отличаются в эксплуатации и обслуживании. Роботизированная коробка передач – отличия от автоматической:

1. АКПП требует большого количества жидкости ATF для правильного функционирования. РКПП тоже нуждается в смазке, для чего используется масло, но требуется его в несколько раз меньше.
2. АКПП обеспечивает большую мягкость и плавность переключения по сравнению с РКПП, что обуславливается принципом работы роботизированной коробки передач.
3. РКПП позволяет уменьшить расход топлива, при этом поддерживать динамичное движение. Причины этому: большая масса “автомата” и меньшая скорость переключения.
4. Фрикционы имеют более долгий срок службы по сравнению с диском сцепления.
5. “Робот” позволяет вручную поднимать и опускать передаточное число, если водитель переходит на ручное управление. “Автомат” не дает водителю такой возможности.

Дополнительное отличие является следствием более особенностей конструкции “автомата” – высокая стоимость технического обслуживания.

Принцип работы РКПП

Перед покупкой автомобиля нужно понять, что это такое – роботизированная коробка передач, и как она сконструирована. Механическая коробка передач имеет диск сцепления с маховиком, всей этой конструкцией управляется робот. Электрический блок управления работает по алгоритму, заложенному в загруженную прошивку “мозгов”, подавая команды на сервоприводы в соответствии с показаниями датчиков. Именно от прошивки зависит, насколько динамичнее и комфортнее будет езда в автомобиле. Поэтому после обновления “мозгов” автомобиль может сильно изменить свое поведение.

Как работает роботизированная коробка передач:

1. Нажимается педаль газа.
2. Увеличиваются обороты двигателя, автомобиль разгоняется.
3. Когда достигаются определенные показатели скорости и оборотов двигателя, срабатывают актуаторы сцепления и вилки переключения.
4. “Робот” повышает передачу.

Процесс будет повторяться, пока автомобиль не достигнет своего предела по количеству доступных передач. При торможении система работает аналогичным образом, только передаточные числа сменяются в обратную сторону.

Плюсы и минусы РКПП

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

Плюсы:

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

Минусы:

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

Советы по грамотной эксплуатации РКПП

Когда водитель пересаживается с АКПП на автомобиль с РКПП, то ему потребуется понять, как ездить на роботизированной коробке передач. Первое, что он может заметить – это медленное переключение как при повышении, так и при понижении. Если слишком агрессивно работать с акселератором, то автомобиль может начать некорректно работать, поэтому “робот” подходит для спокойной езды. Если водителю нужно резко ускориться, то рекомендуется перейти в ручной режим управления и плавно работать с педалью газа.

Толчки – характерное поведение автомобиля на “роботе” при переключении. Во избежание такой проблемы необходимо привыкнуть к характеру автомобиля и начать немного сбрасывать газ перед переключением передачи.

Нужно учитывать, что система не учитывает износ сцепления роботизированной коробки передач, из-за чего нарушается калибровку настроенных механизмов. Для исправления проблемы необходимо раз в 10-15 тыс. км. отправляться в сервис для инициализации коробки.

Если игнорировать данную процедуру, то через время коробка встанет в аварийный режим.

Что такое коробка передач “робот” – это подходящий вариант для “гражданского” передвижения по городам, в которых редко встречаются пробки. Механизм позволяет комфортно передвигаться по дорогам общего пользования, при этом имя большой ресурс и низкую стоимость обслуживания при сравнении с АКПП.

Не все автошколы уделяют должное внимание объяснению принципов работы РКПП, так как машины с такой коробкой редко встречаются на дорогах достаточно редко. Однако, если вы проходите дистанционное обучение, то можно взять изучение этой темы дополнительно для изучения самостоятельно. Если вам что-то будет не понятно, преподаватель с удовольствием объяснит детали.

Как правильно обслуживать роботизированную КПП

Механическую коробку переключения передач с автоматическим управлением обычно называют роботизированной. У каждого автомобильного концерна есть в арсенале такая разновидность коробки передач. Создавая роботизированную КПП, компании преследовали цель занять привлекательную рыночную нишу между дешевой МКПП и дорогой АКПП. 

Роботизированная коробка передач (КПП) на легковых автомобилях у каждого производителя имеет свое название: Quickshift («Рено»), 2-tronic («Пежо»), Allshift, Twin Clutch SST, Sporttronic («Мицубиси»), Easytronic («Опель»), Durashift EST («Форд»), Dualogic, Speedgear («Фиат»), MultiMode, SMT («Тойота»), i-Shift («Хонда»), SensoDrive, EGS или BMP («Ситроен»), Selespeed («Альфа Ромео»), Automatic Stickshift, DSG («Фольксваген»), Sequentronic («Мерседес-Бенц»), SMG/SSG («БМВ»), S-Tronic («Ауди»), PDK («Порше»).   

Принцип работы  роботизированной коробки.  

Роботизированная КПП состоит из механической коробки передач, оборудованной исполнительными механизмами и блоком управления. Блок управления считывает информацию либо с датчиков вращения коленчатого вала, либо с датчика скорости и, при необходимости, осуществляет переключение передач посредством гидравлического либо электрического исполнительного механизма. Вот почему «роботроник» иногда классифицируется как «автомат» – при переключении передач вам не надо выжимать сцепление. Однако это не совсем верно.   

Дело в том, что отсутствие педали сцепления в салоне не исключает самого диска сцепления из всего механизма. Типичная проблема всех роботизированных коробок заключается в разрыве потока мощности при переключении передач, что порой выливается в неприятные рывки при переключении. 

Казалось бы, подобная проблема существует и в МКПП, но не следует сбрасывать со счетов человеческий фактор. Человек, управляющий автомобилем с МКПП, способен быстро подстраиваться под любую дорожную ситуацию, оценивая ее наперед, и делать переключение передач практически незаметным. 

  Различные компании используют разные настройки для «роботроников». Например, фирма Opel устанавливает на свои модели роботизированную КПП под названием Easytronic, которая обеспечивает максимально комфортное переключение передач при спокойном вождении и вызывает дискомфорт при активной езде.   

  Ford устанавливает Durashift специально для любителей быстрой, агрессивной езды, но… в условиях города, медленного передвижения в пробках, в отличие от «роботроников». Кстати, «роботроник» позволяет тормозить двигателем, в отличие от автоматической коробки. Для водителей, любящих держать процесс поездки под контролем, такая функция просто незаменима. Также роботизированная КПП позволяет переключать передачи в ручном режиме, что делает процесс езды более динамичным.   

Основные проблемы «роботов» 

  Изначально роботизированные коробки устанавливались на автомобили класса «B», такие как Opel Corsa, Ford Fiesta и т.д. Сейчас сфера применения роботизированных КПП значительно расширилась. Теперь «роботроники» устанавливаются на автомобили гольф-класса – Ford Focus, VW Golf и многие другие, а также на компактные мини-вэны и кроссоверы. Для потребителя, не располагающего достаточной суммой денег на покупку автомобиля с АКПП и не желающего «путаться в педалях», роботизированная коробка кажется просто незаменимой.   

Впрочем, все виды коробок передач имеют свою «ахиллесову пяту», в том числе и роботизированная. Из-за ее схожести с МКПП есть проблема замены диска сцепления. С другой стороны, сам процесс замены диска сцепления не намного сложнее замены сцепления в механической коробке. 

