13Фев

Коробка робот что это значит: 6 правил, о которых мало кто знает :: Autonews

Содержание

Роботизированная коробка передач — что это такое, устройство и принцип работы коробки робот

Современные автомобили все чаще оснащаются коробками передач роботизированного типа. В обиходе такие коробки еще называют «роботами». Само наименование «роботизированная КПП» указывает на то, что действиями водителя с учетом условий движения автомобиля, формируется «входная информация» для электронного блока коробки (робота), который, посредством заложенных алгоритмов, руководит работой всего узла. Главным преимуществом роботизированных коробок передач является то, что эти агрегаты эффективно сочетают комфорт и удобство в эксплуатации привычной автоматической коробки с надежностью и топливной экономичностью обыкновенной «механики». Кроме того, как правило, коробка-робот существенно дешевле традиционной автоматической коробки. Сегодня «роботы» устанавливаются как на дорогие модели премиум-класса, так и на автомобили массового и даже бюджетного сегмента.

Роботизированная коробка передач способна работать в автоматическом, а также полуавтоматическом режимах. Для водителя работа роботизированной КПП будет практически неотличима от работы обычной коробки-автомата. При достижении определенной скорости движения электронный блок, на основании поступающих сигналов от входных датчиков, обеспечивает нужный алгоритм работы коробки при помощи исполнительных механизмов. Помимо этого, любая роботизированная коробка передач обладает функцией ручного переключения передач, называемой типтроник. Правда, в отличие от обычной «механики», при ручном переключении рычаг «робота» не нужно устанавливать в конкретное положение, определенное для той или иной передачи. Переключение в ручном режиме производится последовательно с низшей на высшую передачу и наоборот простым покачиванием селектора вперед или назад. Иногда роботизированную КПП, благодаря особенности последовательного переключения передач в ручном режиме, называют еще секвентальной (sequensum – последовательность). Для некоторых разновидностей роботизированных коробок дополнительно предусмотрены подрулевые лепестки, при помощи которых можно переключать передачи, не отрывая рук от рулевого колеса.

Устройство роботизированной коробки передач

Роботизированные коробки разных производителей могут несколько разниться по конструкции, но общий принцип функционирования таких агрегатов единый – любая роботизированная КПП представляет собой механическую коробку передач, которая наделена системой, управляющей передачами и сцеплением.

В коробках-«роботах» применяется фрикционный механизм сцепления. Для этого может использоваться отдельный диск, либо набор фрикционных дисков. Многие современные роботизированные коробки передач оборудуются системой двойного сцепления, при помощи которой обеспечивается передача крутящего момента с постоянным потоком мощности. Учитывая что основой любой роботизированной коробки передач является агрегат механического типа, производители используют, как правило, уже готовые решения. Так, к примеру, известный агрегат Speedshift, выпускаемый на мощностях Mercedes-Benz, построен на основе коробки 7G-Tronic, у которой гидротрансформатор заменен на многодисковое сцепление фрикционного типа. А для создания баварской роботизированной коробки SMG использован шестиступенчатый механический агрегат, доработанный сцеплением с электрогидравлическим приводом.

Примечательно, что «роботы» могут располагать, как гидравлическим, так и электрическим приводом передач и сцепления. Исполнительными узлами электрического привода коробки выступают сервомеханизмы (механическая передача с электромотором). Работа гидравлического привода коробки-робота осуществляется при помощи гидроцилиндров, управляемых электромагнитными клапанами. Подобная разновидность привода нередко именуется электрогидравлическим приводом. В некоторых роботизированных коробках передач, оснащаемых приводом электрического типа, например, Durashift, устанавливаемых на ряд моделей Ford, применяется гидромеханический блок, комплектуемый электродвигателем, который перемещает главный цилиндр привода сцепления.

Коробки-роботы с электроприводом устанавливают обычно на недорогие модели массовых брендов. Ведь электропривод, хотя и отличается невысоким энергопотреблением, не может обеспечить высокую скорость работы – переключение передачи составляет от 0.3 до 0.5 секунды. Система гидропривода в коробке требует наличие постоянного давления, достигаемое более высоким энергопотреблением. Роботы с гидравлическим приводом намного более быстродейственны – нередко роботизированные коробки с гидроприводом устанавливают даже на спортивные автомобили.

Управление «роботом» обеспечивается электронной системой, ответственной за включение и работу блока управления, входных датчиков и исполнительных механизмов. Такие основные параметры, как частота вращения, положение селектора или состояние вилок включения передачи, а также температура и давление масла (для системы с гидравлическим приводом) считываются датчиками и передаются к блоку управления. Затем электронный блок, на основании заложенной программы, вызывает необходимые воздействия на механизмы-исполнители. Стоит отметить, что в роботизированной КПП с гидроприводом система управления дополнена блоком, обеспечивающим функционирование гидроцилиндрами и обеспечивающим необходимый уровень давления.

В зависимости от типа привода, роль исполнительных механизмов роботизированной КПП выполняют электромоторы или электромагнитные клапаны, которыми оснащаются гидроцилиндры.

Коробка-робот с двойным сцеплением

Широкое распространение за последние пару лет получили роботизированные коробки передач с системой двойного сцепления. Дело в том, что главным недостатком стандартной коробки-робота считается довольно длительное время, требуемое агрегату на переключение передачи. Зачастую это вызывает провалы в динамике и рывки при активном стиле вождения, что негативно сказывается на уровне комфорта всей поездки в целом. Такая негативная особенность отпугивает немалое количество потенциальных автолюбителей от перспективы приобретения автомобиля, оборудованного роботизированной коробкой передач. Решением проблемы стало использование системы двойного сцепления, которая исключает разрыв потока мощности в момент переключения передачи. Двойное сцепление дает возможность выбрать требуемую передачу еще при включенной предыдущей передаче, и, в случае необходимости, включить следующую передачу не допуская перерыва в работе КПП. Благодаря такой конструктивной характеристике коробки передач с двойным сцеплением получили название преселективных коробок передач.

Еще одно важное достоинство коробок с двойным сцеплением – быстродействие при переключении передач. Здесь скорость перехода с одной передачи на другую зависит исключительно от скорости работы муфт. Так, «роботы» DSG от Volkswagen тратят на переключение не более 0.2 сек., а агрегаты DCT M Drivelogic, производимые компанией BMW, – всего 0.1 cек. Кроме того, «робот», оборудованный двумя сцеплениями, представляет собой весьма компактный агрегат, что особенно актуально для небольших городских малолитражек.

Отличия «робота» от «автомата»

Неискушенный автомобилист может не найти отличий между автомобилями, оборудованными автоматической и роботизированной коробками передач. Ведь в салонах таких машин отсутствуют педали сцепления, а селекторы переключения передач выглядят практически одинаково. Но на самом деле, с технической точки зрения, эти агрегаты значительно различаются между собой. Более того, конструктивно робот даже больше схож с механической коробкой. В отличие от «робота» или стандартной МКПП, основными узлами автоматической коробки являются редуктор и гидротрансоформатор, обеспечивающий плавное переключение передач. Именно гидротрансформатор выполняет функцию сцепления обычной МКПП, которым оснащается и РКПП. Таким образом, «робот» является механической коробкой передач, у которой за своевременность переключения передач отвечает электронный блок. А сами переключения производятся автоматически, посредством гидравлики и электронного управления.

Преимущества и недостатки роботизированных коробок передач

Оценивая плюсы и минусы роботизированных коробок передач, стоит отметить, что «робот» удобнее МКПП, ведь здесь не приходится постоянно орудовать рычагом переключения, а отсутствие необходимости выжимать педаль сцепления значительно уменьшает утомляемость водителя. Относительно АКПП, роботизированные коробки обеспечивают большую топливную экономичность и, как правило, имеют меньшую массу. Расход топлива у автомобиля с РКПП приближен к топливному расходу машины с «механикой». Стоимость роботизированной коробки передач также ниже по сравнению с коробкой-автоматом.

Что касается недостатков, то основные из них были названы выше – это ощутимые рывки и дергания при переключении передач, свойственные бюджетным автомобилям, оборудованным «роботами». Мало кого порадуют и длительные паузы при переходе с одной передачи на другую. Кроме того, начиная движение в горку, машина с РКПП, как и автомобиль с механической коробкой, может немного откатиться назад.

Впрочем, для объективности картины, стоит отметить, что все перечисленные недостатки устранены на агрегатах с двумя сцеплениями. Роботизированные коробки передач такого типа можно было бы считать оптимальными агрегатами, если бы не их высокая цена.

Коробка робот — что это такое и чем отличается от коробки автомат

С момента появления набравшая популярность АКПП ставила перед автопроизводителями вопросы пользователей, связанные с дороговизной в производстве и ремонте, большим расходом и слабой динамикой.

Многие вопросы были решены с появлением нового класса автоматизированных коробок – роботизированной, или «коробки-робота».

Всего, к сведению, на рынке представлены четыре типа коробки переключения передач: ручная (механика), автоматическая, робот и вариатор. Изучим преимущества и недостатки роботизированной коробки передач.

Коробка робот — что это такое

В сущности, коробка-робот – это способ отказаться от АКПП, не возвращаясь полностью к механике.

Производители описывают РКПП как механическую коробку с электронным управлением.

Это выражается в том, что в салоне с такой коробкой не будет педали сцепления, а рычаг сменится на «джойстик» – водитель будет не переключать сам передачи, а указывать, на какую переключиться.

Робот принимает от водителя информацию о переключении в электронном виде (кодируется рычагом) и запускает алгоритм смены ступени.

Фактически робот вместо человека выжимает сцепление и меняет шестерни, но делает это, как на классике.

Управляются манипуляции с валами и шестернями электронным блоком управления (ЭБУ).

По этим причинам ездовые характеристики роботизированной коробки скорее схожи с механикой, чем с АКПП или вариатором.

В первых коробках-роботах, как и в механике, требуется сбавлять обороты при переключении, в более новых – нет, об этом чуть ниже.

Как работает коробка робот

Роботизированная коробка передач настолько много взяла от ручной, что для ответа на вопрос, как же она работает, стоит вспомнить, как устроена самая классическая механика.

Её основу составляют пара (ведущий и ведомый) валов. Первый вращается в паре с двигателем, второй отправляет момент вращения на колёса.

Валы соединены шестернями, причём на ведомом, связанном с колёсами, шестерни не зафиксированы жёстко, а в нейтральном положении свободно прокручиваются, не передавая вращения.

Также со вторичным валом связаны специальные устройства – синхронизаторы, которые связаны с рычагом переключения и при соответствующем усилии от водителя фиксируют на валу одну из шестерёнок, соответствующую выбранной передаче.

Отпустив сцепление, водитель запускает передачу момента кручения на колёса в нужном режиме.

Те же принципы унаследовала от механики роботизированная коробка передач. Главное отличие на «низовом» уровне – появились в ней так называемые актуаторы, или сервоприводы.

Это либо электрический, либо гидравлический прибор с исполнительным механизмом, который занимается смыканием-размыканием сцепления валов.

Дальше различий больше. Такие коробки снабжены двумя режимами работы: ручным и автоматическим.

В ручном между водителем и актуатором появляется одна прослойка – электронный блок управления, ЭБУ, запрограммированный на определённый алгоритм переключения передач.

Он снимает показания с рычага-джойстика (селектора) и запускает сервоприводы: первый фактически «жмёт сцепление», второй – орудует синхронизаторами, как сделал бы это человек. Педаль сцепления, таким образом, теряет свою актуальность и её в машине нет.

На режиме автомата поверх ЭБУ включается компьютер. В такой работе РКПП становится похожа на АКПП, ведь решения о переключении скоростей принимает сама машина, анализируя скорость движения и данные целого ряда датчиков.

Независимо от того, электрического или гидравлического типа коробка, робот не способен так чутко ощущать «отдачу» сцепления и вынужден перестраховываться, надолго прекращая передачу мощности внутри коробки.

Это вызывает рывки и неудобные «провалы» при разгоне, что являлось ключевым минусом такой коробки.

Первыми решениями этой проблемы стало сокращение времени провалов – для этого коробку совершенствовали в программной части, что увеличивало стоимость, но мало помогало с проблемой.

Новым решением стало появление двойного сцепления в коробке DCT (расшифровывается dual clutch transmission), в которой вторичных вала два, вложенные один в другой.

Шестерни на валах разбиты через одну: на первом нечётные скорости, на втором – чётные. Это позволяет при разгоне заготовить следующую передачу сразу, когда включается предыдущая: например, при старте с первой вторая на втором валу уже готова к подключению.

Когда переключение произошло, первый вал уже готовит третью скорость – и так далее, «разрывы» компенсируются и переключение происходит плавно, без рывков.

Кроме того, такая коробка компактнее и подходит даже для малолитражек и, что примечательно – быстрее и экономичнее даже механики, не говоря об автомате и более старых версиях робота.

Но конструктивно она всё-таки сложнее, а потому дороже.

Коробка робот и автомат: в чем разница

Для водителя в режиме обычной городской и междугородней езды, без экстренных ситуаций, различий между автоматом и роботом мало.

Там и там, например, отсутствует педаль сцепления, пусть и по разным причинам: в АКПП сцепления нет вообще, в РКПП оно есть, но в человеке не нуждается.

Робот механический, а автомат – гидромеханический, и это ключевое различие.

Для автомата жидкость в гидромеханической коробке является своеобразным предохранителем, но она же снижает эффективность передачи крутящего момента: у него низкий КПД, то есть часть мощности пропадает – этим обусловлен повышенный расход топлива.

Внешне робота и автомат можно легко отличить по селектору (где рычаг). На автомате есть положения N и R, а на роботе к ним добавляется ещё знак P.

Коробка робот: плюсы и минусы

Ключевые плюсы «робота» выгодно отличают его и от механики, и от «автомата», и от вариатора. Перечислим ключевые из них.

Плюсы:

  • Надёжная конструкция.
    Поскольку «робот» – прямой наследник механики, его конструкция давно известна, изучена и претерпела длительную эволюцию, чего нет у автомата и вариатора. Надёжность его, соответственно, превосходит эти два типа трансмиссии.
  • Ниже расход.
    Считается, что в плане горючего можно сэкономить до 30% бензина при использовании РКПП вместо АКПП или вариатора.
    Его расход сопоставим с «механикой», а при двойном сцеплении – даже ниже.
    Кроме того, снижен расход масла: хватает 2-3 литров вместо тех 7, в которых нуждается вариатор.
  • Число передач.
    Оно равно аналогичному на механической коробке.
  • Дешёвый ремонт.
    Этот плюс также совпадает с плюсом «механики»: она проще, а потому дешевле поддаётся реконструкции, автоумельцы могут сделать часть операций даже своими руками, как и в классической сборке.
  • Повышенный ресурс.
    Благодаря особенностям конструкции, выше ресурс как двигателя, так и сцепления.
  • Удобен на подъёмах и в пробках.
    Это уже плюсы «автомата», которые дублируются в РКПП – человеку не нужно проводить сложных манипуляций с постоянным переключением, можно не бояться откатиться назад при старте с подъёма.
  • Более низкая цена «старых» видов робота.
    Однако они имеют больше недостатков. Цена робота с двоёной трансмиссией, напротив, выше.

Однако есть и ряд недостатков, и они порой существенны.

Минусы:

  • Высокая цена современных модификаций.
    Чтобы избежать многих минусов ниже, нужно купить машину с DCT, а это уже другой класс цены.
  • Невозможность «прошивки».
    Производитель решает за водителя, какой будет алгоритм переключения передач, и любители всё контролировать могут быть им недовольны.
    К тому же на разных моделях алгоритмы разные, а определиться, какой оптимален, не так-то просто.
  • Ниже скорость работы.
    Этого недостатка нет в дорогих DCT, но в бюджетных вариантах, как говорилось ниже, присутствуют неприятные задержки при повышении скорости.
  • При откате с горки всё-таки может разомкнуться сцепление, что невозможно представить на «автомате».

Современные автомобили оборудуются новыми типами трансмиссий, среди которых роботизированная КПП. Чтобы разобраться в основных моментах, связанных с ее эксплуатацией, нужно понимать, что такое коробка передач робот.

Что собой представляет роботизированная коробка передач?

Роботизированная коробка на автомобиле означает нечто среднее между МКПП и автоматической трансмиссией. Фактически роботизированная КПП представляет собой «механику», оборудованную автоматическим сцеплением и возможностью переключения скоростей. Работа этого типа агрегата зависит не от водителя, а от функционирования управляющего электронного модуля. Во время движения водитель должен только правильно передавать входящие данные для обеспечения правильной работы КПП.

Перед покупкой авто с таким агрегатом рекомендуется разобраться с основными характеристиками и принципом действия устройства.

Устройство роботизированной КПП

Чтобы понять, что такое коробка передач робот, надо разобраться в устройстве агрегата. Дополнительные элементы, предназначенные для выжима сцепления, а также переключения и выбора скоростей, называются актуаторами.

Роботизированная трансмиссия оснащается собственной управляющей системой, выполненной в виде блока управления, а также нескольких контроллеров. Эти датчики предназначены для взаимодействия с блоком. Роботизированная КПП принципиально отличается от традиционной автоматической коробки и вариаторных трансмиссий.

Коробки передач робот, как и механические, оснащаются сцеплением. В таких типах агрегатов не применяются трансмиссионные масла ATF.

В зависимости от производителя автомобиля, роботизированная трансмиссия может оснащаться одним либо двумя сцеплениями:

  • если сцепление одно, то это однодисковый агрегат;
  • если два, то трансмиссия считается преселективной.

Основные компоненты устройства роботизированного агрегата:

  1. Сама КПП.
  2. Актуаторы или сервоприводы. Предназначены для выжима сцепления и активации скоростей.
  3. Управляющий модуль, являющийся микропроцессорным блоком. Используется для обработки и передачи команд.
  4. Внешние контроллеры. Количество датчиков может отличаться в зависимости от производителя машины.