Еще одна актуальная проблема роботизированных коробок передач – стабильная работа контактов. Система управления «роботроником» имеет массу контактов, разъемов, а также электрические приводы. При нарушении одного из контактов «роботроник» перестает функционировать. Подобная остановка коробки приводит к тому, что переключение передач становится невозможным. Крайне неприятно, если такое случилось не в нейтральном положении «роботроника». При такой остановке коробки буксировать автомобиль нельзя, придется вызывать эвакуатор и транспортировать машину к месту ремонта. 

  Помимо перечисленных проблем у роботроников бывают сбои в системной плате. Подобная проблема «лечится» перепрошивкой чипа. Остальные проблемы схожи с проблемами механической коробки передач: при большом пробеге изнашиваются синхронизаторы, иногда требуются настройка сцепления, регулировка тяги. Все эти проблемы легко устраняются в специализированном автосервисе (и сравнительно недорого). В принципе глобальных проблем в процессе эксплуатации роботизированных коробок передач не встречается.  

Особенности обслуживания и эксплуатации 

Независимые СТО предлагают свои услуги по ремонту трансмиссии с учетом объективной ситуации местного рынка. А это значит, что у новосибирских мастеров автосервиса накоплен опыт обслуживания преимущественно автоматических коробок передач, вариаторов и, конечно же, классической «механики». 

«Подержанные машины с роботизированными коробками поступают в Россию в основном из Западной Европы, – говорит Константин Зайцев, управляющий автосервисом «Мастерская по ремонту АКПП». – По таким машинам пока еще недостаточно информации, на рынке их мало. К нам эти машины поступают в основном со вторичного рынка, и их пока еще немного в Новосибирске». 

Однако Константин Зайцев упомянул в числе наиболее часто встречающихся «болезней» роботизированных коробок проблемы с электронным блоком – тем самым, который руководит работой сцепления. 

В силу объективных причин, на базе которых формируется рынок автомобилей Новосибирска, дилерские автосервисы имеют значительно больший опыт ремонта машин с роботизированными коробками передач. 

  «Многое зависит от того, насколько грамотно водитель управляет машиной с роботизированной коробкой, – рассказывает Андрей Владимиров, заместитель начальника СТО сервисного центра «Сибтрансавто Новосибирск», официального дилера Opel, Chevrolet. – «Робот» управляет сцеплением, с его помощью происходит включение/выключение сцепления, и поэтому, если водитель не выключает передачу, а стоит на светофоре с включенной передачей, у его автомобиля в итоге быстро изнашиваются диски сцепления. То есть это происходит от неправильной эксплуатации и незнания особенностей работы роботизированной КПП».   

Несмотря на то что общий принцип работы коробок передач – «роботов» схож, каждый производитель выпускает на рынок свой собственный, немного отличный от других вариант этого узла автомобиля. Поэтому ремонт роботизированных коробок передач требует знаний всех рекомендованных производителем технологий, а также наличия необходимого оборудования и одобренных изготовителем запасных частей и расходных материалов. 

В гарантийный период диски сцепления чаще всего меняются за счет дилера, а по истечении срока гарантии – за счет владельца автомобиля. Поэтому владельцам таких машин рекомендуется ремонтировать роботизированные коробки в постгарантийный период у дилера, так как все запчасти в данном случае точно будут оригинальными, с завода-изготовителя – это значительно увеличит ресурс «робота». 

  Еще раз напомним, что современная роботизированная КПП  буквально нашпигована электроникой. Ремонт большинства из них порой невозможно выполнить без дилерского сканера. Или же, устранив механическую поломку, без необходимого дилерского оборудования нельзя выполнить электронное перепрограммирование коробки передач. Если этого не сделать – она опять выйдет из строя.   

Владельцам автомобилей с роботизированной коробкой передач следует помнить, что «робот» – это, скорее, усовершенствованная электроникой «механика». Такие машины имеют свои особенности эксплуатации, которые следует неукоснительно соблюдать. 

http://www.auto-sib.com/remont/detail/7522.html

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). Утверждение о зубчатых колесах приводит к люфту, трению и (нежелательной) податливости, что затрудняет точное управление. (Hunter et al., 1991) сегодня так же актуально, как и почти 30 лет назад. Для некоторых технологий большие кинематические погрешности 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 полосы пропускания, чтобы подтвердить способность системы отслеживать эти изменения (Sensinger, 2010; Rezazadeh and Hurst, 2014). Это лежит в основе принципа управляемости задним ходом, способности системы демонстрировать низкий механический импеданс, когда она приводится в действие от своей естественной выходной мощности (с обратным приводом).Это особенно важно при частом двунаправленном обмене энергией между роботом и его пользователем, что типично для реабилитационных устройств или экзоскелетов. Как демонстрируют Ван и Ким (2015), управляемость коробки передач задним ходом включает в себя комбинированный эффект отраженной инерции, отраженного демпфирования и кулоновского трения, и поэтому она тесно связана с эффективностью коробки передач.

Это подчеркивает важность для оценки управляющего воздействия определенной технологии коробки передач как 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 целостность человека-оператора.

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

Принцип прост: чтобы обеспечить хорошую адаптацию к неопределенной среде, а также целостность человека-оператора / пользователя во время взаимодействия с роботизированным устройством, последний должен двигаться в соответствии с требованиями человека (Karayiannidis et al. др., 2015). Это подчеркивает важность импеданса и внутреннего соответствия (De Santis et al., 2008) и объясняет появление нового типа внутренне гибких 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 большим крутящим моментом (бегунок), 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).

Более пристальный взгляд на спецификации этих новых двигателей вызывает 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 автономность. 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, присущая этим новым роботизированным устройствам: от коботов до вспомогательных устройств, компактность дает преимущества в маневренности и удобстве взаимодействия.

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

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

Эффективность и виртуальная мощность

КПД

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

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

В коробках передач есть еще одно дополнительное преимущество в снижении потерь: большинство механических трансмиссий, используемых в робототехнике, имеют замкнутую форму и используют 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 заблокировано числом зубцов, абсолютное значение передаточного числа должно уменьшаться пропорционально потерям:

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

Некоторые из вышеупомянутых авторов предлагают методы для оценки топологической эффективности данной конфигурации и определения ее влияния на общую эффективность системы. В рамках Chen and Angeles (2006) виртуальная мощность определяется как мощность, измеренная в движущейся — неинерциальной — системе отсчета.Скрытая мощность , представленная Ю и Бичли (1985), соответствует виртуальной мощности, когда система отсчета является несущим элементом коробки передач, 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 нам упростить наши расчеты, учитывая общую уникальную эффективность зацепления η _м = 99% во всех зацепляющих контактах в нашем редукторе.

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

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

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

И общая эффективность зацепления всей коробки передач теперь составляет:

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

Этот результат следует частично релятивизировать, поскольку накопленные потери в первых зацеплениях, задействованных вдоль различных внутренних потоков мощности в коробке передач, делают меньшую виртуальную мощность, предсказываемую этими уравнениями, которая будет протекать через последующие зацепления.Эффект от этого состоит в том, 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, поскольку работы, подобные работам Майра (1989), Шемпфа и Йоргера (1993) или Розенбауэра (1995), содержат очень хорошие ссылки для понимания этих сложных влияний. Эти исследования выявили особенно важную роль, которую играют потерянный ход и жесткость на кручение.

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

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

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

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

Скорость и полезная нагрузка

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

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

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

Сводка

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

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

: чрезвычайно универсальная платформа

(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.

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 выигрыша — до 1: 512 — без фундаментальных изменений в весе, размере или эффективности.

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

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.

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.

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 фиксированным сплошным круглым кольцом с внутренними зубьями шестерни Circular Spline , в то время как он деформируется вращающейся эллиптической заглушкой — волновым генератором , как показано на Рисунке 4. Редукторы этого типа являются наиболее распространенными. обычно называемый Harmonic Drive © (HD), из-за очень эффективной стратегии защиты IP.

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

Для нашего сравнительного анализа мы выбрали два подходящих редуктора Harmonic Drive, CSD-25-2A, предназначенный для интеграции в роботизированное соединение, чтобы обеспечить адекватные структурные граничные условия, и сверхлегкий редуктор CSG-25-LW, представляющий конструктивно достаточное решение. что может быть более прямо по сравнению с другими технологиями. Совсем недавно компания SUMITOMO представила новую коробку передач E-CYCLO, работающую также на принципе действия волны деформации.SUMITOMO предоставила нам доступ к своему самому последнему каталогу (SUMITOMO, 2020), что позволило нам включить его в наш тест (Таблица 2). Еще одна интересная волна деформации, очень похожая на гармонический привод, 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, что обеспечивает наилучшее соотношение крутящего момента к весу среди 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).

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

Циклоидные приводы: для высокой прочности и жесткости на кручение

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

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

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

Таблица 3 . Схема оценки решений для циклоидных приводов.

Формы аналогичны коробкам передач с волновой деформацией, а по 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.

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 обеспечения более высоких входных скоростей. Это объясняет, как благодаря сочетанию циклоидных приводов со ступенями предварительного зацепления, состоящими из обычных ступеней PGT, циклоидные приводы получили широкое распространение в робототехнике. Такое расположение повышает эффективность, снижает чувствительность к высоким входным скоростям и обеспечивает легкую адаптацию их передаточных чисел.В 90-х годах гармонические приводы доминировали на рынке роботизированных коробок передач, но усовершенствования циклоидной технологии позволили циклоидным приводам начать покорять бездорожье, сначала в Японии, а затем в других местах (Rosenbauer, 1995). В настоящее время 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 контроль. 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 новых 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 нет независимых тестов, подтверждающих данные характеристики, и никаких официальных данных, особенно по эффективности, от Genesis пока нет, поэтому в Таблицу 4 включено только значение Latent Power Ratio, полученное на основе его топологии.

Таблица 4 . Схема оценки новых технологий редукторов.

Таким образом, хотя лежащая в основе топология Wolfrom указывает на то, что эффективность, безусловно, будет сложной задачей, эта инновационная коробка передач демонстрирует большой потенциал, 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 дочерним предприятием Делфтского технологического университета, созданного в 2016 году для использования изобретения Archimedes Drive (Schorsch, 2014).

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

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

Характеристики, представленные в таблице 4, взятой из брошюры компании (IMSystems, 2019) и доступной по запросу, показывают, что использование топологии Wolfrom дает этому устройству возможность достигать очень высоких передаточных чисел в компактной форме, но это также приводит к низкой топологической эффективности. Согласно IMSystems, замена контакта 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 из рисунка 9, конфигурация этого устройства снова аналогична PGT от Wolfrom. При такой топологии Fujimoto et al. смогли достичь при передаточном числе 1: 102 КПД при движении вперед 89,9% и КПД при движении задним ходом 89,2%. Пусковой крутящий момент без нагрузки в обратном направлении составил 0,016 Нм в коробке передач с внешним диаметром ~ Φ50 мм (Kanai and Fujimoto, 2018). Стратегия достижения такой высокой эффективности с топологией Wolfrom заключается в оптимизации коэффициентов сдвига профиля (Fujimoto and Kobuse, 2017).

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

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

Привод подшипника шестерни

Вслед за новаторской работой в этой области Джона М. Враниша из НАСА, результатом которой стало изобретение планетарной шестерни без водила во Вранише (1995) и подшипников с частичными зубьями (Враниш, 2006), NASA Goddard Space 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 видно на Рисунке 10, он включает в себя коробку передач Wolfrom, адаптированную для включения конструкции Vranish без опоры и зубчатых подшипников. Подшипники шестерен представляют собой контакты качения, которые предусмотрены для каждой пары зацепных шестерен в соответствии с их делительным диаметром и уменьшают нагрузку на подшипники коробки передач (Brassitos et al., 2013). Эта топология обеспечивает удобную интеграцию электромотора, который, следовательно, встроен в полую часть большого солнечного зубчатого колеса в конфигурации, специально предназначенной для космических приложений (Brassitos and Jalili, 2017).

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

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

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

В любом случае привод с зубчатым подшипником дает очень интересные возможности для использования потенциала топологии Wolfrom в робототехнике.Возможность удаления 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 зубьев входят в зацепление одновременно 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).

Изначально 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 деформационной волны для роботизированной задачи pHRI работа при низких крутящих моментах и ​​скоростях должна быть сведена к минимуму, если эффективность должна быть максимальной. Хотя их оптимизированная геометрия зубьев способствует более линейной жесткости на кручение, трение остается очень нелинейным и зависит от направления, вызывая также определенные ограничения использования.Храповик как следствие ударной нагрузки — еще одно ограничение, которое следует учитывать для этого типа редуктора, которое E-Cyclo не должен иметь (SUMITOMO, 2020).

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

Невозможность планетарных редукторов уменьшить люфт при сохранении хорошей производительности и ограничения жесткости на кручение ограничили их использование в промышленной робототехнике. Тем не менее, PGT чрезвычайно универсальны, что демонстрирует их широкое использование во множестве современных промышленных устройств.И они изначально эффективны, надежны и относительно просты — дешевы — в производстве. Это может объяснить недавний интерес 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 робототехникам в выборе подходящих технологий редукторов для своих роботизированных устройств, поэтому не могла быть достигнута.Вместо этого в этой статье собраны и объясняются основные параметры выбора и связанные с ними проблемы в каждой из доступных технологий, с целью помочь инженерам-роботам pHRI развить необходимые навыки, необходимые для осознанного выбора подходящей, индивидуально оптимизированной коробки передач.

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

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

Эти два ограничения очерчивают основные рекомендации авторов по интересным направлениям будущих исследований. Определение стандартных условий испытаний на воздушный и конструкционный шум 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 философии) и TV (доктор наук) являются научными сотрудниками Исследовательского фонда Фландрии — 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)

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 / 1.2
3

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

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

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

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

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Жирар А. 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 American Control Conference (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). «Разработка носимого оптимизированного экзоскелета руки с прямым приводом», на Международной конференции по достижениям в области взаимодействия компьютера и человека (ACHI) (Гозье).

PubMed Аннотация | Google Scholar

Канаи Ю., Фудзимото Ю. (2018). «Бессенсорное управление крутящим моментом для экзоскелета с приводом 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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

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

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

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

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

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

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

Google Scholar

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

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

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

Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

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

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

Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

Страмиджоли, С., Ван Оорт, Г., и Дертьен, Э. (2008). «Концепция нового энергоэффективного привода», в Международная конференция IEEE / ASME 2008 по 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

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

Google Scholar

Ван, А., Ким, С. (2015). «Направленная эффективность в редукторных трансмиссиях: характеристика обратного движения в направлении улучшенного проприоцептивного контроля», в IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), 2015 г. (ICRA) (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., 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 действия 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

Работа коробки передач практически идентична 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 назначение 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 запускается 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 есть 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. В некоторых приводах 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 большое значение имеют скорость и точность переключения передач.