Подробнее с устройством роботизированного агрегата рекомендуем разобраться на примере шестиступенчатой коробки, оснащенной двумя сцеплениями. Агрегат выполнен в виде механической КПП, но оборудуется двумя ведущими шкивами. Один из этих элементов устанавливается внутри другого. Внешний шкив обладает внутренней полостью, в которую устанавливается внутренний компонент. На внешнем шкиве располагаются шестеренки привода второй, четвертой и шестой скоростей, а на внутреннем — шестерни первой, третьей, пятой и задней передачи.

Каждый вал роботизированной коробки передач оборудуется отдельным сцеплением.

Актуаторы или сервоприводы

Актуаторные устройства могут быть электрическими либо гидравлическими. Электрический тип элементов выполнен в виде электрического моторчика с редукторным устройством, а гидравлический считается гидроцилиндром. Шток последнего связывается с синхронизаторным устройством. Основное предназначение актуаторных элементов заключается в механическом перемещении синхронизаторных составляющих, а также активации и деактивации сцепления.

Управляющий модуль

Управляющий модуль — микропроцессорный блок, на который установлены внешние контроллеры. Эти датчики задействованы в электронной системе управления мотором машины. Датчик трансмиссии взаимодействует с контроллерами от силового агрегата и прочих систем, к примеру, ABS. Управляющий модуль может быть совмещен с микропроцессорным блоком управления ДВС, но трансмиссия будет функционировать по своему алгоритму.

Канал Carvizor подробно рассказал об устройстве и конструктивных особенностях РКПП.

Особенности роботизированной КПП

Электрический привод сцепления функционирует за счет электромотора, а также механической скорости. Работа гидравлического привода основана на специальных цилиндрических устройствах, управление которыми осуществляется посредством электромагнитного клапана. Иногда роботизированный агрегат может быть дополнен электромотором, использующимся для перемещения цилиндрических элементов и рассчитанного на поддержку функционирования гидромеханического модуля. Это устройство, оснащенное приводом, характеризуется долгим переключением скорости, которая может составить до половины секунды.

Если сравнить с гидравлическим устройством, то для работы агрегата не требуется постоянная поддержка нужного уровня давления. В некоторых моделях Опель гидравлические агрегаты характеризуются быстрым циклом переключения скорости, обеспечивающего переключение за 0,06 сек. Но такие роботы обычно устанавливаются на спорткары.

Принцип работы коробки передач робот

Роботизированный агрегат работает наподобие механики — для начала езды и переключения скоростей водителю надо выжимать педаль сцепление. Процедура активации этого механизма выполняется посредством актуаторного устройства, получающего импульс от управляющего модуля. После подачи сигнала узел медленно вращает редукторный узел.

Если трансмиссия оборудована двумя сцеплениями, то изначально производится активация первого. После этого актуаторное устройство выбора и активации скорости подводит синхронизаторный узел к шестеренке первой скорости. Это приводит к ее блокировке на валу и началу вращения вторичного шкива. Когда машина тронулась с места, водитель жмет на газ. Если трансмиссия однодисковая, активация следующей скорости произойдет через определенный временной промежуток. В итоге появляется так называемый провал во времени.

Для предотвращения появления временной задержки и снижения время переключения передач агрегат оборудуется вторым сцеплением и другим валом. Это привело к созданию преселективной коробки. Во время включения первой скорости вторая готова к активации, поскольку второе сцепление уже задействовано. Когда на агрегат поступает сигнал от управляющего модуля, происходит быстрое переключение с первой скорости на вторую.

Аналогично выполняется последующее переключение на более высокие и низкие скорости во время движения. Временной интервал при переключении минимальный. Любые перегазовки исключаются, также нет провала тяги двигателя и других нюансов. В результате автомобиль едет динамично, а экономия потребления горючего максимальная. Функционирование в режиме автомата достигается благодаря регулярному анализу микропроцессорного модуля импульсов, подающихся с внешних контроллеров.

При получении сигналов и их отправке микропроцессор учитывает:

  • величину нагрузки на силовой агрегат;
  • скорость езды;
  • положение, в котором находится педаль газа.

Роботизированные коробки обладают возможностью ручного переключения скоростей, эту особенность можно назвать имитацией гидромеханического автомата. Некоторые типы агрегатов позволяют выполнить блокировку при активации повышенной скорости.

Режимы работы

Микропроцессорный модуль может функционировать в нескольких режимах:

  1. Спорт. Обычно его активация производится при движении на трассе, когда автомобиль стабильно едет на повышенной скорости.
  2. Городской режим. Активируется при движении по городу либо стоянии в пробке.
  3. Эконом. Позволяет максимально сэкономить топливо. Но скорость езды будет минимальной.

Как научится ездить на роботизированной коробке передач? Основные особенности управления

Чтобы не допустить появления неисправностей в работе трансмиссии, надо знать, как пользоваться роботом, а именно:

  • как выполнять прогрев агрегата;
  • как правильно начинать движения;
  • как пользоваться трансмиссией при эксплуатации авто в режиме города.

Прогрев роботизированной коробки переключения передач и особенности эксплуатации

Многие производители авто утверждают, что роботизированные агрегаты не нуждаются в прогреве. Но в этом вопросе надо учитывать температуру рабочей жидкости в смазочной системе, а также как масло ведет себя в условиях мороза. Некоторые типы расходных материалов при низких температурах загустевают и собираются в нижней части агрегата. По стандарту процесс прогрева состоит в запуске двигателя и выжидании 2-3 минут. При прогреве автомобиля не нужно трогать рычаг КПП.

Если автомобиль находится в гараже, то выгонять его нужно спокойно и плавно, чтобы не допустить толчков и рывков. При прогреве надо следить за количеством оборотов, их число в идеале будет минимальным и составит около 1 тысячи в минуту. Выполнять прогрев агрегата следует и летом, благодаря этому все составляющие компоненты робота будут качественно смазаны. Выполнение прогрева позволит не допустить быстрого износа и стирания компонентов агрегата.

Основные особенности эксплуатации, которые позволят увеличить ресурс работы агрегата в целом:

  1. Нельзя допустить буксования при езде в мороз. Это приведет к быстрому износу исполнительных механизмов и узлов. Регулярное буксование станет причиной разкалибровки агрегата.
  2. Специалисты не советуют часто ездить по сильно заснеженным поверхностям. Транспортное средство может застрять, что в итоге станет причиной пробуксовок.
  3. В качестве зимней резины рекомендуется использовать изделия, оснащенные шипами. При установке на колеса обычных шин есть вероятность пробуксови на гололеде.
  4. При длительных простоях, составляющих несколько дней и более, селектор коробки передач рекомендуется устанавливать в положение Е. Мотор должен быть заглушен.
  5. Если состояние дороги плаченое, специалисты советуют начинать движение со второй скорости, но при этом сильно не газовать.

Об основных принципах управления роботизированной КПП на примере Лады Гранты рассказал Алексей Рыков.

Правила правильного старта на коробке робот

Владельцам машин, оборудованных роботизированными КПП, надо учитывать, что некоторые транспортные средства не имеют дополнительной опции помощи при старте. В частности, речь идет о начале движения на возвышенности, в гору. Поэтому важно правильно научиться трогаться с места. Процедура троганья выполняется так же, как на машине с механическим агрегатом.

Более подробно о начале езды:

  1. Рычаг стояночного тормоза должен быть поднят.
  2. Рычаг коробки передач устанавливается в режим А.
  3. Водитель легко, без усилий жмет на газ.
  4. Одновременно с этим отключается рычаг стояночного тормоза.

Если при начале езды на улице минусовая температура и высокая влажность, селектор коробки можно перевести в положение М1. Сила воздействия на педаль газа должна быть допустимой, чтобы не произошла перебуксовка. Если машина оборудована гироскопом, то при выборе автоматического режима микропроцессор агрегата сам выберет необходимую скорость и будет выполнять переключение. Это позволит переключаться скоростям на понижение. Если водитель опытный, то с учетом ситуации он может установить режим М при фиксации установленной передачи.

Если изначально устанавливается скоростной режим, то скорость передвижения не рекомендуется менять. Количество оборотов двигателя должно составить от 2500 до 5000 в минуту, но не за пределами этого диапазона. При начале езды на спуске селектор трансмиссии устанавливается в режим А и отключается рычаг ручного тормоза.

Эксплуатация роботизированной коробки передач в городских условиях

Регулярная эксплуатация автомобиля в режиме города и пробок может привести к быстрому износу компонентов трансмиссии. Для предотвращения этого при остановке машины следует переводить рычаг коробки передач в режим N. Затем производится активация стояночного тормоза и остановка мотора. Если остановки кратковременные, к примеру, в условиях пробок, то режим нейтрали можно не включать, достаточно остановиться, когда рычаг установлен в режим А. Если автомобиль простоит в пробке больше одной минуты, то двигатель надо будет остановить.

О тонкостях использования машин с установленным роботом рассказал Василий Костин.

Преимущества

Плюсы роботизированных агрегатов:

  1. Надежность конструкции агрегата в целом. В основе устройства лежит механическая составляющая, которая прошла многочисленные испытания и изучена специалистами. Благодаря этому по надежности данный тип КПП лучше, чем обычные автоматы и вариаторы.
  2. Эксплуатация автомобиля с установленным роботизированным агрегатом позволяет сэкономить горючее. Если коробка и двигатель машины не изношены, то экономия горючего может быть до 30%.
  3. Для заправки в роботизированный агрегат требуется меньше смазочной жидкости, в среднем это не более трех литров. Для сравнения — в вариаторные коробки заливается около семи литров. Такое преимущество позволяет сэкономить финансовые средства.
  4. Количество передач в роботах соответствует числу скоростей на механике.
  5. Благодаря тому, что основу КПП составляет механическая часть, это позволяет выполнить простой ремонт. Навыками подобного ремонта владеют многие специалисты, чего не скажешь о вариаторных агрегатах. Большинство распространенных неисправностей можно решить самостоятельно при правильном подходе.
  6. Срок службы системы сцепления больше, чем на механических КПП, примерно на 40%. Речь идет не только об экономии финансовых средств, но и о безопасности.
  7. При эксплуатации авто в городских условиях начать движение без нагрузки на агрегат позволяет функция переключения скоростей в ручном режиме.

Недостатки

Роботизированные КПП имеют не только плюсы, но и минусы, они приведены в соответствии с отзывами владельцем машин с РКПП:

  1. Основной минус в РКПП заключается в проблемах при программировании трансмиссии. Автовладельцу может быть затруднительно перепрограммировать программное обеспечение, чтобы повысить динамику машины и сэкономить ресурсы агрегата. Поэтому возникают сложности с настройкой трансмиссии под определенный стиль езды. Водителю потребуется время, чтобы привыкнуть к манере функционирования авто для удобной эксплуатации.
  2. Низкая скорость активации скоростей и замедленная реакция агрегата. Это обусловлено издержками в программировании устройства. Данная проблема характерна и для многих автоматических КПП.
  3. При езде в условиях города и пробок, а также по неровным дорогам водителю следует переходить на ручной режим управления. В противном случае элементы системы сцепления изнашиваются быстрее. Это отражается и на ресурсе эксплуатации агрегата в целом.
  4. Во время переключения скоростей ощущаются рывки и толчки. Не на всех агрегатах, но на многих. Это связано с тем, что газ не сбрасывается перед тем, как произойдет переключение скорости. Для ликвидации данной проблемы можно не выжимать полностью педаль газа.
  5. При движении в гору может разомкнуться сцепление. Проблема связана с перегревом трансмиссионного агрегата. Если автомобиль движется на подъем, рекомендуется переходить на ручное управление.

Решить проблему с перепрограммированием можно путем замены прошивки микропроцессора, но это надо делать, когда закончится срок гарантийного обслуживания.

Каналом HPC представлен реальный негативный отзыв потребителя о работе роботизированного узла на авто.

Отличие роботизированной коробки передач от автоматической

Основные отличия роботизированных трансмиссий от автоматических агрегатов:

  1. Конструктивные особенности. Робот представляет собой механический агрегат, оборудованный управляющим микропроцессорным устройством. Автоматические КПП имеют свое устройство. В него также входит электронный модуль, но механической составляющей в автоматах нет.
  2. Автоматические трансмиссии выигрывают у роботизированных агрегатов в плане быстроты переключения скоростей. Также на автоматах процедура переключения выполняется более плавно.
  3. Роботизированные устройства обладают опцией ручного переключения. На автоматических агрегатах возможности ручного управления нет.
  4. Автомобили, оборудованные роботизированным агрегатом, потребляют меньше горючего. Для их заправки требуется меньше смазочной жидкости.
  5. Процедура ремонта и обслуживания коробок передач робот обойдется потребителю дешевле, нежели АКПП.

Актуальность коробки робот в России

Российские производители автомобилей почти не устанавливают роботизированные агрегаты на свои продукты. В 2015 году руководство автоконцерна ВАЗ заявило, что модели машин Лада Приора будут оснащаться роботизированными КПП. Общий вес устройства составляет примерно 35 кг. Сам агрегат адаптирован под отечественные дороги, а также погодные условия, характерные для климата России.

К примеру, автоматы могут отказать в запуске мотора авто, если температура упадет ниже -25 градусов. Роботизированные агрегаты смогут эффективно функционировать и заводить ДВС при -40 градусах. Производитель АвтоВАЗ дает гарантию на три года на КПП, но утверждает, что в среднем срок службы устройства составит около десяти лет. Такой шаг был сделан представительством концерна для увеличения продаж автомобилей Лада Приора.

Сегодня из отечественных автомобилей роботизированные КПП устанавливаются только на Лады Гранты и Приоры.

Официальный канал Лада представил сюжетный ролик о производстве роботизированных агрегатов для автомобилей Лада Гранта.

Советы по выбору роботизированной коробки передач

Перед покупкой транспортного средства с РКПП надо собрать максимум информации о функционировании конкретного типа трансмиссии. Рекомендуется изучить отзывы потребителей, поскольку отдельные варианты роботов обладают «глюками», характерными для всей линейки. В частности, надо узнать о временном интервале при переключении передач. Лучше отдать предпочтение вариантам, в которых процедура переключения выполняется максимально быстро.

Выбирая авто, надо учесть и параметр индивидуальности устройства. Одинаковые трансмиссии могут различаться между собой. Проблемы, связанные с работой агрегата, часто можно удалить посредством перепрошивки микропроцессорного блока.

Основные неисправности в работе роботов

Симптомы, которые могут сообщить о неполадках в работе устройства:

  1. На контрольном щитке появился сигнализационный индикатор. Это может быть лампочка Чек Энджин или специальный символ, сообщающий о проблемах в работе коробки передач.
  2. При езде водитель слышит посторонние звуки. О неполадках в работе трансмиссии могут сообщить нехарактерный вой или жужжание.
  3. Отсутствует реакция при нажатии на газ. Обороты двигателя не увеличиваются либо увеличиваются, а скорость движения не растет.
  4. Появление масляной лужи под автомобилем. Это свидетельствует об утечке расходной жидкости из агрегата.
  5. Происходит буксовка системы сцепления.
  6. Когда водитель жмет на газ и делает это плавно либо при переключении скоростей, появляется толчок или рывок.
  7. Трансмиссионный узел сам по себе прекращает функционировать, автомобиль останавливается и не двигается.

Большая часть неполадок обусловлена некорректной работой микропроцессорного устройства. Если говорить о механических проблемах, то большая часть из них связана с износом составляющих элементов. Такие детали обычно ремонту не подлежат и меняются.

  • износ вилки, предназначенной для выбора скорости;
  • подшипниковые устройства качения изнашиваются, из-за этого может наблюдаться гул.

Фотогалерея

Фото роботов от разных автопроизводителей приведены в этом разделе.

Видео «Как не допустить быстрого выхода из строя роботизированной КПП»

Пользователь JoRick Revazov рассказал о вещах, которые нельзя делать с роботизированным узлом на автомобиле.

http://avtohomenew.ru/korobka-robot-chto-eto-takoe.html
https://avtozam.com/kpp/korobka-peredach-robot-chto-eto-takoe/

Как работает роботизированная коробка передач

11 лютого 2016

Чтобы ответить на этот вопрос, придётся вспомнить устройство обычной механической коробки передач. Основу классической «механики» составляют два вала — первичный (ведущий) и вторичный (ведомый). На первичный вал через механизм сцепления передаётся крутящий момент от двигателя. Со вторичного вала преобразованный момент идёт на ведущие колёса. И на первичный, и на вторичный валы посажены шестерни, попарно находящиеся в зацеплении. Но на первичном шестерни закреплены жёстко, а на вторичном — свободно вращаются. В положении «нейтраль» все вторичные шестерни прокручиваются на валу свободно, то есть крутящий момент на колёса не поступает.

Перед включением передачи водитель выжимает сцепление, отсоединяя первичный вал от двигателя. Затем рычагом КПП через систему тяг на вторичном валу перемещаются специальные устройства — синхронизаторы. При подведении муфта синхронизатора жёстко блокирует на валу вторичную шестерню нужной передачи. После включения сцепления крутящий момент с заданным коэффициентом начинает передаваться на вторичный вал, а от него — на главную передачу и колёса. Для сокращения общей длины коробки вторичный вал часто делят на два, распределяя ведомые шестерни между ними.

Принцип действия роботизированных коробок передач абсолютно тот же. Единственное отличие в том, что смыканием/размыканием сцепления и выбором передач в «роботе» занимаются сервоприводы — актуаторы. Чаще всего это шаговый электромотор с редуктором и исполнительным механизмом. Но встречаются и гидравлические актуаторы.

Управляет актуаторами электронный блок. По команде на переключение первый сервопривод выжимает сцепление, второй перемещает синхронизаторы, включая нужную передачу. Затем первый плавно отпускает сцепление. Таким образом, педаль сцепления в салоне больше не нужна — при поступлении команды электроника всё сделает сама. В автоматическом режиме команда на смену передачи поступает от компьютера, учитывающего скорость движения, обороты двигателя, данные ESP, ABS и других систем. А в ручном — приказ на переключение отдаёт водитель при помощи селектора КПП или подрулевых лепестков. 