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 сервоприводы 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

Высокоточный редуктор для робототехники от Melior Motion

Прецизионные редукторы с низким люфтом:

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 зацеплению нескольких зубцов (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

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

Прямоугольный редуктор для передачи крутящего момента для робота, используемый в «умной» вспомогательной инвалидной коляске

Applied Resources — производитель Raptor, первого коммерчески доступного «умного» вспомогательного робота, одобренного Управлением по контролю за продуктами и лекарствами. Подразделение Phybotics компании Applied Resources Corp. представило систему роботов-колясок Raptor в 2000 году.Raptor получил одобрение Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США в декабре 1999 года и вошел в историю в июне 2000 года как первая продажа робота-коляски, одобренного Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов, в США. Raptor также продается в Нидерландах.

Raptor оказывает помощь людям с тяжелыми формами инвалидности, использующим инвалидные коляски с электроприводом. Колено манипулятора робота содержит редуктор под прямым углом от Torque Transmission, который обеспечивает двойной выход вала через расширенный входной вал.

Компания искала альтернативу тяжелым и дорогим металлическим коробкам передач, доступным на рынке, и обратилась за помощью в Torque Transmission. «Инженеры Torque Transmission оснастили наш стандартный RAB-1, прямоугольный угловой редуктор, специальной зубчатой ​​передачей, чтобы обеспечить больший крутящий момент для удовлетворения требований заказчика, — пояснил Джон Рамп, президент подразделения Torque Transmission. «В результате получился недорогой, очень легкий, но надежный привод», — заключил он.

«Коробка передач с трансмиссией крутящего момента была выбрана из-за ее небольшого размера, легкого веса и высокого крутящего момента», — отметил Крейг Вундерли, главный инженер отдела прикладных ресурсов.«Мы подвергли правые угловые приводы строгим испытаниям, и эти приводы успешно прошли все наши испытания», — заключил он.

Угловой редуктор под углом

имеет размеры 3-21 / 32 дюйма x 3-15 / 16 дюйма x 1-1 / 4 дюйма в глубину и весит 12 унций. В нем используются шарикоподшипники и шестерни из закаленной стали с экранированной смазкой, он рассчитан на 1600 об / мин, а максимальная скорость 1/3 лошадиных сил составляет 3000 об / мин. RAB передачи крутящего момента также имеет выбор из одного или двух входов и передаточное число 1: 1 или 2: 1, правую или левую конфигурацию, и может работать в любом направлении.

Основные характеристики

• Низкая стоимость. Половина стоимости сопоставимых дисков в металлическом корпусе
• Выбор материалов корпуса и вала: — Соответствие RoHos
• Доступны нестандартные зубчатые колеса, длина корпуса и вала, а также материалы
• Увеличенный срок службы
• Меньший износ
• Улучшенный контакт зубьев
• Тихая работа
• Наиболее эффективная конструкция передачи мощности в условиях номинальной нагрузки

Типичное применение прямоугольных угловых редукторов передачи крутящего момента охватывает широкий спектр применений, включая медицинское и физиотерапевтическое оборудование, упаковочное оборудование или любые другие приложения, требующие малой мощности, где требуется высококачественная, но компактная, легкая и экономичная передача энергии.

Узнать больше

Torque Transmission специализируется на системах привода с дробной мощностью, но не ограничивается ими, и может работать со всеми различными скоростями и передаточными числами двигателей. В Torque Transmission инженер-конструктор не привязан к конкретной конструкции. Вы найдете команду, готовую предложить решения.

Обратитесь в компанию Torque Transmission сегодня, чтобы мы смогли найти недорогую коробку передач, соответствующую вашим потребностям и вашему бюджету.

Читатели, интересующиеся коробкой передач для роботов, заинтересованы в следующих статьях по теме:

Редукторы — поиск запчастей для роботов

: компактная бесступенчатая трансмиссия для робототехники

Вы можете подумать, что GPS-навигация идеально подходит для автоматизированного сельского хозяйства, поскольку задача, стоящая перед оператором сельскохозяйственной машины, такой как комбайн, — просто объехать поле по извилистой схеме, скашивая всю пшеницу или любой другой урожай, которым он заполнен. . Но в действительности все иначе.Операторы должны следить за сотнями вещей, не отрывая глаз от края поля, чтобы быть уверенным, что они двигаются рядом с ним с высокой точностью. Сельскохозяйственный комбайн по сложности эксплуатации не отличается от церковного органа. Когда комбайнер работает с помощником, один из них управляет кромкой урожая, а другой управляет мотовилом, вентилятором, молотильным барабаном и процессом уборки урожая в целом. В советское время в бригаде комбайна было два оператора, а сейчас только один.Это означает выбор между безопасным вождением и эффективной уборкой урожая. А поскольку вы не можете убирать зерно, не двигаясь, вождение становится главным приоритетом, и эффективность процесса уборки, как правило, страдает.

Эффективность сбора урожая особенно важна в Восточной Европе, где сельское хозяйство сопряжено с высоким риском и собирают только один урожай в год. Сезон начинается в марте, и фермеры не отдыхают до осени, когда у них есть всего две недели на сбор урожая. Если что-то пойдет не так, каждый пропущенный день может привести к потере 10 процентов урожая.Если водитель плохо справляется с уборкой урожая или напивается и разбивает машину, теряется драгоценное время — часы или даже дни. Около 90 процентов времени машинист комбайна тратит на то, чтобы убедиться, что комбайн движется точно по краю неубранного урожая, чтобы максимизировать эффективность, не пропуская ни одного урожая. Но это самая неприятная часть вождения, и из-за усталости в конце смены операторы обычно оставляют неразрезанным около метра на краю каждого ряда. Эти ошибки рулевого управления приводят к 25-процентному увеличению времени уборки урожая.Наша технология позволяет операторам комбайнов делегировать управление, чтобы вместо этого они могли сосредоточиться на оптимизации качества уборки урожая.

Добавьте к этому тот факт, что опытный комбайнер — это вымирающая порода. Профессиональное образование снизилось, и молодые люди, попадающие в рабочую силу, не соответствуют тем же стандартам. Хотя то же самое можно сказать и о большинстве ручных операций, этот эффект создает большой спрос на нашу роботизированную систему Cognitive Agro Pilot.

Разработка систем искусственного интеллекта находится в моем геноме.Мой отец, Анатолий Усков, был в первой команде разработчиков программ искусственного интеллекта Институт системных исследований РАН. Их программа, названная Kaissa, стала чемпионом мира по компьютерным шахматам в 1974 году. Два десятилетия спустя, после распада Советского Союза, лаборатории искусственного интеллекта Института системных исследований легли в основу моей компании Cognitive Technologies. Нашим первым бизнесом была разработка программного обеспечения для оптического распознавания символов, используемого такими компаниями, как HP, Oracle и Samsung, и наш успех позволил нам поддержать научно-исследовательскую группу математиков и программистов, проводящих фундаментальные исследования в области компьютерного зрения и смежных областях.

В 2012 году мы добавили группу математиков, разрабатывающих нейронные сети. Позже в том же году эта группа с гордостью представила мне свое творение: Вася, игрушечную машинку для игры в футбол с фотоаппаратом вместо глаза. «Одноглазый Вася» среди других предметов в нашем длинном коридоре офиса мог распознать мяч и толкать его. Робот сильно отвлекал всех, кто работал на этом этаже, поскольку сотрудники вышли в коридор и начали «тестировать» машину, споткнувшись о ней и преграждая путь мячу с препятствиями.Между тем алгоритм показал стабильную работу. Вежливо объезжая препятствия, машина продолжала искать мяч и толкать его. Это почти производило впечатление живого существа, и это был момент нашей «эврики» — почему бы нам не попробовать сделать то же самое с чем-то большим и более полезным?

Ваш браузер не поддерживает видео тег. Комбайн с приводом от Cognitive Agro Pilot собирает зерно, а человек управляет им с места водителя. Когнитивный пилот

После первоначальных экспериментов с большими грузовиками большой грузоподъемности мы поняли, что сельскохозяйственный сектор не имеет основных юридических и нормативных ограничений, которые существуют на автомобильном транспорте в России и других странах.Поскольку нашим приоритетом была разработка коммерчески жизнеспособного продукта, мы создали бизнес-подразделение под названием Cognitive Pilot, развивающий дополнительную автономность для комбайнов, которые представляют собой машины, используемые для уборки подавляющего большинства зерновых культур (включая кукурузу, пшеницу, ячмень, овес и рожь) на крупных фермах.

Всего пять лет назад было невозможно использовать анализ видеоконтента для управления сельскохозяйственной техникой на таком уровне автоматизации, потому что не было полнофункциональных нейронных сетей, которые могли бы определять границы полосы сельскохозяйственных культур или видеть какие-либо препятствия на ней.

Сначала мы рассматривали возможность объединения GPS с визуальным анализом данных, но нам не потребовалось много времени, чтобы понять, что одной визуальной аналитики достаточно. Для работы системы рулевого управления GPS необходимо заранее подготовить карту, установить базовую станцию ​​для корректировок или приобрести пакет сигналов. Это также требует нажатия множества кнопок во многих меню, а операторы комбинирования очень мало ценят пользовательский интерфейс. Мы предлагаем камеру и коробку с вычислительной мощностью и нейронными сетями.Как только камера и бокс смонтированы и подключены к системе управления комбайном, все готово. Оказавшись в поле, только что установленный Cognitive Agro Pilot говорит: «Ура, мы в поле», спрашивает у водителя разрешения взять на себя управление и начинает движение. Через пять лет мы прогнозируем, что все зерноуборочные комбайны будут оснащены автопилотом на основе компьютерного зрения, способным контролировать все аспекты уборки урожая.

Добраться до этого момента означало решить несколько увлекательных задач.Мы поняли, что столкнемся с огромным разнообразием полевых сцен, которые наша нейронная сеть должна быть обучена понимать. Уже работая с фермерами на ранних стадиях проекта, мы выяснили, что одни и те же культуры могут выглядеть совершенно по-разному в разных климатических зонах. Готовясь к массовому производству нашей системы, мы попытались собрать максимально диверсифицированный набор данных с различными полями и культурами, начиная с видео, снятых на полях нескольких хозяйств по всей России при разных погодных и световых условиях.Но вскоре стало очевидно, что нам нужно найти более гибкое решение.

Мы решили использовать грубый подход для обучения наших сетей автономному вождению. Первоначальная версия улучшается с каждым новым клиентом, поскольку мы получаем дополнительные данные о разных местах и ​​культурах. Мы используем эти данные, чтобы сделать наши сети более точными и надежными, используя неконтролируемую адаптацию домена для их повторной калибровки за короткое время, добавляя тщательно рандомизированный шум и искажения к обучающим изображениям, чтобы сделать сети более устойчивыми.Люди по-прежнему необходимы для семантической сегментации новых сортов сельскохозяйственных культур. Благодаря такому подходу мы получили высоконадежные универсальные сети, подходящие для использования на более чем дюжине различных культур, выращиваемых в Восточной Европе.

Способ, которым Cognitive Agro Pilot управляет комбайном, аналогичен тому, как это делает человек-водитель. То есть нашим уникальным конкурентным преимуществом является способность системы видеть и понимать ситуацию в поле так же, как это сделал бы человек, поэтому она поддерживает полную эффективность в сотрудничестве с людьми.В конце концов, все сводится к экономике. Один комбайн с приводом от человека может собрать около 20 гектаров урожая за смену. Когда Cognitive Agro Pilot ведет машину, нагрузка на операторов значительно снижается: они не устают, могут делать меньше остановок и делать меньше перерывов. На практике это означает уборку от 25 до 30 га за смену. Для владельца бизнеса это означает, что два комбайна, оснащенные нашей системой, обеспечивают производительность трех комбайнов без нее.

Ваш браузер не поддерживает видео тег. В то время как комбайн движется сам, оператор-человек может вносить изменения в систему уборки урожая, чтобы добиться максимальной скорости и эффективности. Когнитивный пилот

Сейчас на рынке есть отдельные разработки от различных агропромышленных компаний. Но каждая из их автономных функций выполняется как отдельная функция — движение по краю поля, движение по ряду и так далее. Мы еще не видели другой промышленной системы, которая могла бы полностью управлять компьютерным зрением, но одноглазый Вася показал нам, что это возможно.И вот, подумав об оптимизации затрат и решении задачи с минимальным набором устройств, мы решили, что для фермера-помощника робота на основе искусственного интеллекта достаточно одной камеры.

Основной датчик Cognitive Agro Pilot — это одиночная 2-мегапиксельная цветная видеокамера, которая может видеть большую площадь перед автомобилем, установленную на кронштейне возле одного из боковых зеркал комбайна. Внутри кабины установлен блок управления с компьютерным модулем Nvidia Jetson TX2 со встроенным дисплеем и интерфейсом для водителя.Этот блок управления содержит основной стек алгоритмов автономии, обрабатывает видеопоток и выдает команды гидравлическим системам комбайна для управления рулевым управлением, ускорением и торможением. Дисплей в кабине обеспечивает интерфейс для водителя и отображает предупреждения и настройки. Мы не привязаны к какому-либо конкретному бренду; наш комплект дооснащения будет работать с любой моделью комбайна, имеющейся в парке фермера. Для комбайна старше пяти лет взаимодействие с его системой управления может оказаться не таким простым (иногда требуется дополнительный датчик угла поворота рулевого колеса), но установку и калибровку обычно можно выполнить в течение одного дня, а это займет всего лишь несколько дней. 10 минут на обучение нового водителя.

Наша система технического зрения приводит в движение комбайн, поэтому оператор может сосредоточиться на уборке урожая и приспособить процесс к конкретным особенностям урожая. Cognitive Agro Pilot выполняет все функции рулевого управления и поддерживает точное расстояние между рядами, сводя к минимуму зазоры. Он ищет препятствия, классифицирует их и прогнозирует их траекторию, если они движутся. Если есть время, он предупреждает водителя, чтобы он избегал препятствий, или решает объехать их или снизить скорость. Он также координирует свое движение с зерновозом и другими комбайнами, когда он входит в строй.Единственный раз, когда оператору обычно требуется вести машину, — это развернуть комбайн в конце работы. Если вам нужно повернуть, продолжайте — Cognitive Agro Pilot освобождает средства управления и начинает искать новую кромку урожая. Как только он его находит, робот говорит: «Дай мне рулить, дружище». Вы нажимаете кнопку, и она берет верх. Все просто и интуитивно понятно. А поскольку длина пробега обычно составляет до 5 километров, на эти повороты приходится менее 1 процента нагрузки водителя.