Проблема «робота» — отсутствие обратной связи по сцеплению. Человек чувствует момент смыкания дисков и может переключить скорость быстро и плавно. А электроника вынуждена перестраховываться: чтобы избежать рывков и сохранить сцепление, «робот» надолго разрывает поток мощности от двигателя к колёсам во время переключения. Получаются дискомфортные провалы на разгоне. Единственный способ достичь комфорта при переключениях — сократить их время. А это, увы, означает рост цены всей конструкции.

Проблема «робота» — отсутствие обратной связи по сцеплению. Человек чувствует момент смыкания дисков и может переключить скорость быстро и плавно. А электроника вынуждена перестраховываться: чтобы избежать рывков и сохранить сцепление, «робот» надолго разрывает поток мощности от двигателя к колёсам во время переключения. Получаются дискомфортные провалы на разгоне. Единственный способ достичь комфорта при переключениях — сократить их время. А это, увы, означает рост цены всей конструкции.

Революционным решением стала появившаяся в начале80-хтрансмиссия с двумя сцеплениями DCT (dual clutch transmission). Рассмотрим её работу на примере6-ступенчатойкоробки DSG концерна Volkswagen. У коробки два вторичных вала с расположенными на них ведомыми шестернями и синхронизаторами — как у шестиступенчатой «механики» VolkswagenGolf. Фокус в том, что первичных валов тоже два: они вставлены друг в друга по принципу матрёшки. Каждый из валов соединяется с двигателем через отдельное многодисковое сцепление. На внешнем первичном валу закреплены шестерни второй, четвёртой и шестой передач, на внутреннем — первой, третьей, пятой и заднего хода. Допустим, автомобиль начинает разгон с места. Включается первая передача (муфта блокирует ведомую шестерню первой передачи). Замыкается первое сцепление, и крутящий момент через внутренний первичный вал передаётся на колёса. Поехали! 

Но одновременно с включением первой передачи умная электроника прогнозирует последующее включение второй — и блокирует её вторичную шестерню. Именно поэтому такие коробки ещё называют преселективными. Таким образом, включены две передачи сразу, но заклинивания не происходит, — ведущая шестерня второй передачи находится на внешнем валу, сцепление которого пока разомкнуто.

Когда машина достаточно разгонится и компьютер решит повысить передачу, размыкается первое сцепление и одновременно замыкается второе. Крутящий момент теперь идёт через внешний первичный вал и пару второй передачи. На внутреннем валу уже выбрана третья. При замедлении те же операции происходят в обратном порядке. Переход происходит практически без разрыва потока мощности и с фантастической скоростью. Серийная коробка Гольфа переключается за восемь миллисекунд. Сравните со 150 мс на Ferrari Enzo!

Коробки с двойным сцеплением экономичнее и быстрее традиционных механических, а также более комфортны, чем «автоматы». Главный их недостаток — высокая цена. Вторую проблему — неспособность передавать большой крутящий момент — решили с появлением DSG фирмы Ricardo на 1000-сильномкупе Bugatti Veyron. Но пока удел большинства суперкаров — «роботы». Хотя, например, коробка Ferrari 599 GTB Fiorano — не чета опелевскому Изитронику: время переключения у суперробота исчисляется десятками миллисекунд.



Роботизированная коробка передач — что это? Плюсы и минусы. Отличия от автоматической

Введение

Большинство людей, имеющих автомобили, при фразе «Автоматическая коробка передач» представляют себе селектор выбора режима движения вместо рычага «механики» на центральном тоннеле и две педали заместо прежней тройки.

Но есть вторая категория автолюбителей. Они знают о том, что есть разновидности автоматических трансмиссий.

Самой распространенной после классической автоматической гидротрансформаторной коробки передач является коробка-робот.

Результатом прочтения нашей статьи станет точный и максимально подробный ответ на вопрос: «коробка передач робот — что это такое?»

Итак, начнем.

Роботизированная коробка передач – одна из разновидностей автоматических трансмиссий. Но дабы лучше понять, в чем отличия от классической автоматической трансмиссии, необходимо рассмотреть конструкцию типовой роботизированной коробки передач.

Конструкция в подробностях

Важно помнить, что коробка передач от каждого производителя может отличаться своими особенностями, что рождает несколько отличную от типовой конструкцию. Но даже в этом всем разнообразии можно разглядеть 4 элемента, присутствующие в каждом из подобных агрегатов.

Это сцепление, его привод, механическая часть, т.е. сама коробка передач и ее приводы переключения, а также центральный блок управления обоими приводами для координации всей работы.

Теперь, когда основные «герои» известны, займемся изучением всей «пьесы». Т.к. в основе имеется стандартная коробка передач, не будем описывать подробно её принцип работы. Лишь упомянем, что внутри ее корпуса находятся 2 вала — первичный (или ведущий) и вторичный (или ведомый). Далее, шестерни, расположенные на них, переводятся в необходимое положение с помощью системы тяг для зацепления и дальнейшей совместной работы по вращению.

Это все о механической части роботизированной коробки. А вот сам механизм управления переключениями – это включение привода сцепления и переключение передач при помощи актуаторов. Важно лишь обозначить, что они могут быть 2-х видов – электрическими, либо гидравлическими. Первые работают максимально плавно, но требуют дополнительных затрат энергии для своей работы. Электрические же менее затратные, но именно они порождают толчки от переключений.

Итак, получаем на выходе автоматическое управление привычной коробкой передач при том, что в салоне расположен селектор заместо рычага и педалей две вместо трех.

Но действий, которые невидны владельцу, при нажатии газа здесь намного больше. Ведь о всех них заботится блок управления, какой, по существу, есть компьютером, посылающим команды подконтрольным приводам включения и переключения.

Плюс и минус

Как любой механизм, роботизированная коробка передач имеет свои плюсы и минусы.

Автомобильные форумы просто разрывались различными комментариями, в основном отрицательными, владельцев автомобилей с подобной трансмиссией. Сейчас же споры утихли – покупатели стали разборчивее и внимательнее относиться к тем характеристикам, которыми обладает приобретаемый автомобиль.

Первый и самый распространенный отрицательный момент – это рывки в момент переключения передачи. В большинстве случаев исправить этот момент невозможно – конструктивная особенность.

Вторым отрицательным моментом является перегрев сцепления при движении в пробках. Происходит это из-за неисправного или «задумчивого» механизма выключения сцепления. Вдобавок, нагревать диски сцепления может торможение, которое выполняет коробка передач, а именно блок управления.

Также немало впечатлений приносит сам процесс переключения между передачами. В отдельных случаях вам необходимо ускориться. Но для переключения передач скорость не соответствует той, что задана в блоке управления для перехода на высшую ступень. И тут автомобиль вместо ускорения начинает замедляться на какие-то секунды и только потом переходить на ускорение. Единственное, что может спасти в таких ситуациях – это знание особенностей работы коробки передач, а также переход в ручное управление.

Еще одной особенностью является постоянное нахождение автомобиля на скорости. Это приводит к износу деталей сцепления в целом и выжимного подшипника в частности. Но, с другой стороны, работать селектором без нужды нет смысла.

Роботизированная трансмиссия во всем пытается соответствовать гидромеханическому «автомату». В последней при переходе в режим «Drive» и отпущенной педали тормоза автомобиль начинает плавно трогаться. Чтобы повторить подобное технологическое решение, инженеры сделали следующее: блок управления искусственно добавляет оборотов двигателя и частично сводит диски сцепления для начала движения. В итоге получается, что водитель на машине с роботизированной коробкой нажимает педаль тормоза в положении Drive, а сцепление продолжает получать износ, будучи частично сведенным.

По причине конструкции здесь нет режима «Parking». Это значит, что ручной тормоз в исправном состоянии обязательно нужно поддерживать, а также при старте под горку им нужно пользоваться и нельзя «зевать» – в любой момент машина с такой коробкой передач норовит скатиться в противоположную сторону.

Вообще, большинство селекторов управления роботизированными коробками имеют несколько иную форму, чем у классических автоматических трансмиссий. Поэтому визуально определить, какая разновидность коробки передач установлена в данном автомобиле, не составит труда. Во-первых, там отсутствует положение Parking, а во-вторых, присутствуют два уровня управления – ручной и автоматический.

Отсюда можно выделить первую положительную черту роботизированных коробок передач – возможность выбора способа переключения.

Кроме этого, в положительные стороны данной конструкции зачисляют малый вес самой КПП, а также уменьшенный расход топлива, в сравнении с гидромеханикой. Еще важным фактом при выборе подобного агрегата станет цена – она значительно ниже той, что имеет аналогичный автомобиль с классической трансмиссией.

И в заключении нужно отметить, что данную трансмиссию вполне реально обслуживать в гаражных условиях, ведь замена масла аналогична механической коробке передач.

Важно отметить, что автомобильные конструкторы ведущих фирм по-своему добиваются улучшения эксплуатационных характеристик данного вида трансмиссий. К примеру, Volkswagen широко применяет коробки передач DSG со сдвоенным сцеплением. Данная конструкция лишает автомобиль толчков при переключении. Тем же путем пошла компания Ford, представив свою коробку под названием PowerShift.

Дальше всех в подобных разработках пошла фирма Opel. Она совместно с конструкторским бюро Ricardo изобрела коробки передач под названием Easytronic, главной особенностью который стал единый привод сцепления и выбора скоростей.

Такое конструкторское решение позволило устранить несостыкованность работы двух узлов и снизить вес КПП.

Заключение

Большинство автопроизводителей все чаще смещают внимание к производству автомобилей с автоматическими трансмиссиями.

Но здесь наблюдается уход от классической гидромеханики и поиск аналоговых конструкций. И данная тенденция – не просто погоня за модными тенденциями, а осознанный переход к комфортному управлению автомобилем.

И, самое главное, что роботизированные трансмиссии широко распространены именно в бюджетных автомобилях. Это означает, что производители нашли потребителя для технологичного и одновременно легко обслуживаемого агрегата.

Коробка робот что это такое

Промышленники пытаются сделать автомобили самостоятельными. Смелый шаг к цели: введение в стандартную комплектацию электронной трансмиссии. Конечно, пока дорогостоящее решение воплощают только крупные бренды. Но поставщики обязуются со временем уменьшить цену изготовления, сделав узел доступным для производителей марок среднего и бюджетного сегмента. Нововведения дадут автолюбителям внушительные преимущества с нагрузкой в виде отдельных неприятных моментов.

Характеристики коробки-робота: отличные и не очень

Базой улучшенной схемы является механическая модель, которая успела многократно доказать надежность. От нее продвинутому варианту досталась замечательная адаптивность. Роботизированная версия не хуже традиционной чувствует двигатель, обладает способностью длительный период функционировать без поломок, ремонтопригодна. За починку усовершенствованной трансмиссии берутся даже молодые СТО, где работают начинающие мастера. Дает возможность простота конструкции. Она же позволяет уменьшить объем необходимого масла до 2-3 л.

Спец. масло для такого рода коробок передач Top Tec ATF 1400


Все логично, ведь эта КП изначально заявлена как экономичная. Автомобиль, оснащенный электронной системой, расходует чуть более 10 л горючего на 100 км. Схема располагает механизмом ручного переключения, что позволяет водителю выбирать подходящий режим руления. Изменяемость ритма управления гарантирует относительно низкую потребность в бензине. Меньше затрачивать энергии дополнительно помогает механизм автоматического контроля сцепления. Параллельно он в 3-4 раза снижает износ передающей муфты.

Универсальность обеспечивается способностью адаптироваться к стилю вождения. Она же играет с устройство злую шутку. Когда на автомобиле ездит несколько человек, коробка-робот под каждого самостоятельно изменяет программу. Удобно, но такой комфорт чреват мгновенным износом сцепления, которое плохо переносит резкие перемены. В момент сброса газа электронная трансмиссия не может жестко воздействовать на муфту. Логичный результат: небольшой откат, который запросто приведет к аварии.

Стараясь ускорить старт, соответствовать потребностям разноплановой дороги, роботизированная система постоянно переключается, заставляя шестерни, которые связаны с ней, проворачиваться рывками. Отсюда идет какое-то неприятное залипание или дерганье. На светофорах, в пробках такая КП уверенно переходит на первую скорость, а через пару минут включает нейтраль. Стандартный интервал корректировки здесь составляет 2 сек. В экономичном режиме процессы ощутимо тормозятся. Тягостные моменты для поклонников быстрого и качественного движения. От стрессовых факторов избавит обучение.

Обучение коробки-робота: алгоритм и цели

Официальный метод адаптации обязывает первым делом отрегулировать сцепление. Ведь на заводах любую электронную трансмиссию приспосабливают к «дружбе» только с новым передающим устройством. Мастер меняет тормозную жидкость, выпускает из сцепной муфты воздух. Аналогичные операции завершают ремонт коробки-робота, если она сломалась из-за проблем со сцеплением. Единственное отличие — алгоритм исправления настроек модуля ТСМ. После восстановления муфты, обновления программы трансмиссия точно определяет положение сцепления.

Для проведения статического теста мастер соединяет трансмиссию с монитором. Через него ведущий компьютер руководит действиями водителя. Последний по команде стремительно включает и глушит мотор, переводит ручку в режим «Движение» (Drive) и возвращает ее обратно. Электронный мозг контролирующего аппарата считывает ошибки, исправляет недочеты, приводящие к странной медлительности, слабой реакции. На динамическом этапе базовый компьютер через тот же монитор учит КП плавно переключать исполнительные элементы, адекватно реагировать на необходимость сложных маневров. Все на максимальных оборотах (водитель газует до упора). Результаты: исчезновение рывков, приятный и скорый ход.

Так же читайте полезные статьи:

Трещина на лобовом стекле, как быть

Уход за дисками колёс автомобиля

Коробка передач робот что это такое отзывы

С механической коробкой передач всё всегда было предельно ясно, но появление новых трансмиссий заводит автолюбителей в тупик при выборе машины. Коробка робот и автомат: в чём разница, каковы преимущества каждой трансмиссии и на чём в итоге остановить свой выбор?

Имея ранее ограниченный выбор трансмиссий, автолюбители при покупке транспортного средства могли отдать предпочтение только механике или автомату. Сейчас же активное развитие автомобильной индустрии привело к появлению новых трансмиссий, и выбор становится уже не таким простым. Интерес представляет коробка робот и автомат: в чём разница между этими трансмиссиями и как между ними выбирать?

Чем отличается робот от автомата

Чтобы понять, чем отличается коробка автомат от робота, стоит разобраться с принципом работы каждой из указанных трансмиссий и устройством системы в целом.

Устройство и принцип работы АКПП

В основе автоматики система управления, гидротрансформатор и сама КПП планетарного типа с конкретными шестернями и фрикционами. Благодаря подобной конструкции скорости переключаются в автономном режиме без участия водителя. Ориентиром в данном случае являются такие параметры, как режим движения, нагрузка и обороты двигателя.

Дополнительно рекомендуем прочитать статью нашего специалиста, посвящённую тому, как правильно ездить на автомате.

Читайте также очень познавательную статью нашего специалиста, рассказывающую о том, как правильно ездить на механике.

Что такое вариаторная коробка передач и каковы её особенности? Узнайте об этом из материала нашего специалиста.

Также советуем прочитать статью нашего эксперта, в которой подробно рассказывается об особенностях АКПП Aisin.

Актуальность установки автомата наблюдается на грузовых и легковых машинах, а также автобусах. Если автомобиль переднеприводный, конструкция АКПП дополняется дифференциалом и главной передачей.

Устройство и принцип работы РКПП

Первое, чем отличается робот от автомата — особая конструкция, сочетающая в себе возможности механической и автоматической КПП. По сути, механика в данном случае дополнена автоматическим управлением с исполнительными механизмами, которые отвечают за переключение передач и работы сцепления. Переключение происходит аналогичным образом, как в случае с механической трансмиссией, но водитель в этом не участвует.

Первостепенной целью создания роботизированной КПП являлось снижение стоимости трансмиссии и одновременное слияние всех преимуществ механики и автомата. Речь идёт об удобстве управления и комфорте. В результате существует несколько вариантов устройства системы.

  1. На примере автомобилей BMW серии M можно рассмотреть наиболее качественную и известную РКПП под названием Sequental M Gearbox (SMG). Коробка передач 6-ступенчатая, механическая, при этом электронная управляемая гидравлика отвечает за переключение скоростей и отключение сцепления. Передачи переключаются за 0,08 сек.
  2. На примере Mercedes-Benz A-класса можно рассмотреть другой принцип, где электрогидравлический привод сцепления установлен на базе механики. В переключении скоростей водитель участвует, но педалей здесь только две. Электрический привод самостоятельно отслеживает положение рычага и педали газа, поэтому сцепление в данном случае отсутствует и отключается в автоматическом режиме. Цифры на ABS и датчиках двигателя помогают электронике в расчеёах, чтобы избежать рывков при переключении и резкого прекращения работы двигателя.
  3. На примере автомобилей Ford и Opel можно рассмотреть третий принцип, где гидронасосы заменены шаговыми двигателями. Несмотря на бюджетность такого варианта, на практике он получился не слишком удачным, что выражается в задержке переключения скоростей и сильных рывках. Тем не менее на Toyota Corolla установлена аналогичная трансмиссия, и упомянутые недостатки здесь отсутствуют.

Основные отличия АКПП от РКПП

Итак, коробка робот и автомат: в чём разница между этими двумя трансмиссиями?

  1. Первое отличие в конструкции. В случае с роботом это механика с блоком управления, устройство автоматики совсем другое.
  2. Плавность и скорость переключений у автоматики лучше.
  3. Почти все АКПП лишены функции ручного переключения, тогда как у роботизированной трансмиссии данная функция присутствует.
  4. Еще одно отличие робота от автомата заключается в бюджетном ремонте и обслуживании первого.
  5. Экономия также выражается в том, что робот потребляет меньше масла и топлива.

Преимущества и недостатки трансмиссий

Чтобы окончательно сделать выводы о том, что лучше: робот или автомат, стоит проанализировать положительные и отрицательные стороны каждой из трансмиссий.

Плюсы и минусы АКПП

Сравнительная характеристика преимуществ и недостатков автоматики представлена далее.