Оказавшись в поле, только что установленный Cognitive Agro Pilot говорит: «Ура, мы в поле», спрашивает у водителя разрешения взять на себя управление и начинает движение.

Во время нашего пилотного проекта в прошлом году урожайность с тех же полей увеличилась на 3-5 процентов из-за способности комбайна поддерживать ширину скашивания, не оставляя неубранных площадей. Он увеличился еще на 3 процента просто потому, что у операторов было время более внимательно следить за тем, что происходит перед ними, оптимизируя производительность уборки. С нашим вторым пилотом нагрузка на водителей очень низкая. Они запускают систему, отпускают руль и могут сосредоточиться на управлении оборудованием или проверке цен на товары на своих телефонах.Недели уборки урожая — настоящее испытание для комбайнеров, которые не отдыхают, кроме ночного сна. За один месяц им нужно заработать достаточно для следующих шести, поэтому они вымотаны. Однако водители, которые использовали наше решение, поняли, что у них даже осталось немного энергии, а те, кто предпочел работать сверхурочно, сказали, что могут легко работать на 2 часа больше, чем обычно.

Увеличение рабочего времени на 10 или 15 процентов в ходе уборки урожая может показаться незначительным, но это означает, что у водителя есть три дополнительных дня для сбора урожая.Следовательно, если есть дни плохой погоды (например, дождь, который заставляет зерно прорастать или опадать), вероятность сохранения высокого урожая намного выше. А поскольку операторы комбайнов получают зарплату в соответствии с объемом собранного урожая, использование нашей системы помогает им зарабатывать больше. В конечном итоге и водители, и менеджеры единодушно заявляют, что уборка урожая стала проще, и, как правило, стоимость системы (около 10 000 долларов США) окупается всего за один сезон. Комбинируйте водителей, чтобы быстро освоить нашу технологию — по прошествии первых нескольких дней многие водители либо начинают доверять нашему роботу как всемогущему разуму, либо решают испытать его до смерти.Некоторые ошибочно полагают, что наши роботы думают как люди, и немного разочарованы, увидев, что наша система работает неэффективно в ночное время и испытывает проблемы при движении по пыли, когда несколько комбайнов едут вместе. Несмотря на то, что у людей могут быть проблемы и в этих ситуациях, операторы будут ворчать: «Как он может не видеть?» Водитель-человек понимает, что расстояние до впереди комбайна около 10 метров и что он движется с постоянной скоростью. Облако пыли через минуту сдует, и все будет хорошо.Тормозить не нужно. Алекс, водитель комбайна впереди, тормозить точно не будет. Или он? Поскольку система не провела годы вместе с Алексом и не может использовать жизненный опыт для прогнозирования его действий, она останавливает комбайн и освобождает элементы управления. Вот где человеческий интеллект снова побеждает ИИ.

Повороты в конце каждого забега пока также оставлены на усмотрение человеческого разума. Эта функция всегда удивляла водителей комбайна, но оказалась самой сложной во время тестов: огромная ширина заголовка означает, что необходимо учитывать огромное количество гипотез об объектах, находящихся за пределами прямой видимости нашей единственной камеры.Чтобы автоматизировать эту функцию, ждем завершения тестов на пересеченной местности. Мы также экспериментируем с нашей собственной радарной технологией с синтезированной апертурой, которая может видеть края и ряды сельскохозяйственных культур как радиочастотные изображения. Это не сильно увеличивает общую стоимость решения, и мы планируем использовать радар для продвинутых версий наших «агродроидов», предназначенных для работы в условиях плохой видимости и в ночное время.

Летом и осенью 2020 года более 350 автономных комбайнов, оснащенных системой Cognitive Agro Pilot, проехали более 160000 гектаров полей и помогли своим руководителям собрать более 720 000 тонн урожая от Калининграда на Балтийском море до Владивостока. Дальний Восток России.Наши роботы наработали более 230 000 часов, проехав в автономном режиме 950 000 километров в прошлом году. А к концу 2021 года наша система будет доступна в США и Южной Америке.

Обычные фермеры и конечные пользователи наших решений, возможно, слышали о беспилотных автомобилях в новостях или пару раз видели слово «нейронная сеть», но это подводит итог их опыту работы с ИИ. Так что приятно слышать, как они говорят такие вещи, как «Посмотрите, как хорошо сработала сегментация!» или «Нейронная сеть в порядке!» в кабине водителя.

Изменение технологической парадигмы требует времени, поэтому мы обеспечиваем максимально возможную совместимость наших решений с существующим оборудованием. Несомненно, по мере того, как фермеры адаптируются к текущим инновациям, мы будем постоянно увеличивать автономность всех типов техники для всех видов задач.

Несколько лет назад я изучал работу миссии Организации Объединенных Наций в Руанде, занимающейся проблемами хронического детского недоедания. Никогда не забуду фотографии истощенных детей.Это напомнило мне о голоде, охватившем блокадный Ленинград во время Второй мировой войны. Некоторые из моих родственников умерли там, и их дневники свидетельствуют о том, что есть несколько концовок более ужасных, чем смерть от голода. Я считаю, что роботизированная автоматизация и совершенствование ИИ сельскохозяйственной техники, используемой в сельскохозяйственных районах с повышенным риском или регионах с нехваткой квалифицированных рабочих, должны быть высшим приоритетом для всех правительств, заинтересованных в обеспечении адекватного ответа на глобальные вызовы продовольственной безопасности.

Эта статья опубликована в сентябрьском выпуске 2021 года как «На российских фермах, , началась роботизированная революция».

Статьи с вашего сайта

Статьи по теме в Интернете

Основные двигатели и оборудование для передачи энергии

Двигатели и оборудование для передачи энергии, обеспечивающие оптимальную функциональность для сервисных роботов

Группа Nidec предлагает бесщеточные двигатели постоянного тока и высокопроизводительные редукторы, оптимальные для сервисных роботов.

Сервисным роботам, работающим в частных домах, офисах или медицинских учреждениях, требуются уникальные характеристики, которые отличаются от технических характеристик промышленных роботов, используемых на заводах. Например, большинство сервисных роботов работают от батарей и должны работать бесшумно. Кроме того, поскольку эти роботы должны быть мобильными и взаимодействовать с людьми, их подвижные части должны быть легче и компактнее, чем их промышленные аналоги-роботы. Срок службы
— еще один важный фактор из-за необходимости устойчивых эксплуатационных расходов, а для логистических роботов, в частности, долговечность является абсолютным требованием, поскольку эти роботы созданы для работы 24 часа в сутки, 365 дней в году.Ключом к выполнению этих требований являются бесщеточные двигатели постоянного тока и высокоточные редукторы.

Группа Nidec предлагает полную линейку двигателей для всех видов сервисных роботов. В частности, наши компактные, эффективные, легкие, бесшумные и хорошо контролируемые бесщеточные двигатели постоянного тока являются лучшим выбором для питания сервисных роботов. Эти двигатели подходят для работы от батарей и обладают оптимальной производительностью для сервисных роботов, работающих в таких условиях, как частные дома, учреждения сестринского ухода и медицинские учреждения, где они должны сосуществовать с людьми.