Преимущества Недостатки
  1. Управление автомобилем простое и комфортное. Водитель только следит за дорогой, всё остальное за него делает автоматика.
  2. Гидротрансформатор более долговечный, если сравнивать со сцеплением в руках новичков.
  3. Нагрузки на двигатель меньше по сравнению с механикой. Число оборотов не увеличивается для переключения скорости.
  4. Нагрузка на ходовую часть также снижается.
  5. Наличие пассивной системы безопасности предотвращает самостоятельное движение машины, если она стоит на уклоне.
  6. Топливо расходуется более экономно, если речь идёт о шестиступенчатых АКП.
  1. Существенный расход топлива на 4- и 5-ступенчатых трансмиссиях.
  2. Отсутствие такой динамики разгона, как в случае с механикой.
  3. КПД меньше за счёт наличия гидротрансформатора.
  4. Стоимость автоматики более высока, что влияет на общую стоимость транспортного средства, его обслуживание и ремонт.
  5. Масло расходуется в больших объёмах.
  6. Динамичность не так высока, длительный разгон.
  7. Передачи переключаются с небольшой задержкой.
  8. Если начинать движение на склоне, то небольшое скатывание назад присутствует.

Преимущества Недостатки
  1. Экономичность на уровне механики.
  2. Более низкая цена, доступный ремонт и обслуживание. Более экономное потребление масла.
  3. Быстрое переключение скорости благодаря соответствующим системам на руле.
  4. Роботизированная коробка передач, в отличие от автоматической, меньше весит.
  5. Более высокая динамика.
  1. Недостаточно плавное переключение скоростей, чувствуются рывки.
  2. После включения заданной передачи ощущается задержка.
  3. Необходимость переключать рычаг в нейтральное положение при любой остановке.
  4. Ресурс КПП существенно страдает при каждой пробуксовке.
  5. Наличие небольшого отката во время начала движения.

Вывод

Чтобы определиться, какая трансмиссия лучше, необходимо сначала определиться с собственными представлениями о комфорте, удобстве и безопасности управления машиной. Изучая характеристики авто во время покупки, помните о том, что отсутствие педали сцепления у обеих рассмотренных трансмиссий может привести в замешательство и неопытный водитель может роботизированную коробку принять за автомат.

Разбираемся, чего ждать от разных типов коробок передач и в чем преимущества (недостатки) каждого.

Общие соображения насчет плюсов и минусов «ручки» и автомата мы недавно высказывали. Однако тут же пообещали продолжить тему: ведь автоматы не ограничиваются одной только гидромеханикой. Разбираемся в роботах, вариаторах и прочих DSG.

Очевидно, что проще, надежнее и дешевле механики сегодня ничего нет. Поэтому любой шаг в сторону от привычной «ручки» повлечет за собой определенный набор проблем — от технических до финансовых и даже организационных: взять ту же буксировку неисправной машины. В качестве компенсации за отсутствие третьей педали получаем комфорт и… А вот насчет «и» как раз и расскажем.

Робот с одним сцеплением

Примеры использования: Smart fortwo, Лада Веста, Лада Иксрей.

Примитивный «недоавтомат» имеет сторонников: многие уверяют, что ездить с такой коробкой удобно и комфортно. При этом надежность несложного агрегата считается более высокой, чем у гидромеханики и уж подавно вариатора. В основе такого робота лежит обычная механика, однако ресурс сцепления у него повыше — по заводским данным, процентов эдак на 40.

  • Довольно надежная коробка передач
  • Относительно проста в ремонте — почти как в случае с механикой
  • Повышенный, в сравнении с механикой, ресурс сцепления (по заявлениям производителей)
  • Требует меньше масла в сравнении с вариатором
  • Допускает откатывание машины назад, в отличие от полноценного автомата
  • Реакции на управляющие действия водителя замедленные
  • Рывки при переключениях
  • На подъемах часто размыкается сцепление — из-за перегрева. Коробка переходит в аварийный режим

Впервые столкнулся с этим типом коробки передач, взяв в середине нулевых в аренду в Италии Fiat Grande Punto с 90-сильным турбодизелем и однодисковым роботом.

Короче, мое мнение: однодисковый робот — ни за что. Лучше танцевать джигу на педалях служебного Ларгуса с механической коробкой передач в диких московских пробках, когда десяток километров порой продираешься час, чем такие автоматы.

Робот с двумя сцеплениями

Примеры использования: некоторые модели Mercedes-Benz, BMW, Mini, Ford, большинство автомобилей концерна Volkswagen, включая Audi, Skoda, Seat.

Суть идеи состоит в том, что за четные и нечетные передачи отвечают отдельные первичные валы и, соответственно, отдельные диски сцепления. Если вы движетесь на первой передаче, то второй вал уже вращается на второй! За счет этого переключение происходит очень быстро — за миллисекунды. Человек на такую проворность неспособен. При этом никакие рывки во время смены передач практически не ощущаются. Используются как «мокрые» диски сцепления, работающие в масле, — тогда это шестиступенчатая коробка DSG 6, так и «сухие» — 7-ступенчатая DSG. Ресурс «сухих» сцеплений весьма ограничен и практически никогда не достигает 100 000 км пробега, а при агрессивной езде не превышает порой 30 000 км.

  • Быстрые, незаметные переключение
  • Хорошая динамика разгона
  • Экономичность
  • Удорожание конструкции
  • Недостаточная надежность блоков управления
  • Недостаточный ресурс «сухих» сцеплений

Личные впечатления ограничиваются поездками на автомобилях, которые нашему издательству предоставляют для испытаний российские представительства различных марок. Машины эти практически новые, с небольшими пробегами, на которых характерные проблемы двухдисковых роботов еще не успели проявиться. Все выглядит отлично: быстро, мощно, тихо — одни плюсы. Если же выбирать автомобиль для личного пользования, а пробег предстоит накатывать большой, то лучше предпочесть в качестве коробки передач традиционный гидромеханический автомат или старую добрую механику.

Вариаторы

Кайф от такой коробки состоит в том, что привычных ступенчатых переключений здесь нет в принципе! На входном и выходном валах закреплены конусообразные диски, образующие в сумме эдакий шкив с изменяемым диаметром. Валы соединяет передача — клиноременная, цепная и т.п. Смещая конусы друг относительно друга, можно плавно изменять передаточное число. Игрушка — не из дешевых. Для работы требуется особая трансмиссионная жидкость, уровень которой нужно тщательно контролировать.

Разновидностей вариаторов довольно много — ниже перечислены основные.

Вариатор клиноременный

Примеры использования: Nissan Qashqai, Nissan X-Trаil, Renault Kaptur, Mitsubishi Outlander и др.

Клиноременный вариатор на сегодняшний день наиболее распространенный тип бесступенчатых коробок передач. Крутящий момент транслирует металлический толкающий ремень. Торцы надетых на ленту трапециевидных элементов, соприкасаясь с конусами, приводят их во вращение. Вместе с тем применен обычный гидротрансформатор с блокировкой, как на гидромеханических автоматах. При троганье с места гидротрансформатор повышает крутящий момент двигателя вплоть до величины в четыре раза большей. Применение этого узла обеспечивает плавное начало движения при передвижении в городских пробках.

  • Отсутствуют переключения
  • Проще и дешевле гидромеханического автомата
  • Ресурс ремня, как правило, ограничен 150 000 км

Вариатор клиноцепной

Примеры использования: Audi А6 , Subaru Forester.

Устройство похоже на клиноременный вариатор, но вместо ремня в качестве передачи используется металлическая цепь, состоящая из пластин, соединенных клиновидными осями. Именно торцы этих осей и передают крутящий момент. Другое отличие состоит в том, что в коробках Audi используется пакет сцеплений и двухмассовый маховик вместо гидротрансформатора.

  • Отсутствуют переключения
  • Проще и дешевле гидромеханического автомата
  • Ограничения по передаче крутящего момента

Оба типа бесступенчатых трансмиссий в последнее время стали делать с виртуальными ступенями. Якобы это больше нравится водителям, потому что двигатель не воет на одной ноте.

По потребительским свойствам вариатор — лучший тип коробки передач. Она обеспечивает быстрый разгон, а что до монотонного звука. Помнится, Хоттабыч удалил звук двигателей летящего самолета, а к чему это привело? Участники событий едва спаслись. На ровном шоссе при скорости автомобиля чуть за сотню обороты двигателя не достигают 2000. Торможение двигателем — есть. Лично я побаиваюсь за ресурс ремня и грею зимой даже больше не двигатель, а вариатор. А так — идеальная коробка (тьфу, не передач)!

И, да, забыл: вариаторы на склоне назад не откатываются!

Старая добрая гидромеханическая коробка передач

Примеры использования: практически весь модельный ряд корейских и американских брендов, а также относительно мощные автомобили других производителей.

Представляет собой ступенчатую планетарную коробку передач, соединенную с двигателем через гидротрансформатор. Выбор и переключение планетарных рядов раньше осуществлялись гидромеханически, а сейчас вездесущая электроника вместе с системой управления двигателем определяет, на какой передаче следует работать силовому агрегату в данный момент. Число ступеней постоянно увеличивается, достигая девяти на самых дорогих автомобилях.

  • Отработанная конструкция
  • Возможность оперировать с огромными крутящими моментами
  • «Живучесть» при длительном буксовании
  • Несколько меньший КПД, чем у вариатора
  • Чувствуются переключения, особенно при небольшом количестве ступеней

Здесь особенно выделяется «всефранцузская» четырехступенчатая коробка передач DP0. Эту коробку и ее многочисленные реинкарнации до сих пор устанавливают на огромное число относительно маломощных автомобилей Peugeot, Citroen и Renault. Наиболее часто в нашей стране с этой коробкой сталкивались владельцы таких автомобилей, как Peugeot 307, Citroen С4, Renault Logan (со всем семейством) и Megane. Нрав коробки довольно строптивый, случаются «затыки» с переключениями. Надежность тоже не выдающаяся: редкая КП этого типа доживает до 80 тысяч км без ремонта. Причем иногда удается обойтись заменой клапанов, а порой приходится менять половину «начинки».

А вот «всеяпонский» производитель автоматов Jatco сумела сделать относительно беспроблемную «четырехступку». Одна из версий ставится даже на седанчик и хэтчбек, выпускающиеся у нас под японским брендом Datsun.

И все-таки для современного автомобиля с гидромеханическим автоматом число ступеней должно быть не меньше шести. Сверхпопулярные Rio и Solaris в последней генерации это полностью подтверждают. Многоступенчатые автоматы куда экономичнее, особенно при езде по трассе. На мощных бизнес-седанах, на тяжелых кроссоверах и внедорожниках альтернативы гидромеханическим трансмиссиям и вовсе нет и пока не предвидится. Скорее уж они станут гибридными, и тогда вся трансмиссия будет скомпонована совсем иначе. Но это уже другая история.

Выводы

Для тяжелых условий эксплуатации, для мощных двигателей или в ситуации, когда нравящаяся машина не выпускается с другим типом автомата, можно брать гидромеханическую коробку передач. Но с числом ступеней не меньше шести.

Вариатор хорош в составе малых и средних автомобилей (не больше, чем среднеразмерный кроссовер).

Автомобиль с роботизированной коробкой передач и двумя сцеплениями советую покупать, только если вы собираетесь ездить на нем не дольше гарантийного срока. Дальше все преимущества будут нивелированы дорогостоящим ремонтом. Автомобили с однодисковым роботом, на мой взгляд, не достигли совершенства в области удобства управления тягой и не отличаются высокой надежностью в трудных условиях.

В заключение, как обычно, жду от вас комментариев. Какой тип коробки передач вам нравится, на каком ездите и о каком мечтаете?

Медленно, но уверенно роботизированные коробки передач проникают в нашу жизнь. Да, главным образом за счет DSG – разработки концерна VAG, которая несколько лет назад заслужила дурную славу, но теперь, похоже, все пошло на лад. Однако и другие производители активно используют РКП в качестве альтернативы классическим “автоматам”. Поводом к подготовке очередного выпуска в рамках рубрики “Дело техники” стал вопрос читателя, который стал владельцем Opel Zafira B с соответствующим типом КП.

“Недавно стал обладателем Opel Zafira B с роботизированной КП. После прочтения большой массы форумов, отзывов и статей остается много вопросов. Думаю, мое мнение разделят читатели ABW.BY: хочется узнать мнение компетентного специалиста о том, как правильно эксплуатировать автомобиль с “роботом”, какие особенности обслуживания данного механизма необходимо знать. Что может привести к поломкам, какие поломки могут быть? На какой пробег или срок службы актуатора, щеток “робота”, сцепления можно рассчитывать при правильной эксплуатации КП? Необходимо ли менять масло в КП, а если да, то на каком пробеге? Можно ли при компьютерной диагностике судить по показаниям прибора об остаточной толщине диска сцепления? Если да, то какими должны быть эти показания в миллиметрах?”

Название “роботы” закрепилось за коробками передач, которые отличаются от шестеренных механических коробок тем, что передачи в них переключаются не вручную, а автоматически по командам блока управления, а от других “автоматов” (гидромеханических АКП и вариаторов) – тем, что по конструкции представляют собой все-таки шестеренные МКП.

В то же время и “роботы” бывают разные. Например, в РКП DSG компании Volkswagen, которая лидирует по количеству упоминаний в автомобильной литературе, в один корпус интегрированы сразу две механические коробки, каждая – с персональным сцеплением. Поэтому в DSG два сцепления, причем в зависимости от варианта DSG сцепления могут работать в масле, из-за чего называются “мокрыми”, или могут быть “сухими” наподобие обычных сцеплений.

РКП Easytronic, которой оснащалась Opel Zafira B, конструктивно проще и комбинируется с обычным сцеплением, которое, впрочем, как и передачи, включается и выключается автоматически с помощью сервопривода.

Кроме того, DSG – обслуживаемая коробка, имеющая сменный внешний масляный фильтр, крепящийся к корпусу. В Easytronic нет не только подобного фильтра, но и даже пробки для слива масла, из чего можно предположить, что масло в эту коробку залито на весь срок ее службы.

Говорилось все это к тому, чтобы стало понятно, почему попытки сформулировать общие правила эксплуатации автомобиля с РКП без учета особенностей каждой из существующих роботизированных трансмиссий приведут к созданию перечня, состоящего в лучшем случае из одного-двух пунктов, имеющих мало практической пользы.

Поэтому, учитывая, что вопросы прислал в редакцию владелец Opel Zafira, есть смысл рассказывать только об Easytronic. В этой связи обращает на себя внимание, что в списке прочитанного владельцем мы не увидели главного – инструкции по эксплуатации указанной модели автомобиля. Между тем в ней на шести страницах изложены правила пользования именно Easytronic. Их изучение наверняка позволило бы найти ответы на многие вопросы, оставшиеся после прочтения любых других статей и отзывов, а также не предполагать, а точно выяснить, что Easytronic заявлен необслуживаемым агрегатом в течение всего срока службы автомобиля.

Однако специалисты по ремонту и обслуживанию трансмиссий с мнением производителя по поводу несменяемости масла в Easytronic не согласны. Проблема состоит в том, что нигде не указано, какой промежуток времени или пробег подразумевается под сроком службы. Предположения на этот счет строятся на расчетах экономистов, согласно которым автомобильное производство остается рентабельным лишь при условии, что машина после выпуска будет эксплуатироваться 7-8 лет, после чего утилизироваться, а взамен должен покупаться новый автомобиль.

Поскольку в Беларуси срок эксплуатации машин владельцами существенно превышает пожелания автопроизводителей работать с прибылью, а качеству масла, залитому в коробку передач на заводе, свойственно ухудшаться из-за старения и засорения продуктами износа трущихся деталей, замена смазки желательна. Но с какой периодичностью масло надо менять, единого мнения у сервисменов нет. Одни, учитывая, что Easytronic – механическая коробка передач, предлагают ориентироваться на периодичность замены масла в обслуживаемых МКП с ручным переключением передач. В таком случае масло нужно менять не реже чем через 90-100 тыс. км. Другие специалисты, указывая, что белорусские условия эксплуатации попадают под определение “тяжелые”, рекомендуют менять масло чаще. Для сведения: DSG должна обслуживаться через каждые 60 тыс. км.

К процедурам обслуживания Easytronic специалисты относят также замену жидкости в гидроприводе сцепления и адаптацию момента начала включения, или другими словами – схватывания, сцепления. В гидроприводе используется тормозная жидкость. Она гигроскопична, и хотя при насыщении влагой из окружающей среды жидкость не создает таких же проблем, как в тормозах, где при интенсивных торможениях она может закипеть, остается риск коррозии. По мнению специалистов, в наших климатических условиях не будет лишним менять жидкость через 3-4 года.

По мере износа трущихся деталей сцепления изменяется момент включения сцепления. В автомобилях с обычными МКП это изменение компенсируется водителем интуитивно. В программе работы электронного блока управления Easytronic предусмотрена самоадаптация к изменению точки схватывания сцепления. Специалисты уверяют, что полностью полагаться на самоадаптацию не следует. Принудительная адаптация с помощью оборудования СТО позволяет увеличить срок службы сцепления. Проводить адаптацию желательно не реже чем через 15 тыс. км.

Несмотря на это, сцепление называется едва ли не самым беспокойным местом Easytronic. Его долговечность зависит от того, где преимущественно эксплуатируется автомобиль, в городе или на трассе, а также от манеры езды водителя и соблюдения им правил, изложенных в упомянутой выше инструкции по эксплуатации. Но даже при самом благоприятном раскладе можно ожидать, что сцепление потребует ремонта до пробега 90-100 тыс. км. Меньший срок службы по сравнению со сцеплением, работающим в паре с обычной МКП, объясняется, по всей видимости, настройкой “робота” на максимально плавное переключение передач без каких-либо рывков, из-за чего ведущий, ведомый и нажимной диски сцепления дольше работают с проскальзыванием и трутся друг о друга.

Срок службы щеток электромотора актуатора специалисты оценивают в 100-150 тыс. км.

Помимо сцепления и актуатора на Easytronic первых лет выпуска немало проблем создавали сбои в программном обеспечении блока управления, что требовало его перепрошивки. Это слабые места Easytronic, но возможны и другие поломки, в том числе и кажущиеся нелепыми, с точки зрения владельцев автомобилей с МКП с ручным переключением передач. В частности, специалисты указывают, что неисправные стоп-сигналы могут временно, пока проблема не будет устранена, вывести Easytronic из строя.