Шестерни, используемые в сервисных роботах, также должны соответствовать особым требованиям. Они должны быть компактными, бесшумными и точно работать. Этим спецификациям соответствуют редукторы FLEXWAVE марки Nidec Shimpo и редукторы тяги. Первый представляет собой одноступенчатый редуктор, обеспечивающий высокое передаточное отношение 1/50 ～ 1/120 без люфта, а вторая группа продуктов имеет беззубую конструкцию, гарантирующую плавную работу и низкий уровень шума / вибрации.

Группа Nidec предлагает широкий спектр решений для робототехники. Объединив нашу моторную технологию с нашими редукторами, мы можем предложить оптимальные решения, адаптированные к требованиям наших клиентов.

Установка дополнительного прикуривателя — как установить дополнительный прикуриватель

Прикуриватель в автомобиле сегодня используется совсем не по тому назначению, для которого он был создан изначально. Сейчас в машине функционирует достаточно много электроприборов, которые питаются от прикуривателя. К их числу нельзя не отнести видеорегистраторы, трансмиттеры, зарядки для мобильных устройств, согревающие в зимнее время накидки на кресла и прочее.

Так как в автомобилях предусмотрен всего лишь один прикуриватель, пользоваться всеми этими устройствами одновременно не представляется возможным. Однако существует несколько способов исправить эту ситуацию.

Дополнительный прикуриватель в автомобиль

Универсальный тройник

Пожалуй, самым простым способом, позволяющим сделать несколько прикуривателей в автомобиле, является покупка в автомагазине универсального тройника. Его стоимость невысока, поэтому позволить себе такое приобретение может каждый автовладелец.

Можно поместить на полку

В большинстве автомобилей прикуриватель располагаются рядом с рычагом КПП. В связи с этим подсоединение в его гнездо разветвителя делает переключение передач затруднительным. Такая установка дополнительного прикуривателя неудобна и заставляет искать альтернативные пути решения данной задачи.

Как сделать дополнительный прикуриватель для машины?

Два дополнительных прикуривателя рядом с КПП

Не составит особого труда установить второй прикуриватель самостоятельно, сделав все так, будто дополнительное гнездо было в салоне автомобиля изначально. Его подключение можно организовать:

• параллельно штатному прикуривателю;
• при помощи отдельного провода, идущего непосредственно от аккумуляторной батареи через предохранитель 15 А.

Гнездо прикуривателя может быть размещено в любой части салона автомобиля, все ограничивается лишь вашей фантазией. Наиболее часто в качестве варианта его размещения выбирают место под иммобилайзером или рядом со штатным гнездом.

Иногда возникает необходимость установить разветвитель прикуривателя, чтобы было сразу несколько выходов для одновременного подключения к электросети автомобиля двух и более приборов. В этом случае проще всего приобрести готовый тройник, установить его, к примеру, в бардачок, под ним или над нишей, преждевременно спаяв идущий от него провод с проводкой штатного прикуривателя.

Дополнительный прикуриватель в багажнике

В багажнике

Удобно, если в багажном отделении была бы предусмотрена розетка прикуривателя, к ней можно подключать разнообразные устройства, без которых трудно обойтись на отдыхе, в дороге и во многих других ситуациях.

Так, при наличии такого гнезда в багажнике у автовладельца появляется возможность быстрого подключения электрического насоса для подкачки автомобильных шин, без чего нельзя отправляться в путешествие на дальние расстояния.

Не менее удобно использовать розетку прикуривателя, расположенную в багажном отсеке, для подключения пылесоса, без помощи которого достаточно трудно навести порядок в салоне автомобиля.

Гнездо прикуривателя

Установка гнезда прикуривателя в багажнике не отнимет много времени и осуществляется аналогично монтажу прикуривателя в салоне.

Таким образом, оснащение салона вашей машины несколькими розетками прикуривателя позволит подключить всю необходимую автомобильную аппаратуру, которой вы привыкли пользоваться. Теперь навигатор будет показывать вам маршрут, в то время как ваш телефон заряжается, а видеорегистратор фиксирует все происходящее в пути на карту памяти.

Видео

Полезные советы по подключению дополнительного прикуривателя вы можете узнать ниже:

Не сгори на работе: как подключить к прикуривателю несколько гаджетов?

Летом к бортовой сети автомобилей их владельцы подключают обычно только зарядки для смартфонов и видеорегистраторы, потребляющие символический ток. А вот осенью и зимой в прикуриватели втыкают накидки-«попогрейки», выносные тепловентиляторы, электрические кружки, термоскребки для стекол и прочие автомобильные нагревательные гаджеты. Все это барахло, как правило, запитывается одновременно через разветвители прикуривателей, имеющие от двух до пяти гнезд, в результате чего многие автовладельцы сталкиваются с проблемами. И ладно бы, где-то отошёл контакт или оплавился штекер, но ведь можно и сжечь свой автомобиль… Как этого не сделать?

Кто виноват?

Физика и электротехника однозначно заявляют: для того, чтобы передавать большие токи по разъемным соединениям, разъемы должны иметь существенную площадь контакта, низкое собственное сопротивление и быть достаточно тугими. Чтобы понять суть процессов, происходящих в гнезде автомобильного прикуривателя и соответствующем штекере 12-вольтового гаджета, разберем штекер и взглянем на его потроха.

Разъем прикуривателя – двухконтактный. Минус – «ушки» на корпусе, плюс – центральный штекер. К минусу никогда вопросов не было – пружинящие боковинки штекера обычно очень туго входят в гнездо, и этот контакт спокойно выдерживает ток, который позволяет пропустить стоящий во «фьюз-боксе» штатный предохранитель, на котором висит цепь прикуривателя. А вот плюсовой контакт – парень ненадежный…

Во-первых, площадь контакта наконечника штекера с ответной частью гнезда недостаточна для токов выше 3-5 ампер. Контактная часть «плюса» в разветвителях прикуривателя встречается в двух вариантах: в форме кольцевой «заклепки», а-ля фурнитурный люверс как на сумках или кроссовках, или в виде простого плоского металлического донышка. При выборе эти две разновидности отчетливо видны, если взять разветвитель в руки. Какой вариант лучше? Как ни странно – никакой.

Дело в том, что плюсовые «носики» штекеров прикуривателей тоже встречаются разной формы. Бывают закругленные, а бывают почти плоские. Очевидно, что качество контакта будет выше, если «заклепка» совпадет с полукруглым «носиком», а плоское дно – с плоским «носиком». Но едва ли кто-то станет подбирать тип штекера на гаджете под тип своего разветвителя – такие “заморочки” переходят за грань разумного.

Во-вторых, внутри штекера прикуривателя плюсовой потенциал проходит на пути к нагрузке как минимум три последовательных не слишком надежных контакта, основанных лишь на усилии пружинки: «наконечник-пружинка», «пружинка-предохранитель», «предохранитель-пластина» (та, к которой уже припаян провод). Контакт, обеспечиваемый лишь прижимом плоскостей друг к другу, малонадежен, и при любых перекосах его площадь уменьшается, вызывая локальный нагрев.