Компьютерная диагностика предполагает определение неисправностей за счет подключения к автомобилю внешнего диагностического оборудования и последующего считывания и расшифровки кодов неисправностей (ошибок), которые благодаря наличию систем самодиагностики были сохранены в памяти электронных блоков управления теми или иными узлами и агрегатами. В случае Easytronic сигналом для проведения компьютерной диагностики является загорание соответствующих индикаторов на приборном щитке автомобиля. Об этом также можно узнать из инструкции по эксплуатации Zafira. Определить остаточную толщину диска сцепления в миллиметрах с помощью компьютерной диагностики невозможно.

“>

в чем разница и на что обращать внимание

Режимы работы

Конструкция вариатора автомата и коробка передач робот для многих остается непонятной. Данное устройство работает на принципах механики. Однако при желании пользователя его можно переключать на автоматизацию. После того как человек перейдет в соответствующий режим, электронный блок будет заблокирован. Последний сам станет анализировать алгоритм работы. Водителю нужно лишь нажимать на педаль газа и следить за тем, что происходит на дороге. Довольно часто в пробках, судя по отзывам, коробка передач робот становится незаменимой. Если режим ручной, то водителю будет позволено самостоятельно переключать передачи с пониженной на повышенную, и наоборот. Управление можно осуществлять при помощи обычного рычага коробки передач.

АКПП

Общий вид АКПП

Основу автоматической трансмиссии составляют гидротрансформатор, система управления и непосредственно сама планетарная КПП с набором фрикционов и шестерен. Такая конструкция автомата позволяет ему самостоятельно переключать скорости в зависимости от оборотов двигателя, нагрузки и режима движения. Участие водителя здесь не требуется.

Автомат устанавливается на легковых и грузовых автомобилях, применим он также и в автобусах. Главная передача и дифференциал дополняют конструкцию АКПП в случае ее установки на переднеприводную машину.

Плюсы и минусы автоматической КПП

Автоматическая коробка передач обладает как преимуществами, так и недостатками:

Преимущества АКПП Недостатки АКПП
1. Плавное движение и разгон 1. Дорогостоящие обслуживание и ремонт
2. Комфорт водителя и пассажиров 2. Низкий КПД
3. Простота управления автомобилем 3. Более высокий расход топлива
4. Отсутствие необходимости в периодической замене сцепления 4. Высокая стоимость

Подбор трансмиссионного масла для АКПП FORD

Многие автолюбители сталкиваются с проблемой подбора трансмиссионного масла. При смене трансмиссионной жидкости настоятельно рекомендуется использовать марку масла, рекомендованную производителем. Автомобили Ford Focus в этом отношении достаточно капризны – неправильно подобранная жидкость повлечет поломку всей коробки. В вопросе выбора масла для АКПП Powershiftэкономия неуместна, оптимальным вариантом станет трансмиссионная жидкость сертификации WSS-M2C936-A. Допускается использование следующих масел:

Castrol Transmax Dual; Liqui Moly Doppelkupplungsgetriebe-Oil 8100; Valvoline MaxLife DCT; Motul Multi DCTF.

Эти аналоги имеют подходящий уровень вязкости и набор синтетических добавок.

Кроме масла, понадобятся следующие материалы:

  • Масляный фильтр;
  • Кольца-уплотнители;
  • Щетка по металлу;
  • Средство для обезжиривания поверхности;
  • Шлицевая и крестовая отвертки;
  • Емкость для отработанного масла.

Дополнительно нужно запастись подходящей ветошью. Процесс замены масла – достаточно грязная работа.

Недостатки

Что такое коробка автомат робот, мы уже рассмотрели, также обсудили преимущества машины, работающей на таком устройстве. Однако оно имеет и свои недостатки. Следует узнать, какие. Например, главным минусом считается скорость переключения передач. Из-за этого на машину может совершаться сильное давление, особенно если человек стоит в пробке. Зачастую автомобиль разгоняется при помощи рывков, что больше подходит для спортивной езды. Именно поэтому для всех любителей спокойного вождения производители такой коробки передач устанавливают специальный режим. И если с данной проблемой можно справиться, то безопасность езды по склонам на таком автомобиле является довольно актуальным вопросом.

Роботизированная коробка не получает постоянные сигналы от двигателя. Именно поэтому нередко она может отключиться, соответственно, машина будет со склона катиться вниз. Но, к счастью, судя по отзывам, мало кто попадал в такую ситуацию. В целом, учитывая все негативные стороны, данную коробку все равно можно назвать одной из самых лучших.

Как устроена роботизированная коробка передач

Даже те, кто прекрасно знают и понимают, что это такое плюс что представляет собой набирающая стремительно популярность роботизированная коробка передач, до конца не понятно как все устроено, и чем она отличается от «автомата». Ранее вкратце было сказано, что данное устройство самостоятельно отпускает сцепление, точно также, как бы это было при механике, но только выжимает его в таком случае водитель, и моментом включает передачу, осуществляется это посредством специального блока питания, отправляющего соответствующие команды 2-ум современным сервоприводам. Сам водитель и его манера езды для устройства автомобильной РКПП своими действиями формируют соответствующую информацию, на основе которой роботизированная КПП будет работать. Полностью управление роботом берет на себя специализированный электронный блок, работающий по определенному, заложенному специалистами алгоритму. Устройство имеет плюсы и минусы, но самый главный плюс робота в следующем: он в себе объединил такие вещи, как удобство и даже простоту эксплуатации «автомата» и ощутимая экономичность и проверенная надежность «механики», что значит: такая КПП непременно должна завоевать сердца автомобилистов.

Бывают такие моменты в эксплуатации автомобиля что вам нужен не один мастер а скажем сразу и электрик и ходовик, вам на помощь придет автосервис Сенатор полного цикла ремонта авто, вам там помогут отремонтировать сразу все возможные поломки в авто.

Специалисты уверяют, РКПП принадлежит к серии «автомат», по той причине, что когда хотя бы 1 из процессов в коробке автоматизировано, то он соответственно и относится к этой категории. Основой для робота послужила классическая механическая коробка, оснащенная электронным блоком, но по конструкции они в любом случае имеют свои отличия и специфику.

Продолжаем выяснять, что это такое «робот». Любая автоматическая трансмиссия имеет фрикционное сцепление. Как правило, установлен дисковое сцепление, или же целый пакет фрикционных дисков. На РКПП в более современном исполнении установлено 2 таких диска сцепления, и это как раз позволяет без какой-либо потери мощности своевременно и точно передачи переключать.

Самое главное, чем отличаются современные «роботы» — по отпуску сцепления, плюс по приводу переключения скоростей

Дополнительно важно отметить, что привод бывает исключительно электрическим и во 2-ом случае гидравлическим, других нет и быть не может. Каждый из указанных приводов имеет свои плюсы и минусы, которые очевидны каждому водителю индивидуально

Электрический мотор так сказать выполняет всю задачу в специальном электрическом приводе, а уже в гидравлическом, поставленную основную задачу выполняют гидравлические специальные цилиндры, выполняющие свою работу по поступающему к ним сигналу встроенных в систему электромагнитных клапанов.

В системе электрический привод имеет следующий плюс: он мало потребляет энергии, в то время как плюс гидравлического привода в системе – это высокая скорость при переключении скоростей.

Важно выяснить и какие недостатки встречаются у каждой из систем? Электрическая – слишком низкая скорость переключения, далее гидравлическая — это весьма высокая потребность в энергии, следовательно такие роботизированные коробки часто ставят на дорогостоящие автомобили, с блоком электрическим оснащают авто бюджетной категории. Когда получает соответствующий сигнал системный электронный блок от датчиков, то создается некий стиль переключения скоростей, и отправляет сразу же его системам, так сказать подчиняющимся ему, а они начинают работать по этой самой системе

Следует добавить, что электронный блок всегда и совместно работает с силовым агрегатом и системой ABS. Продолжим выяснять, что значит РКПП и какими качествами обладает

Когда получает соответствующий сигнал системный электронный блок от датчиков, то создается некий стиль переключения скоростей, и отправляет сразу же его системам, так сказать подчиняющимся ему, а они начинают работать по этой самой системе. Следует добавить, что электронный блок всегда и совместно работает с силовым агрегатом и системой ABS. Продолжим выяснять, что значит РКПП и какими качествами обладает.

Какую коробку лучше выбрать

Обе трансмиссии обеспечивают комфорт передвижения, простоту управления. Педаль сцепления отсутствует и в том и в другом варианте. Автопроизводители продолжают выпускать машины с различными видами коробок передач под разных потребителей. Однозначного ответа, что лучше, нет. Водитель делает выбор исходя из своих предпочтений.

С экономической точки зрения роботизированная коробка передач выигрывает перед автоматической. РКПП дешевле, а цена обслуживания и ремонта ниже. Кроме того, для робота требуется меньше масла, а за счет повышенного КПД расход топлива также меньше. Исходя из экономических соображений, автоэксперты сходятся во мнении, что за роботами и ДСГ будущее, т. к. потребители отдают предпочтение дешевым моделям.

С точки зрения надежности и автомат, и робот уступают механической коробке. РКПП стоит выбирать, если автомобиль будет передвигаться преимущественно по дорогам с качественным асфальтовым покрытием. Автомат признан автолюбителями в качестве наиболее предсказуемой системы переключения передач.

Роботизированную коробку можно переключить в ручной режим управления. Таким образом водитель сможет самостоятельно понизить или повысить передачу в режиме движения. На машинах с АКПП без типтроника такая возможность отсутствует.

Учитывая свои предпочтения, сравнительную характеристику и особенности трансмиссий, каждый автолюбитель сможет выбрать вид коробки переключения передач, который ему подходит.

Этапы замены масла в АКПП FORD FOCUS 3

Повышение цен на бензин в 2020 году в России, последние новости

Менять масло в акпп форд фокус 3 совсем не сложно, процедура проводится в несколько этапов. В специализированных сервисах для откачки масла используют особые насосы, обеспечивающее полный слив жидкости. Самостоятельная смена масла проводится в несколько этапов.

  • Перед началом процедуры рекомендуется прогреть машину в течение нескольких минут. Теплое масло более жидкое и быстрее вытекает.
  • Далее нужно поместить машину на подъемник или поднять при помощи домкрата. Также подойдет яма в гараже.
  • Демонтировать нижнюю защиту двигателя (картер) для доступа к сливным отверстиям.
  • Очистить рабочую поверхность от грязи металлической щеткой.
  • Так как коробка Powershift имеет двухкамерную конструкцию, пробок для слива тоже будет две. Нужно установить емкость и аккуратно открутить пробки шестигранником. Желательно сливать отработанную жидкость из камер по очереди – горячее масло может попасть на кожу и вызвать ожог.

Пока стекает трансмиссионная жидкость, можно поменять масляный фильтр. На форд фокус он расположен левее корпуса коробки.

  • После того как масло полностью стечет, нужно обезжирить пробки специальной жидкостью и покрыть их слоем герметика, после чего аккуратно вкрутить их на место и хорошо затянуть.
  • Далее можно заливать новое масло. Для этого откручиваются две пробки – заливного отверстия (находится в верхней части АКПП) и контрольного (рядом со сливными отверстиями). В процессе заливки нужно следить за контрольным отверстием – процесс будет завершен, когда из него потечет свежее масло.
  • После этого автомобиль должен поработать 10-15 минут, чтобы масло равномерно распределилось внутри коробки. После этого нужно проверить уровень масла, при необходимости долить небольшое количество.

Преимущества своевременной замены масла в АКПП

Своевременная замена масла в powershift не только продлит срок службы автомобиля в целом, но и обеспечит ряд очевидных преимуществ:

  • Снизится степень износа фрикционных дисков и шестерней;
  • Работа АКПП станет практически бесшумной;
  • Будет обеспечен высокий КПД, передача крутящего момента будет проходить с минимальным сопротивлением;
  • Снизится вероятность поломки планетарного механизма;
  • Будет сохранена максимальная мощность двигателя.

Замена масла в АКПП – FORD – процесс несложный и относительно недорогой. Проводить процедуру желательно в специализированном сервисном центре, однако стоимость такой услуги будет достаточно велика. Заменить масло вполне можно и самостоятельно – это поможет сэкономить средства и продлить срок службы автомобиля. Главное правило – следить за уровнем и состоянием трансмиссионной жидкости, чтобы не пропустить появление тревожных симптомов. Пренебрежение может стоить дорого – ремонт АКПП Powershift выльется в круглую сумму. Проявите немного внимания к своему автомобилю, это наверняка поможет избежать дорогостоящего ремонта в будущем.

Коробка передач DSG – что это такое?

DSG (Direct Shift Gearbox – коробка передач с синхронизированным переключением) является эволюционным продолжением роботизированных КПП. Еще её называют преселективной трансмиссией – это второе поколение “роботов”.

Такие коробки на сегодняшний день являются наиболее совершенными. Они оснащаются сразу двумя дисками сцеплениями – один переключает чётные передачи, а второй – нечётные. По сути, это две коробки передач в одном корпусе.

Изюминка коробки DSG заключается в том, что в ней постоянно включены две передачи: во время движения сомкнут лишь один из 2-х дисков сцепления, а второй находится в постоянной готовности, и включает свою передачу сразу же, как только размыкается первый диск. Благодаря такой схеме, переключения происходят практически мгновенно, а плавность работы сравнима с вариатором.

Но даже у такой, казалось бы, идеальной КПП как DSG есть свои недостатки. Конструкция преселективных трансмиссий чрезвычайно сложна. Всё это приводит к тому, что ее обслуживание никак нельзя назвать дешевым.

Кроме того, ремонтировать коробки DSG часто не берутся даже крупные СТО. Да и их ремонт, в большинстве случаев, просто невозможен. Поэтому при поломке зачастую приходится менять всю преселективную трансмиссию в сборе, и лишь иногда можно ограничиться заменой электронного блока управления.

Также в список недостатков коробок передач DSG можно занести и перегрев сцеплений после долгой езды, в результате чего со временем при переключениях появляются толчки.

Учитывая все вышеперечисленное, мы считаем, что преселективные трансмиссии, несмотря на всю их технологичность, еще достаточно “сырые”, слишком дорогие и неремонтопригодные.

Признаки неисправности

Отзывы о коробке передач робот мы уже обсудили, далее нужно рассказать о том, в каких местах может ломаться данный прибор. Чаще всего перед глобальным ремонтом человек может заметить, что коробка начинает немножечко чудить, то есть переключаться на нейтральное положение. Как правило, такие симптомы появляются на восьмой год работы или же если человек имеет пробег в 200 тыс. км. Такая беда может случаться при работе на всех режимах коробки передач.

Иногда может проявляться такой симптом, как рывки при трогании с места. Зачастую, если такое появится на автомобилях Nissan и «Тойота», то придется менять ведомый диск сцепления. На 100% точно причину неисправности могут понять специалисты. По отзывам профессионалов и обычных водителей известно, что чаще всего ломается сцепление. Исключением нужно назвать автомобиль Toyota. В его случае робот приходится ремонтировать посредством замены на новый механизм актуатора. Также неисправности могут появляться из-за износа подшипника. Тогда придется покупать практически все детали сцепления, а иногда даже менять весь корпус. Как бы там ни было, если отремонтировать коробку передач, то машина сможет еще продержаться на ходу до 200 тыс. км.

В чем отличие гидравлики от вариатора

Вариаторы представляют собой отдельное направление. Они не считаются КПП хотя бы потому, что передач как таковых нет. Вариатор представляет собой конструкцию, позволяющую автомобилю осуществлять непрерывный перенос крутящего момента на колеса, что обеспечивает плавный набор скорости.

Отличие вариатора от робота и автомата заключается в конструкции:

  1. Состоит из ведущего и ведомого шкивов, расположенных друг напротив друга и связанных металлическим ремнем.
  2. Смена передачи осуществляется за счет раздвижения и сдвижения шкивов. Когда они максимально раздвинуты, то это то же, что первая передача, когда сдвинуты, то пятая или даже выше.

Такой бесступенчатый вариатор имеет преимущества и недостатки. В первом случае речь идет о таких вещах, как экономичный режим работы и отсутствие лишних нагрузок. Но при динамичном разгоне двигатель начинает работать шумно, с монотонным гудением. Хотя качественные вариаторы уже работают так же, как классические автоматы, и даже еще экономичнее.

К числу недостатков следует отнести и то, что устройства не работают на пиковых нагрузках, при этом автомобиль с такой трансмиссией требует бережливого обслуживания.

Кроме того, приспособление не подходит для условий, в которых зимой машина долго пробуксовывает в снегу, так что для регионов с суровым климатом это плохой вариант.

Нужен ли прогрев коробки?

Переходим к рассмотрению вопроса как ездить на роботе в особенностях эксплуатации. Многих волнует, требуется ли прогревать РКПП зимой? По сути, робот не нуждается в прогреве, но ну думаем это лишним, не будет. Потому что во время застоя масло в коробке стекает вниз и под действием мороза густеет. Чтобы его прогреть для нормального функционирования следует просто постоять несколько минут с заведенным двигателем, в это время селектор переводить не требуется. Затем трогаться с места стоит плавно, двигаясь равномерно без рывков с минимальными оборотами необходимо проехать где-то километр.

Несколько полезных советов:

  • в зимнее время года также не следует буксовать – это приведет к декалибровке исполнительной системы;
  • не попадайте в снежные засады, можно застрять;
  • берите шипованную резину, потому что липучки вас подведут;
  • оставляйте ночевать авто на скорости «Е» с выключенным двигателем;
  • если покрытие дорожного полотна плохое, трогайтесь не газуя со второй передачи. E->M и «+».

    Устройство Роботизированной коробки передач (РКПП)

Электронно-пневматическая система переключения передач (EPS)

Для облегчения переключения передач и вы­бора правильной передачи на грузовых ав­томобилях специалистами Mercedes-Benz была разработана система EPS (Elektronisch Pneumatische Schaltung). Она используется в 16-ступенчатых коробках передач, представляю­щих собой блок из четырех основных передач с подключенными передним и задним делителем. Конкуренты тоже не дремали, и сегодня автомати­зированные механические коробки передач есть в арсенале у всех производителей автомобилей промышленного назначения. Среди них такие из­вестные компании, как Scania (Opticruise) и Volvo (i-Shift). Iveco, MAN и Renault делают ставку на коробки передач производства ZF (Zahnradfabrik Friedrichshafen) — AS-Tronic. Эта коробка пере­дач работает без синхронизации, а синхронное вращение валов обеспечивается исключительно электронным блоком двигателя.

На рисунке 58 «Схематическое изображение электронно-пневматической системы переключения передач EPS»  наглядно показано, какие агрегаты относятся к системе EPS.

Процесс переключения передач

Блок управления анализирует входные дан­ные, такие, как команды на переключение пере­дач, частота вращения вторичного вала коробки передач, положение рычага переключения пере­дач. После этого блок управления активизирует соответствующие электромагнитные клапаны с помощью рабочих цилиндров, выполняющих переключения в основном пневматическим спо­собом. При переключении на более высшую или более низшую передачу переключение выполня­ется только на одном уровне (по одному ходу ры­чага переключения) и только при нажатой педали сцепления. Как правило, рычаг переключения передач в электронно-пневматической системе всегда находится в среднем положении, даже при включенной передаче. Чтобы выполнить пере­ключение на более высшую или более низшую передачу, необходимо при нажатой педали сце­пления переместить рычаг переключения пере­дач вперед или назад. При перемещении рычага влево включается нейтральное положение. Рычаг переключения передач должен сначала двигаться в соответствующем направлении до возникнове­ния ощутимого сопротивления. Когда сопротив­ление возрастает настолько, что рычаг не может двигаться дальше, это означает, что передача включена. После этого можно отпустить педаль сцепления и рычаг переключения передач. Номер включенной передачи отображается на дисплее. Если при переключении на более низшую пере­дачу раздается предупреждающий звуковой сиг­нал, передача не переключается, чтобы избежать превышения максимально допустимой частоты вращения коленчатого вала двигателя.

На рычаге переключения передач, кроме двух­позиционного переключателя групп переднего делителя, находится так называемая функцио­нальная кнопка. Если при переключении на более высшую или более низшую передачу одновремен­но нажать на эту кнопку, система «перепрыгнет» через одну передачу. При включении передачи за­днего хода (что возможно только из нейтрального положения на стоящем автомобиле), необходимо в любом случае нажать функциональную кнопку. В случае включения передачи из нейтрально­го положения во время движения, электронный блок сам выберет передачу, соответствующую скорости движения или частоте вращения ко­ленчатого вала двигателя. Переключение групп переднего делителя осуществляется с помощью двухпозиционного переключателя («медленная группа» (L)/«быстрая группа» (S)) через сцепле­ние, которое необходимо выжать тотчас после нажатия на переключатель. Кроме этого, преду­смотрен аварийный выключатель (вращающийся регулятор). В случае отказа электронного блока с помощью пневматического привода можно при­нудительно выбрать нейтральное положение ры­чага, включить вторую или четвертую передачи, а также передачу заднего хода.

РЕКОМЕНДУЮ ЕЩЁ ПОЧИТАТЬ:

Устройство

Какая коробка передач лучше, автомат или робот, мы рассмотрим чуть позже, для начала нам нужно узнать устройство нового изобретения. Автоматизированная коробка передач получила сцепление фрикционного типа. Таковым является пакет дисков,ъ либо же встроенный отдельный механизм. Наиболее надежной и долговечной можно назвать конструкцию, которая получила двойное сцепление. Volkswagen Golf стал первым в мире автомобилем, который был оснащен роботизированной коробкой передач. Отзывы о работе устройства были довольно хорошими, все отмечали неплохую реакцию со стороны электроники, а также идеальную функциональность при разгоне. При этом поток мощности не разрывался. Это достигается при помощи использования двойного сцепления. При этом переключение скоростей занимает не более 1 секунды. При работе на российских дорогах, к сожалению, срок эксплуатации подобной коробки передач сокращается как минимум вдвое.

Особенности вождения с роботизированной коробкой

Поскольку робот является компромиссным вариантом конструкции, следует учитывать некоторые особенности управления автомобилем. Например, роботизированный агрегат не всегда корректно переключает скорости, что приводит к падению интенсивности разгона. При резком нажатии на педаль газа передачи переключаются вниз с запаздыванием. Эту особенность следует учитывать при совершении обгона на трассе, особенно с выездом на полосу встречного движения.

Требуется ли прогрев

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

При прогреве двигателя не требуется устанавливать селектор коробки в различные положения по аналогии с гидромеханическими агрегатами. После начала движения рекомендуют проехать 1-2 км на пониженной скорости, чтобы снизить нагрузки на трущиеся поверхности. Поскольку картер коробки находится на удалении от силового агрегата, нагрев масла в трансмиссии происходит через 10-15 км пути.

Начало движения на подъем его преодоление спуск

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

Для снижения отката автомашины водителю необходимо поймать момент включения сцепления и одновременно отпустить рычаг ручного тормоза. Перед началом эксплуатации автомобиля рекомендуют выполнить несколько пробных попыток старта на горке, чтобы понять момент начала работы сцепления. В зимнее время коробка переключается в режим ручного выбора ступени, что снижает пробуксовку в начале движения. После разгона скорости переключаются принудительно или селектор переводится в положение автоматической работы.

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

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

Остановка и парковка

Автомобиль с роботизированным агрегатом останавливается при помощи штатных тормозов. Затем водитель устанавливает рычаг коробки в нейтральное положение и включает стояночный тормоз. Педаль тормоза отпускается, водитель может заглушить двигатель и вынуть ключ из замка. При остановках, например, на светофоре, допускается оставлять селектор в положении движения вперед. При длительной стоянке необходимо перевести рычаг в нейтральную позицию, поскольку в выжатом положении сцепление изнашивается.

Другие режимы

Роботизированные коробки передач поддерживают дополнительные режимы работы:

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

больших коробочных роботов — TechCrunch

Итак, позвольте мне заранее сказать, что существует множество вертикалей робототехники, которые заслуживают внимания. Но на данный момент все, кажется, сосредоточены на выполнении заказов на складе. Это понятно, конечно. Прямо сейчас это Amazon против всего мира, и гигант розничной торговли, безусловно, имеет преимущество перед большей частью мира в области робототехники — вопросы, связанные с человеческим трудом, — это совершенно другой разговор (хотя я также рад этому).

Я разговаривал с несколькими руководителями ведущих робототехнических компаний, и все они говорили примерно одно и то же: как им оставаться конкурентоспособными с Amazon? Есть ответ на этот вопрос, полный экзистенциального ужаса, который я не хотел бы дать в обзоре робототехники в четверг утром, поэтому я просто скажу, что, к лучшему или к худшему, самый простой ответ — это автоматизация.

В конце концов, есть причина, по которой последний робот Boston Dynamics предназначен для склада.Это может быть второй коммерчески доступный робот компании, когда он появится этим летом, но во многих отношениях это первый специально созданный робот BD. В конце концов, Spot был прямым результатом исследований четвероногих роботов, которые в основном восходят к основанию компании. Компания регулярно описывает Spot как платформу, и приложения настолько разнообразны, как и следовало ожидать.

Авторы изображений: Boston Dynamics

Stretch произошел от Handle, который произошел от Atlas, но робот был создан с одной очень конкретной целью: перемещение ящиков.Конечно, это означает многое в условиях склада, и в будущем Boston Dynamics доберется до многих из них. Однако на данный момент это в основном означает разгрузку грузовиков и сборку заказов на поддонах. Это, очевидно, огромный растущий рынок, поэтому будет интересно посмотреть, как масштабируется такая организация, как Boston Dynamics, особенно если / когда сделка с Hyundai состоится.

Некоторые рейзы, заслуживающие упоминания в этой категории. Я упоминал ранее, что в Китае стоит обратить внимание на роботов-исполнителей, и на этой неделе пекинская компания ForwardX Robotics произвела большой фурор, подняв 63 миллиона долларов.Во главе с CDH, Eastern Bell и Dohold Capital компания Series B расширяет свой рост в США и Китае, а также выходит на дополнительные рынки, включая Японию, Великобританию и Германию.

Вот основатель/генеральный директор Николас Чи на связи:

Наши клиенты из складской и производственной отраслей обращаются к нам, чтобы трансформировать свои операции и помочь им выйти на новый уровень эффективности, который ранее был недостижим. Гибкая платформа автоматизации ForwardX Robotics позволяет объектам цепочки поставок повышать производительность труда, снижать давление растущей стоимости рабочей силы и быстро и эффективно адаптироваться к изменениям на рынке.

Авторы изображений: Ambi Robotics

Был приличный снаряд для Ambi Robotics, который также использует возможность выхода из скрытности. Основанная профессором Калифорнийского университета в Беркли (и частым гостем TC Sessions: Robotics) Кеном Голдбергом, компания объявила о стартовом капитале в размере 6,1 миллиона долларов. Стартап специализируется на робототехнике выбора и размещения, начиная с пары машин: AmbiSort и AmbiKit. У Голдберга довольно преданные поклонники в этой категории, так что это определенно стоит посмотреть.

Авторы изображений: Skycatch

На этой неделе мы сообщили о привлечении Skycatch 25 миллионов долларов. За прошедшие годы мы несколько раз освещали запуск дронов. В то время как бесчисленное количество компаний в настоящее время прилагают огромные усилия, чтобы заставить дроны работать в реальном мире, Skycatch фактически воплотил теорию в практику. Его дроны для создания 3D-изображений уже развернуты на тысячах объектов по всему миру.

Говоря о фактическом развертывании роботов в реальном мире, категория доставки неплохо справляется с этой задачей.Поскольку COVID-19 по-прежнему является серьезной проблемой в большей части страны и мира, сейчас самое подходящее время, чтобы начать тестирование этой системы.

Авторы изображений: REEF Technologies

Конечно, технология не находится в реальной опасности полной замены курьеров в ближайшее время, но мы видим, что ряд компаний и городов довольно агрессивно относятся к тестированию. Вы можете добавить Карткен в этот список. Компания, основанная бывшими инженерами Google, начала испытания в Майами — городе, как мне сказали, с бесчисленными хриплыми мыслями и по крайней мере одной песней Уилла Смита.

Кредиты изображений: Тойота

У

Нуро, тем временем, было очень мало проблем с возбуждением, событие без поддержки Свежего Принца. Стартап по доставке объявил о крупной серии C в размере 500 миллионов долларов еще в ноябре. Более подробная информация об этом раунде появится на этой неделе, поскольку компания Woven Capital, основанная на Toyota, объявляет, что она была частью раунда. Глава фонда по инвестициям и приобретениям Джордж Келлерман рассказывает TechCrunch:

Nuro был хорошей отправной точкой, потому что большая часть работы, которую мы делаем, действительно сосредоточена на разработке автономных пассажирских транспортных средств, так что это способ для нас учиться и развиваться через партнера, который сфокусирован на лазере. доставка местных товаров.У них есть много возможностей учиться у них и, возможно, со временем сотрудничать и помогать им расширяться по всему миру.

Ни один человек не может сравниться с этим высокоскоростным роботом-разгрузчиком коробок, названным в честь огурца

роботов . Мы ценим роботов за их способность чувствовать, что происходит вокруг них, принимать решения на основе этой информации, а затем предпринимать полезные действия без нашего участия.В прошлом роботы принимали решения по четко структурированным правилам: если вы это чувствуете, делайте то. В структурированных средах, таких как фабрики, это работает достаточно хорошо. Но в хаотических, незнакомых или плохо определенных условиях опора на правила делает роботов общеизвестно плохими в работе с чем-либо, что нельзя было точно предсказать и спланировать заранее.

RoMan, наряду с многими другими роботами, включая домашние пылесосы , дроны и автономные автомобили, справляется с проблемами полуструктурированных сред с помощью искусственных нейронных сетей — вычислительного подхода, который приблизительно имитирует структуру нейронов в биологическом мозге.Около десяти лет назад искусственные нейронные сети начали применяться к широкому спектру полуструктурированных данных, интерпретация которых ранее была очень сложной для компьютеров, выполняющих программирование на основе правил (обычно называемое символическим рассуждением). Вместо того, чтобы распознавать определенные структуры данных, искусственная нейронная сеть способна распознавать шаблоны данных, идентифицируя новые данные, которые похожи (но не идентичны) на данные, с которыми сеть сталкивалась ранее. Действительно, часть привлекательности искусственных нейронных сетей заключается в том, что они обучаются на примере, позволяя сети поглощать аннотированные данные и изучать свою собственную систему распознавания образов.Для нейронных сетей с несколькими уровнями абстракции этот метод называется глубоким обучением.

Несмотря на то, что люди обычно участвуют в процессе обучения, и хотя искусственные нейронные сети были вдохновлены нейронными сетями в человеческом мозгу, тип распознавания образов, который делает система глубокого обучения, фундаментально отличается от того, как люди видят мир. Часто почти невозможно понять взаимосвязь между вводом данных в систему и интерпретацией данных, которые система выводит.И это различие — непрозрачность «черного ящика» глубокого обучения — создает потенциальную проблему для таких роботов, как RoMan, и для армейской исследовательской лаборатории.

В хаотических, незнакомых или плохо определенных условиях опора на правила делает роботов общеизвестно плохими в работе с чем-либо, что нельзя было точно предсказать и спланировать заранее.

Эта непрозрачность означает, что роботы, использующие глубокое обучение, должны использоваться осторожно. Система глубокого обучения хорошо распознает шаблоны, но ей не хватает понимания мира, которое человек обычно использует для принятия решений, поэтому такие системы работают лучше всего, когда их приложения четко определены и узки по объему.«Когда у вас есть хорошо структурированные входы и выходы, и вы можете инкапсулировать свою проблему в такого рода отношениях, я думаю, что глубокое обучение работает очень хорошо», — говорит Том Ховард, который руководит Лабораторией робототехники и искусственного интеллекта Рочестерского университета и разработал алгоритмы взаимодействия на естественном языке для RoMan и других наземных роботов. «Вопрос при программировании интеллектуального робота заключается в том, какого практического размера существуют эти строительные блоки для глубокого обучения?» Ховард объясняет, что когда вы применяете глубокое обучение к проблемам более высокого уровня, количество возможных входных данных становится очень большим, и решение проблем такого масштаба может быть сложным.И потенциальные последствия неожиданного или необъяснимого поведения гораздо значительнее, когда это поведение проявляется через 170-килограммового двурукого военного робота.

Через пару минут РоМан не шевелился — он все еще сидит, размышляя о ветке дерева, воздев руки, как богомол. В течение последних 10 лет альянс Robotics Collaborative Technology Alliance (RCTA) Армейской исследовательской лаборатории работал с робототехниками из Университета Карнеги-Меллона, Университета штата Флорида, General Dynamics Land Systems, JPL, MIT, QinetiQ North America, Университета Центральной Флориды. , Пенсильванский университет и другие ведущие исследовательские институты для разработки автономных роботов для использования в будущих наземных боевых машинах.RoMan является частью этого процесса.

Задача «расчистить путь», которую медленно обдумывает Роман, сложна для робота, потому что задача настолько абстрактна. Роман должен идентифицировать объекты, которые могут блокировать путь, рассуждать о физических свойствах этих объектов, выяснять, как их схватить и какую технику манипуляции лучше всего применить (например, толкать, тянуть или поднимать), а затем Сделай это. Это много шагов и много неизвестного для робота с ограниченным пониманием мира.

Именно этим ограниченным пониманием роботы ARL начинают отличаться от других роботов, которые полагаются на глубокое обучение, говорит Итан Стамп, главный научный сотрудник программы AI for Maneuver and Mobility в ARL. «Армия может быть призвана действовать практически в любой точке мира. У нас нет механизма для сбора данных во всех различных сферах, в которых мы могли бы действовать. Нас могут отправить в какой-нибудь неведомый лес по другую сторону мира, но от нас ожидают, что мы будем работать так же хорошо, как и у себя на заднем дворе», — говорит он.Большинство систем глубокого обучения надежно функционируют только в тех областях и средах, в которых они были обучены. Даже если доменом является что-то вроде «каждой проезжей дороги в Сан-Франциско», робот справится, потому что это уже собранный набор данных. Но, говорит Стамп, это не вариант для военных. Если армейская система глубокого обучения работает плохо, они не могут просто решить проблему, собрав больше данных.

Роботы ARL также должны хорошо понимать, что они делают.«В стандартном оперативном приказе для миссии у вас есть цели, ограничения, абзац о намерениях командира — по сути, описание цели миссии — который предоставляет контекстную информацию, которую люди могут интерпретировать, и дает им структуру, когда им нужно принимать решения и когда им нужно импровизировать», — объясняет Стамп. Другими словами, Роману может потребоваться расчистить путь быстро или тихо, в зависимости от более широких целей миссии. Это большая просьба даже для самого продвинутого робота.«Я не могу придумать подход глубокого обучения, который мог бы работать с такого рода информацией», — говорит Стамп.

Пока смотрю, RoMan сбрасывается для второй попытки удаления ветки. Подход ARL к автономии является модульным, при котором глубокое обучение сочетается с другими методами, а робот помогает ARL выяснить, какие задачи подходят для каких методов. На данный момент RoMan тестирует два разных способа идентификации объектов по данным 3D-датчиков: подход UPenn основан на глубоком обучении, а Carnegie Mellon использует метод, называемый восприятием через поиск, который опирается на более традиционную базу данных 3D-моделей.Восприятие через поиск работает только в том случае, если вы точно знаете, какие объекты вы ищете заранее, но обучение происходит намного быстрее, поскольку вам нужна только одна модель для каждого объекта. Это также может быть более точным, когда восприятие объекта затруднено, например, если объект частично скрыт или перевернут. ARL тестирует эти стратегии, чтобы определить, какая из них наиболее универсальна и эффективна, позволяя им работать одновременно и конкурировать друг с другом.