Участие пружинки в передаче тока – и вовсе беда, поскольку она представляет собой с электротехнической точки зрения включенный в цепь отрезок стальной проволоки длиной сантиметров десять. Это участок повышенного сопротивления и падения напряжения в мощной цепи, а значит – источник разогрева и потенциально плохого контакта. Порой пружинки в штекерах разогреваются до потери упругости – прижим ее ослабевает, и начинается нагрев в ухудшившемся контакте в предохранителе. В итоге происходит размягчение пластмассы корпуса штекера, а иногда и самого разветвителя.

Что делать?

Увы, нужно признать, что прикуриватель не предназначен для длительного питания мощных потребителей. Разветвитель, питающий несколько многоамперных нагрузок, работает в тяжелом и потенциально опасном режиме. Можно ли как-то гарантированно обеспечить надежную работу мощных гаджетов в машине через разветвитель? Увы, наибольшую надежность можно получить лишь в случае подключения единственного потребителя в 12-вольтовое гнездо без всяких разветвителей. Если же без использования «тройника» не обойтись, уменьшить риск возникновения проблем можно, но лишь отчасти и с изрядной возней, которая не всякому придется по душе.

Дело в том, что если к разветвителю прикуривателя подключить, скажем, пару мощных «емель», термокружку и планшет, ток через каждый из штекеров будет хотя и высоким, но в целом условно терпимым. А вот суммарный ток, проходящий через собственный штекер разветвителя, может составить ампер пятнадцать. Это уже избыточно большой ток, и редкий штекер «переваривает» его благополучно в течение продолжительного времени. Поэтому если и затеваться с «тюнингом», то немного доработать придётся именно штекер разветвителя.

Идея состоит в том, чтобы исключить из штекера многочисленные ненадежные контакты, основанные лишь на упругости пружины. Также придется удалить предохранитель. Это не скажется на безопасности, поскольку индивидуальные предохранители остаются в штекерах гаджетов, подключаемых к разветвителю, а также цепь прикуривателя защищает штатный общий предохранитель во «фьюз-боксе» автомобиля.

Для доработки штекер нужно разобрать, предохранитель вытащить, а пружинку заменить на более длинную. «Носик» и плоский контакт надо залудить и соединить друг с другом отрезком многожильного провода с помощью паяльника. Именно по такому принципу сделаны графитовые щетки любого электродвигателя — провод проходит через пружинку, становясь «байпасом» для тока, на котором не возникает падения напряжения и нагрева. А пружина выполняет лишь роль поджима контакта, а не проводника.

Метод вполне эффективный, но вот стоит ли так заморачиваться – вопрос спорный. Возможно, проще предупредить перегрузку разветвителя, используя его лишь для питания маломощных гаджетов, а мощные потребители типа обогрева сиденья втыкать в прикуриватель напрямую и поочередно.

Опрос

Сколько гаджетов подключено к вашему прикуривателю?

Всего голосов:

схема, правильно подсоединить напрямую к аккумулятору через предохранитель, в машине, ВАЗ

В легковых автомобилях 🚕 старых моделей отсутствует дополнительный разъем для коммутации вспомогательного оборудования. Владельцу машины необходимо знать, как подключить прикуриватель к бортовой сети. При нарушении правил коммутации возможно короткое замыкание или возгорание электропроводки.

Инструменты для установки

Чтобы осуществить подключение прикуривателя, потребуются:

• электрическая или ручная дрель;
• комплект сверл по металлу и коронка для сверления пластика или металлических панелей;
• набор надфилей;
• электрический паяльник;
• припой и флюс;
• инструмент для удаления изоляции с проводов;
• изоляционная лента;
• плавкий предохранитель;
• медные кабели, рассчитанные на ток до 12-15 А.

Как правильно подключить

Перед началом монтажа владельцу машины необходимо выяснить, как работает прикуриватель. Оборудование состоит из металлического стакана с контактами, разделенными изолятором, и съемного элемента со спиралью накаливания и пружиной. При нажатии на кнопку вставка удерживается боковыми зажимами, контакты замыкаются и постоянный ток от батареи разогревает спираль. После достижения заданной температуры биметаллические защелки расходятся, вставка выдвигается назад за счет усилия сжатой пружины.

Владельцу машины необходимо знать, как правильно подключить оборудование. В конструкции цоколя предусмотрены разъемы для коммутации силовых проводов (отрицательного и положительного), которые выводятся к соответствующим клеммам аккумулятора. Предусмотрен дополнительный плюсовой кабель, который включает подсветку гнезда. Шнур необходимо подсоединить к проводке подсветки комбинации приборов. В цепи предусматривается реостат, позволяющий плавно корректировать яркость ламп подсветки.

Схема подключения

Правильный вариант подключения дополнительного прикуривателя на ВАЗ или другой машине содержит провода:

• отрицательного питания, который проложен к клемме АКБ или болту «массы», установленному в салоне автомобиля;
• положительного питания, который выводится к плюсовому контакту батареи;
• питания лампы подсветки.

В схему вводится плавкий предохранитель, который устанавливается во влагонепроницаемом корпусе на расстоянии 300-400 мм от клеммы аккумулятора. Номинал защитного элемента не должен превышать 15 А. Следует использовать медные многожильные кабели сечением 1,5-2,0 мм², для подсветки может применяться шнур с уменьшенным до 0,75 мм² сечением. При коммутации необходимо снизить число соединений, точки стыка кабелей защищаются слоем изоляционной ленты.

Возможно введение в схему замка зажигания, который оснащается дополнительным реле.

При повороте ключа коммутатор подает положительное питание к контактным пластинам прикуривателя. После остановки мотора и изъятия ключа питание к дополнительному оборудованию не подается. В схему вводятся 2 предохранителя, которые установлены перед реле и прикуривателем, соответственно. Запрещается коммутация без использования предохранителя, поскольку при повышенной нагрузке возможен перегрев проводки и воспламенение изоляции.

Вариант подключения напрямую к аккумулятору

Чтобы подсоединить прикуриватель напрямую, необходимо:

1. Отключить аккумулятор от бортовой сети.
2. Проложить кабель из моторного отсека к точке установки дополнительного оборудования. Шнур выводится параллельно штатным жгутам проводки и защищается от контакта с подвижными и раскаленными деталями в моторном отсеке. Для протягивания проводки используется проволока, которая проходит через заводские отверстия в моторной перегородке.
3. Вывести отрицательный провод к ближайшему болту «массы» или отрицательной клемме батареи.
4. Подсоединить кабель подсветки к предохранителю, обеспечивающему защиту лампочек в переключателях или комбинации приборов.

Как подсоединить дополнительный прикуриватель

Существует несколько разновидностей прикуривателей:

1. Накладного типа, оснащенный пластиковым корпусом, который крепится в салоне автомобиля. Имеются конструкции со встроенными разветвителями, позволяющими подсоединить несколько приборов (с учетом допустимой мощности).
2. Врезного варианта, которые крепятся в отверстия, просверленные в панели приборов и центральной консоли.
3. Временного типа, оснащенные кабелями питания с зажимами, которые крепятся на клеммы батареи.

Где и как можно врезать

Для ВАЗа дополнительный элемент крепится на пластиковые крышки на панели приборов или центральной консоли. Метод фиксации зависит от конструкции, например, для удержания прикуривателя врезного типа сверлится отверстие. Кабели припаиваются к клеммам подключаемого устройства, а затем выводятся к реле или напрямую в моторный отсек. Возможно использование тумблера, подающего питание при отключенном зажигании.