Восприятие — это одна из вещей, в которых глубокое обучение стремится преуспеть.«Сообщество специалистов по компьютерному зрению добилось невероятного прогресса, используя для этого глубокое обучение», — говорит Мэгги Вигнесс , ученый-компьютерщик из ARL. «У нас был хороший успех с некоторыми из этих моделей, которые были обучены в одной среде, обобщающей для новой среды, и мы намерены продолжать использовать глубокое обучение для таких задач, потому что это современное состояние».

Модульный подход ARL может сочетать несколько методов таким образом, чтобы максимально использовать их сильные стороны.Например, система восприятия, которая использует зрение на основе глубокого обучения для классификации местности, может работать вместе с системой автономного вождения, основанной на подходе, называемом обратным обучением с подкреплением, где модель может быть быстро создана или усовершенствована на основе наблюдений за людьми-солдатами. Традиционное обучение с подкреплением оптимизирует решение, основанное на установленных функциях вознаграждения, и часто применяется, когда вы не уверены, как выглядит оптимальное поведение. Это меньше беспокоит армию, которая, как правило, может предположить, что хорошо обученные люди будут поблизости, чтобы показать роботу, как правильно действовать.«Когда мы внедряем этих роботов, все может измениться очень быстро», — говорит Вигнесс. «Поэтому нам нужна была техника, в которой солдат мог бы вмешаться, и, имея всего несколько примеров от пользователя в полевых условиях, мы могли бы обновить систему, если нам нужно новое поведение». По ее словам, метод глубокого обучения потребует «гораздо больше данных и времени».

Глубокое обучение борется не только с проблемами дефицита данных и быстрой адаптацией. Есть также вопросы надежности, объяснимости и безопасности.«Эти вопросы не уникальны для вооруженных сил, — говорит Стамп, — но они особенно важны, когда мы говорим о системах, которые могут быть летальными». Чтобы было ясно, ARL в настоящее время не работает над смертоносными автономными системами оружия, но лаборатория помогает заложить основу для автономных систем в вооруженных силах США в более широком смысле, что означает рассмотрение способов, которыми такие системы могут использоваться в будущем.

Требования глубокой сети в значительной степени не соответствуют требованиям армейской миссии, и это проблема.

Безопасность является очевидным приоритетом, но, по словам Стампа, не существует четкого способа сделать систему глубокого обучения надежно безопасной. «Выполнение глубокого обучения с ограничениями безопасности — это крупная исследовательская работа. Добавить эти ограничения в систему сложно, потому что вы не знаете, откуда взялись ограничения, уже существующие в системе. Поэтому, когда миссия меняется или меняется контекст, с этим трудно справиться. Это даже не вопрос данных, это вопрос архитектуры». Модульная архитектура ARL, будь то модуль восприятия, использующий глубокое обучение, или модуль автономного вождения, использующий обратное обучение с подкреплением, или что-то еще, может стать частью более широкой автономной системы, которая включает в себя виды безопасности и адаптивности, которые требуются военным.Другие модули в системе могут работать на более высоком уровне, используя другие методы, которые более поддаются проверке или объяснению и которые могут вмешиваться для защиты всей системы от неблагоприятного непредсказуемого поведения. «Если поступает другая информация и меняет то, что нам нужно делать, возникает иерархия», — говорит Стамп. «Все происходит рациональным образом».

Николас Рой , который возглавляет группу Robust Robotics Group в Массачусетском технологическом институте и называет себя «несколько бунтовщиком» из-за своего скептицизма в отношении некоторых заявлений о силе глубокого обучения, согласен с робототехниками ARL, что подходы глубокого обучения часто не могут справиться с проблемами, к которым должна быть готова армия.«Армия всегда входит в новую среду, и противник всегда будет пытаться изменить среду, чтобы процесс обучения, через который прошли роботы, просто не соответствовал тому, что они видят», — говорит Рой. «Таким образом, требования глубокой сети в значительной степени не соответствуют требованиям армейской миссии, и это проблема».

Рой, работавший над абстрактными рассуждениями для наземных роботов в рамках RCTA, подчеркивает, что глубокое обучение является полезной технологией применительно к задачам с четкими функциональными отношениями, но когда вы начинаете рассматривать абстрактные понятия, неясно, является ли глубокое обучение полезным. жизнеспособный подход.«Мне очень интересно выяснить, как можно объединить нейронные сети и глубокое обучение таким образом, чтобы поддерживать рассуждения более высокого уровня», — говорит Рой. «Я думаю, что все сводится к идее объединения нескольких низкоуровневых нейронных сетей для выражения концепций более высокого уровня, и я не верю, что мы пока понимаем, как это сделать». Рой приводит пример использования двух отдельных нейронных сетей: одна для обнаружения объектов, являющихся автомобилями, а другая — для обнаружения объектов красного цвета. Объединить эти две сети в одну большую сеть, обнаруживающую красные автомобили, сложнее, чем если бы вы использовали символическую систему рассуждений, основанную на структурированных правилах с логическими связями.«Многие люди работают над этим, но я не видел реального успеха, который приводил бы к абстрактным рассуждениям такого рода».

В обозримом будущем ARL гарантирует безопасность и надежность своих автономных систем, оставляя людей как для рассуждений на более высоком уровне, так и для случайных советов на низком уровне. Люди могут не всегда быть в курсе событий, но идея состоит в том, что люди и роботы более эффективны, когда работают вместе в команде. Когда в 2009 году начался последний этап программы Robotics Collaborative Technology Alliance, говорит Стамп, «у нас уже было много лет работы в Ираке и Афганистане, где роботы часто использовались в качестве инструментов.Мы пытались выяснить, что мы можем сделать, чтобы превратить роботов из инструментов в больше похожих на товарищей по команде».

Роман получает небольшую помощь, когда человек-надзиратель указывает на область ветки, где хватание может быть наиболее эффективным. У робота нет никаких фундаментальных знаний о том, что такое ветка дерева на самом деле, и это отсутствие знаний о мире (то, что мы считаем здравым смыслом) является фундаментальной проблемой автономных систем всех видов. Наличие человека, использующего наш обширный опыт в небольшом количестве руководств, может значительно облегчить работу Романа.И действительно, на этот раз Роману удается успешно ухватиться за ветку и с шумом протащить ее через комнату.

Превратить робота в хорошего товарища по команде может быть сложно, потому что может быть сложно найти нужное количество автономии. Слишком мало, и для управления одним роботом потребуется большая часть или все внимание одного человека, что может быть уместно в особых ситуациях, таких как обезвреживание взрывоопасных предметов, но в остальном неэффективно. Слишком много автономии, и у вас начнутся проблемы с доверием, безопасностью и объяснимостью.

«Я думаю, что уровень, который мы здесь ищем, — это роботы для работы на уровне рабочих собак», — объясняет Стамп. «Они точно понимают, что нам нужно от них делать в ограниченных обстоятельствах, у них есть небольшая гибкость и творческий подход, если они сталкиваются с новыми обстоятельствами, но мы не ожидаем от них творческого подхода к решению проблем. И если им нужна помощь , они отступают на нас».

RoMan вряд ли окажется в полевых условиях на миссии в ближайшее время, даже в составе команды с людьми.Это очень исследовательская платформа. Но программное обеспечение, разрабатываемое для RoMan и других роботов в ARL, под названием Adaptive Planner Parameter Learning (APPL) , вероятно, будет использоваться сначала в автономном вождении, а затем в более сложных роботизированных системах, которые могут включать мобильные манипуляторы, такие как RoMan. APPL сочетает в себе различные методы машинного обучения (включая обучение с обратным подкреплением и глубокое обучение), организованные иерархически под классическими автономными навигационными системами. Это позволяет применять высокоуровневые цели и ограничения поверх низкоуровневого программирования.Люди могут использовать телеуправляемые демонстрации, корректирующие вмешательства и оценочную обратную связь, чтобы помочь роботам приспособиться к новым условиям, в то время как роботы могут использовать неконтролируемое обучение с подкреплением, чтобы корректировать параметры своего поведения на лету. Результатом стала автономная система, которая может пользоваться многими преимуществами машинного обучения, а также обеспечивает безопасность и объяснимость, в которых нуждается армия. С APPL система, основанная на обучении, такая как RoMan, может работать предсказуемым образом даже в условиях неопределенности, прибегая к настройке или демонстрации человеком, если она оказывается в среде, которая слишком отличается от той, на которой она обучалась.

Заманчиво посмотреть на быстрое развитие коммерческих и промышленных автономных систем (автономные автомобили — лишь один из примеров) и задаться вопросом, почему армия, кажется, несколько отстает от современного уровня техники. Но, как приходится объяснять Стамп армейским генералам, когда дело доходит до автономных систем, «существует множество сложных проблем, но сложные проблемы промышленности отличаются от сложных проблем армии». Армия не может позволить себе роскошь управлять своими роботами в структурированных средах с большим количеством данных, поэтому ARL приложила столько усилий к APPL и сохранению места для людей.В будущем люди, вероятно, останутся ключевой частью автономной структуры, которую разрабатывает ARL. «Это то, что мы пытаемся создать с помощью наших робототехнических систем», — говорит Стамп. «Это наша наклейка на бампере: «От инструментов к товарищам по команде». »

Эта статья появилась в печатном выпуске за октябрь 2021 г. под названием «Глубокое обучение переходит в учебный лагерь ».

Статьи с вашего сайта

Связанные статьи в Интернете

Робот Boston Dynamics «Stretch» ​​запущен в производство, и он уже распродан

Увеличить / Stretch готов к работе на складе.

Бостон Динамика

Boston Dynamics выпустила своего второго коммерческого робота. После дебюта своего четвероногого робота-собаки Spot на рынке в 2020 году за 75 000 долларов теперь компания демонстрирует коммерческую версию Stretch, робота для перемещения складских ящиков, который доступен для покупки.

Stretch прибыл в виде прототипа в марте 2021 года, и после года испытаний на рабочем месте и дополнительных разработок он был преобразован в коммерческий продукт. Назначение бота осталось прежним: это перевозка ящиков.Stretch — это работник склада, который должен быстро взять на себя разгрузку грузовиков, расстановку ящиков на поддоны и сборку заказов без необходимости создания дополнительной инфраструктуры.

В рычагах для перемещения ящиков нет ничего нового, но они обычно стационарны, а это значит, что вам нужно прикрепить их к полу в определенном месте и спроектировать свой склад вокруг местоположения робота. Stretch установлен на большой колесной базе, поэтому он обладает большей человеческой гибкостью в том, что он может делать в течение дня. Вы можете попросить Stretch заехать прямо в грузовик и разгрузить коробку утром, а затем во второй половине дня перейти к зданию заказа.Основание такого же размера, как поддон, поэтому его можно разместить практически в любом месте склада.

Enlarge/Stretch может заехать прямо в грузовик и начать самостоятельно разгружать ящики.

Boston Dynamics

Коммерческая версия Stretch сильно изменилась по сравнению с прошлогодним прототипом. Boston Dynamics сообщает нам, что производственная версия «рассчитана на масштабирование» и что были внесены улучшения в компоненты, призванные помочь с технологичностью и стоимостью. Одной из новых возможностей является то, что, если стопка коробок падает, Stretch может автономно восстановить упавшие коробки.Коммерческая версия Stretch может поднимать до 50 фунтов и работать в течение 16 часов с аккумулятором большой емкости.

Реклама Фотографии говорят о многом. Подгонка и отделка значительно улучшились по сравнению с прошлым годом. Похоже, пластиковая облицовка корпуса была переработана, и каждая часть робота теперь имеет гладкие закругленные края. Прототип скреплен болтами с несколькими неровными плоскими панелями и кучей свободных проводов поверх основания, в то время как в коммерческой версии все упаковано в более красивую упаковку.

Если увеличить фотографии, многие панели в основании удивительно выглядят напечатанными на 3D-принтере. По периметру передней белой панели видны выступающие ступеньки, а на круглой базовой части видны горизонтальные линии от слоев печати и вертикальные полосы от отдельных полигонов, которые представляют круг в файле САПР. С приобретением Hyundai я ожидал более похожего на автомобиль производственного процесса (большие панели из стекловолокна), но, похоже, мы еще не достигли этого.

Увеличить / Они не совсем в масштабе, но вот сравнение прототипа робота с коммерческой версией.

Boston Dynamics / Ron Amadeo

Если мы начнем с коммерческой стороны Stretch, захват вакуумных коробок теперь имеет коробчатую форму — прямоугольник — вместо шестигранного захвата прототипа, с 50 маленькими всасывающими головками вместо 18 больших головы на прототипе. Геометрия рычага совершенно другая. Прототип Stretch имел форму большой дуги в каждом сегменте руки, в то время как в коммерческом Stretch используются более традиционные прямые сегменты руки. Там, где рука соединяется с основанием, прототип Stretch имел форму большого белого прямоугольника, который немного напоминал туловище, в то время как коммерческая версия превращает его в круглое основание поверх большого квадратного шасси.В обеих версиях эта база вращается как основная точка поворота робота, поэтому вполне логично, что она круглая.

Реклама Большая башня сзади, «мачта восприятия», — это основной способ, с помощью которого Стретч видит окружающую среду, и теперь мачта имеет все свои компоненты, красиво интегрированные в пластиковую оболочку. Он также выглядит немного меньше, чем прототип. В прошлом году нам сказали, что LIDAR будет включен в основу робота для серийной версии.Хорошим местом для этих датчиков были бы новые широкие горизонтальные прорези в нижней части основания робота, которые гарантируют, что Stretch не наедет на ногу и не врежется во что-либо. Увеличить / DHL уже является крупным клиентом, и, по-видимому, она получила красивую индивидуальную ливрею для своего заказа.

Boston Dynamics

Stretch можно приобрести, но цена не разглашается, поэтому вам необходимо позвонить в отдел продаж Boston Dynamics. Чего бы это ни стоило, Stretch, по-видимому, уже стал хитом. В пресс-релизе компании говорится, что «Stretch проходил пилотное тестирование с избранной группой клиентов в течение последних нескольких месяцев.Все устройства, запланированные к поставке в 2022 году, уже распроданы благодаря высокому спросу со стороны этих первых клиентов». Boston Dynamics теперь принимает заказы Stretch на 2023 и 2024 годы.

На данный момент клиентами являются DHL, Gap, H&M и логистическая компания Performance Team. DHL разместила многолетний заказ на 15 миллионов долларов, о котором было объявлено в январе. Эта сделка, по-видимому, была заключена с новой приятной покраской, и теперь DHL будет иметь фирменных желтых роботов, бегающих по складу. К сожалению, на YouTube пока нет видео о новом боте в действии.

В чем разница между робототехникой и искусственным интеллектом?

Является ли робототехника частью ИИ? Является ли ИИ частью робототехники? В чем разница между этими двумя терминами? Мы отвечаем на этот фундаментальный вопрос.

Робототехника и искусственный интеллект (ИИ) служат совершенно разным целям. Однако люди часто путают их.

Многие люди задаются вопросом, является ли робототехника частью искусственного интеллекта. Другие задаются вопросом, являются ли они одним и тем же.

Начиная с первой версии этой статьи, которую мы опубликовали еще в 2017 году, вопрос стал еще более запутанным. Рост использования слова «робот» в последние годы для обозначения любого вида автоматизации породил еще больше сомнений в том, как робототехника и ИИ сочетаются друг с другом (подробнее об этом в конце статьи).

Пришло время все исправить раз и навсегда.

Робототехника и искусственный интеллект — одно и то же?

Первое, что нужно уточнить, это то, что робототехника и искусственный интеллект — это совсем не одно и то же.На самом деле эти две области почти полностью разделены.

Диаграмма Венна для двух полей будет выглядеть так:

Как видите, есть небольшая область, в которой пересекаются две области: роботы с искусственным интеллектом. Именно в рамках этого совпадения люди иногда путают два понятия.

Чтобы понять, как эти три термина связаны друг с другом, давайте рассмотрим каждый из них по отдельности.

Что такое робототехника?

Робототехника — это отрасль технологии, которая занимается физическими роботами.Роботы — это программируемые машины, которые обычно способны выполнять ряд действий автономно или полуавтономно.

На мой взгляд, робота определяют три важных фактора:

  1. Роботы взаимодействуют с физическим миром с помощью датчиков и приводов.
  2. Роботы программируются.
  3. Роботы обычно автономны или полуавтономны.

Я говорю, что роботы «обычно» автономны, потому что некоторые роботы таковыми не являются. Телероботы, например, полностью контролируются человеком-оператором, но телеробототехника по-прежнему классифицируется как отрасль робототехники.Это один из примеров, когда определение робототехники не очень ясно.

Удивительно трудно заставить экспертов договориться о том, что именно представляет собой «робот». Некоторые говорят, что робот должен уметь «думать» и принимать решения. Однако стандартного определения «мышления робота» не существует. Требование, чтобы робот «думал», предполагает, что у него есть некоторый уровень искусственного интеллекта, но многие существующие неразумные роботы показывают, что мышление не может быть требованием для робота.

Как бы вы ни определили робота, робототехника включает проектирование, создание и программирование физических роботов, способных взаимодействовать с физическим миром. Лишь небольшая часть робототехники связана с искусственным интеллектом.

Пример робота: базовый кобот

Простой коллаборативный робот (кобот) — прекрасный пример неинтеллектуального робота.

Например, вы можете легко запрограммировать кобота, чтобы он поднимал объект и помещал его в другое место. Затем кобот будет продолжать собирать и размещать объекты точно так же, пока вы его не выключите.Это автономная функция, потому что робот не требует участия человека после того, как он был запрограммирован. Задача не требует никакого интеллекта, потому что кобот никогда не изменит то, что он делает.

Большинство промышленных роботов не обладают интеллектом.

Что такое искусственный интеллект?

Искусственный интеллект (ИИ) — это отрасль информатики. Он включает в себя разработку компьютерных программ для выполнения задач, которые в противном случае потребовали бы человеческого интеллекта. Алгоритмы ИИ могут заниматься обучением, восприятием, решением проблем, пониманием языка и/или логическими рассуждениями.

AI используется во многих отношениях в современном мире. Например, алгоритмы искусственного интеллекта используются в поиске Google, системе рекомендаций Amazon и поиске маршрутов GPS. Большинство программ ИИ не используются для управления роботами.

Даже когда ИИ используется для управления роботами, алгоритмы ИИ являются лишь частью более крупной роботизированной системы, которая также включает в себя датчики, приводы и программирование, не связанное с ИИ.

Часто — но не всегда — ИИ включает определенный уровень машинного обучения, когда алгоритм «обучается» реагировать на определенные входные данные определенным образом, используя известные входные и выходные данные.Мы обсуждаем машинное обучение в нашей статье Robot Vision vs Computer Vision: в чем разница?

Ключевым аспектом, который отличает ИИ от более традиционного программирования, является слово «интеллект». Программы без искусственного интеллекта просто выполняют определенную последовательность инструкций. Программы искусственного интеллекта имитируют некоторый уровень человеческого интеллекта.

Пример чистого ИИ: AlphaGo

Один из самых распространенных примеров чистого ИИ можно найти в играх. Классическим примером этого являются шахматы, где ИИ Deep Blue обыграл чемпиона мира Гэри Каспарова в 1997 году.

Более свежий пример — AlphaGo, искусственный интеллект, который в 2016 году победил Ли Седоля, чемпиона мира по игре в го. В AlphaGo не было роботизированных элементов. Игровые фигуры перемещал человек, который наблюдал за движениями робота на экране.

Что такое роботы с искусственным интеллектом?

Роботы с искусственным интеллектом — это мост между робототехникой и ИИ. Это роботы, которые управляются программами ИИ.

Большинство роботов не имеют искусственного интеллекта. До недавнего времени всех промышленных роботов можно было запрограммировать только на выполнение повторяющихся серий движений, которые, как мы уже говорили, не требуют искусственного интеллекта.Однако неинтеллектуальные роботы весьма ограничены в своих возможностях.

Алгоритмы

AI необходимы, когда вы хотите позволить роботу выполнять более сложные задачи.

Складской робот может использовать алгоритм поиска пути для перемещения по складу. Дрон может использовать автономную навигацию, чтобы вернуться домой, когда у него разрядится батарея. Беспилотный автомобиль может использовать комбинацию алгоритмов искусственного интеллекта для обнаружения и предотвращения потенциальных опасностей на дороге. Все это примеры роботов с искусственным интеллектом.

Пример: Кобот с искусственным интеллектом

Вы можете расширить возможности коллаборативного робота с помощью ИИ.

Представьте, что вы хотите добавить камеру к своему коботу. Зрение робота относится к категории «восприятие» и обычно требует алгоритмов ИИ.

Допустим, вы хотите, чтобы кобот обнаружил объект, который он собирал, и поместил его в другое место в зависимости от типа объекта. Это потребует обучения специальной программы для распознавания различных типов объектов.Один из способов сделать это — использовать алгоритм искусственного интеллекта под названием «Сопоставление шаблонов», который мы обсуждаем в нашей статье «Как работает сопоставление шаблонов в Robot Vision».

Как правило, большинство роботов с искусственным интеллектом используют ИИ только в одном конкретном аспекте своей работы. В нашем примере ИИ используется только для обнаружения объектов. Движения робота на самом деле не контролируются ИИ (хотя выходные данные детектора объектов влияют на его движения).

Где все становится запутанным…

Как видите, робототехника и искусственный интеллект — это две разные вещи.

Робототехника включает в себя создание физических роботов, тогда как ИИ включает в себя интеллектуальное программирование.

Однако есть одна область, в которой все стало довольно запутанным с тех пор, как я впервые написал эту статью: программные роботы.

Почему программные роботы не роботы

Термин «программный робот» относится к типу компьютерной программы, которая работает автономно для выполнения виртуальной задачи. Примеры включают:

  • Поисковые «боты» — они же «краулеры».» Они бродят по Интернету, сканируют веб-сайты и классифицируют их для поиска. 
  • Роботизированная автоматизация процессов (RPA) . За последние несколько лет слово «робот» несколько увлекло, как я объяснял в этой статье.
  • Чат-боты — это программы, которые появляются на веб-сайтах и ​​общаются с вами с набором заранее написанных ответов.

Программные боты не являются физическими роботами, они существуют только внутри компьютера. Следовательно, они не настоящие роботы.

Некоторые передовые программные роботы могут даже включать алгоритмы ИИ. Однако программные роботы не являются частью робототехники.

Надеюсь, это вам все прояснило. Но, если у вас вообще остались вопросы, задавайте их в комментариях.

У вас есть вопросы по фундаментальным робототехнике, на которые вы хотели бы получить ответы? Расскажите нам в комментариях ниже или присоединяйтесь к обсуждению в LinkedIn, Twitter, Facebook или сообществе профессиональных робототехников DoF.

 

Просто скажите Google, что вы не робот.

САН-ФРАНЦИСКО. Не удивляйтесь, если в следующий раз, когда вы попытаетесь получить доступ к веб-сайту, вместо того, чтобы попросить вас повторно ввести непонятную серию букв и цифр, вы просто попросил поставить галочку рядом с этим утверждением:

«Я не робот.»

Это последняя итерация продолжающейся войны между спамерами и программистами. В этом раунде победили ученые.

Эти волнистые, трудночитаемые комбинации цифр и букв называются CAPTCHA. «Полностью автоматизированный публичный тест Тьюринга, чтобы отличить компьютеры от людей». исследователи из Google обнаружили, что с развитием программ искусственного интеллекта компьютер теперь может читать даже самый сложный, искаженный текст с точностью до 99.8%, — сказал Винай Шет, менеджер по продукту нового проекта Google reCAPTCHA.

Но исследователь Google подумал, что если компьютеры стали так хорошо читать волнистый текст, возможно, они стали лучше и в других вещах.

Около 18 месяцев назад Google начал работу над передовым механизмом анализа рисков, который мог бы выяснить, кто или что стоит за попыткой пройти проверку CAPTCHA.

Исследователи изучили множество признаков. Они указывали, с какого веб-сайта пришел человек, куда его мышь перемещалась по экрану, как долго она двигалась, насколько стабильно она была и другие подсказки, которые Google не разглашает.

Всего за несколько секунд программа могла сделать хорошее предположение о том, кто пытался это сделать: «человек или «бот», — сказал Шет.

Это означало, что больше не нужно пытаться читать полурасплавленный текст только для того, чтобы добраться до того, что вы хотели увидеть.

Новая система работает не при всех попытках, но для «значительной части пользователей» это означает, что им достаточно поставить галочку «Я не робот» и идти своим путем.

Google, купившая CAPTCHA в 2009 году, в настоящее время развернула новую технологию на нескольких веб-сайтах, включая Snapchat, WordPress и Humble Bundle.

«За последнюю неделю более 60% трафика WordPress и более 80% трафика Humble Bundle столкнулись с NoCAPTCHA», — написал Шет в блоге, опубликованном в среду.

Эта технология бесплатна, и Google делает ее доступной для всех, кто захочет ее использовать.

Google также внедряет более удобную для мобильных устройств CAPTCHA для тех, кто работает с мобильными телефонами. В нем вместо ввода текста пользователям предоставляется изображение чего-либо, скажем, котенка, а затем девять других изображений.Они должны нажать на каждое изображение, которое также имеет котенка.

«Например, за последнюю неделю более 60% трафика WordPress и более 80% трафика Humble Bundle на reCAPTCHA столкнулись с отсутствием CAPTCHA — пользователи быстрее попадали на эти сайты», — сказал Шет.

Не пора ли отказаться от слова «робот»?

«Когда я использую слово, — сказал Шалтай-Болтай довольно презрительным тоном, — оно означает именно то, что я выбираю, — ни больше, ни меньше». — Льюис Кэрролл, «Алиса в стране чудес».

В произведении Льюиса Кэрролла « Алиса в стране чудес » Шалтай-Болтай — мастер слова, сосредоточенный на максимальном использовании своего словарного запаса. Он не только читает, но и объясняет Алисе стихи. Он одержим идеей заставить заставить произойти. Когда он использует слово, он заставляет его означать то, что он хочет. Недавно мне вспомнился Шалтай-Болтай, когда я принимал участие в панели на крупном мероприятии в Лондоне. Обсуждаемый вопрос: будет ли индустрия автоматизации услуг развиваться быстрее, если мы перестанем ссылаться на роботов? Первоначально ни один из участников дискуссии не был сторонником представления программного обеспечения для автоматизации обслуживания в виде роботов, включая меня.Но для создания дискуссии я предложил занять противоположную позицию. Удивительно, но это оказалось очень оживленной дискуссией. Посмотрим правде в глаза, якобы в развертывании роботизированных процессов (RPA) и когнитивной (CA) автоматизации не используются физические роботы. Это просто программное обеспечение. Термин «роботизированная автоматизация процессов» или RPA был придуман в маркетинговых целях еще в 2012 году. Он был очень успешным в привлечении внимания, в меньшей степени в уточнении того, что именно продается.

Насколько я понимаю, программное обеспечение RPA автоматизирует задачи, ранее выполнявшиеся людьми, следуя правилам обработки структурированных данных и выдачи единственного правильного ответа.Идеальный процесс прост, занимает мало времени, и правила можно легко написать для составных задач. Слово «робот» уместно здесь, метафорически, в двух смыслах. Во-первых, это роботизированный процесс, а во-вторых, то, что должен был делать человек, было роботизированным, что привело к тому, что мы придумали фразу, что «RPA забирает робота из человека». Все идет нормально. Но не изжил ли себя термин RPA?

Члены комиссии убедительно доказывали, что терминология RPA послужила определенной цели, дав идентифицируемый ярлык сложной технологии для облегчения ее понимания в бизнес-сообществе.Но термин и концепция «робот» больше не представляют собой сложные решения с искусственным интеллектом, лежащие в основе масштабного стратегического внедрения автоматизации. Терминология роботов или «ботов» приводит к тактическому мышлению об автоматизации и вводит в заблуждение — это действительно эффективное программное обеспечение и алгоритмы, подкрепленные впечатляющей растущей вычислительной мощностью и памятью. Подсчет «ботов» не является хорошим показателем ценности бизнеса или сложной автоматизации. Уже существует множество альтернативных терминов, которые лучше представляют, где лидируют подключенные RPA, когнитивная автоматизация и, в конечном итоге, искусственный интеллект (ИИ).Из этого следует, что термин «робот» сдерживает индустрию автоматизации и должен быть отозван, выведен из эксплуатации, снят с производства, деактивирован, упразднен. Это хорошие аргументы, но я собираюсь предложить пять причин, по которым этого может быть трудно добиться, и не обязательно разумный шаг. Посмотрите, что вы думаете.

1. Полезны стабильные определения

По крайней мере, когда дело доходит до RPA, существует стабильное определение. Люди провели с этим термином около семи лет.RPA переживает экспоненциальный рост продаж, который, вероятно, продлится еще несколько лет, и нет никаких признаков того, что программное обеспечение будет прекращено, а только улучшено и дополнено. Существует стандарт терминологии IEEE (Институт электротехники и электроники), и лично я не вижу причин для изменения большинства определений IEEE. Призыв к изъятию этого термина из употребления, скорее всего, вызывает раздражение у отделов маркетинга, стремящихся предположить, что они продают что-то более интересное.Некоторые люди уже называют RPA «ИИ», что явно не так, если ИИ определяется как использование компьютеров для воспроизведения того, что может делать человеческий разум. На практике индустрия любит переводить словарный запас на следующую большую новую вещь, оставляя нас всех немного озадаченными тем, что на самом деле означают эти слова и существует ли эта «вещь». Правда в том, что вся область автоматизации превратилась в настоящую Вавилонскую башню, в которой множатся такие термины, как цифровая рабочая сила, виртуальная рабочая сила, алгоритмическая определенность, всеобъемлющий термин «ИИ» и многие, многие другие.А продавцы, кажется, преуспевают в изобретении новых слов и использовании фраз, которые означают то, что они хотят, например Шалтай-Болтай. В такой среде давайте пока придерживаться RPA. Но как насчет более широких ссылок на «роботов» помимо RPA?

2. Роботы давно с нами. Роботы встречаются в греческих, индийских, китайских и персидских мифах и на протяжении всей истории. В греческом мифе, например, кузнец богов Гефест построил Талоса, робота-хранителя острова Крит, и Пандору, обладательницу зла для человечества, в ее пресловутом «ящике» Пандоры (точнее, «кувшине»).Роботы и созданные человеком существа продолжали жить в общественном воображении со времен Франкенштейна, в таких фильмах, как «Метрополис», «Бегущий по лезвию» и сериал «Терминатор», если упомянуть лишь несколько громких примеров. Мифы о роботах формируют устойчивый и полезный образ мыслей о тревогах и машинах, очень актуальный для нашей растущей зависимости от информационных и коммуникационных технологий. Они представляют собой повествование, символ и хранилище наших тревог, страхов и надежд, когда дело доходит до отношений с созданными нами самими машинами.По мере того, как технология становится все более виртуальной, непрозрачной и менее заметной, люди, кажется, должны понимать машины, представляя их в физической форме. Похоже, что это глубоко укоренившаяся человеческая психологическая потребность, которую нелегко обойти или заменить. Что поднимает фундаментальный вопрос…

3. Как вы объявляете термин «робот» недействующим? В ходе нашего исследования внедрения RPA и когнитивной автоматизации мы обнаружили, что сотрудники снова и снова добровольно визуализировали программное обеспечение в виде роботов, часто в человеческой форме, и вкладывали в них психологические средства, давая «ботам» имена, характеры и роли, например, «неутомимые». стажер», «мой виртуальный помощник», «цифровой работник».Люди, казалось, хотели установить рабочие отношения с «роботами», наделить их человеческими характеристиками, что повысило их уровень комфорта в отношении работы и технологических изменений. Менеджеры, пытающиеся внедрить автоматизацию обслуживания, также могли оценить ценность этих разработок для персонала и клиентов. Короче говоря, персонификация может стимулировать принятие, в то время как концепция робота, помогающего людям стать более эффективными и улучшающего их навыки, вполне может устранить опасения по поводу потери рабочих мест из-за автоматизации.Учитывая такие положительные аспекты с организационной и управленческой точки зрения, трудно понять, почему участники автоматизации хотят объявить термин «робот» неработоспособным. И если бы они это сделали, что бы они поставили на его место, что служило бы тем же целям?

4. Где вы останавливаетесь? Если вы собираетесь суетиться с терминологией, зачем ограничивать свою критику использованием слова «робот»? Весь язык вычислений и ИИ пронизан фундаментальным непониманием того, что мозг — это своего рода компьютер, и что машины постепенно приобретают человеческие качества.Говорят, что машины запоминают, понимают, обладают интеллектом, понимают данные, знают, даже в последнее время сопереживают и создают… но ничего из этого не относится к машинам, которые мы проектируем, строим и развертываем. Этот вводящий в заблуждение метафорический язык, возможно, отражает сказку, в которую нам хочется верить — они действительно такие же, как мы. Является ли ИИ «интеллектуальным», или Мередит Бруссар более точна в своей недавней книге под названием «Искусственное неразумие: как компьютеры неправильно понимают мир»? Действительно ли в технологиях когнитивной автоматизации есть нейронные сети, как в человеческом мозгу, или это просто реализация желания? Я полностью за лучшее использование языка, но я не понимаю, почему удаление слова «робот» решит языковую проблему и языковые привычки, которые гораздо более широко распространены и глубоко укоренились и тем больше вводят в заблуждение, чем дальше мы принимаем эти новые технологии.

5. СМИ не обуздать – они любят роботов. Наконец, давайте признаем тот факт, что «роботы» напрямую влияют на то, как средства массовой информации любят изображать, говорить и придавать смысл технологическому миру. Вот почему изображения роботов и/или разговоры о роботах мелькают во всех средствах массовой информации, во всех средствах массовой информации. Роботы стали неотъемлемой частью медиа-валюты. Средства массовой информации преуспевают в силе повествования, и с автоматизацией услуг рассказываемые истории имеют тенденцию поляризоваться вокруг ажиотажа или страха, оптимизма или пессимизма, технологического триумфа или технологической катастрофы — то, что я назвал в нашей книге « Автоматизация услуг, роботы и Будущее работы» 90 056 рассказов об Automatopia или Automageddon.Роботы составляют важнейшую часть обеих историй, будучи либо безобидной подавляющей силой на благо, либо машинами, которые сеют хаос и бедствия, и вполне могут стать всемогущими и повернуться против своих создателей-людей. Это легкое, убедительное и неотразимое создание историй, и я не вижу, чтобы средства массовой информации отказались от него, какие бы попытки ни предпринимались, чтобы вывести слово «робот» из эксплуатации, чтобы поддержать расширение индустрии автоматизации обслуживания.

Итак, что вы думаете? Во всем этом я считаю важным сохранять стабильность и точность в использовании языка.В противном случае мы полностью потеряемся и не сможем общаться, или создадим ошибку, думая, что общаемся, когда на самом деле это не так. Я также считаю, что массовая шумиха вокруг того, что сейчас называется «искусственным интеллектом», должна быть опровергнута и указана на то, что слова и то, что они представляют, не могут быть полностью разъединены, а их отношения должны быть текучими и подвижными, как того хотели бы торговцы рекламой. им быть. Я также хочу отметить, что хотя использование метафоры — сравнение одной вещи с другой — является фундаментальным способом, которым мы думаем и осмысляем мир, жизненно важно также определить пределы каждой метафоры, которой мы живем.

Слово «робот» происходит от чешского robota , обозначающего феодальный класс подневольных рабочих или крепостных. Он был использован в RUR , пьесе 1920 года Карела Чапека . Здесь роботы представляли собой технологически созданные искусственные человеческие тела без души, безжалостно эксплуатируемые фабрикантами. В конце концов роботы восстали и уничтожили человечество. Это образное сравнение крепостных-людей с новым классом искусственных рабочих, выполняющих крепостной труд, сохраняется и по сей день, находит отражение в нашем развивающемся использовании передовых технологий и переходит в более когнитивные, чем, возможно, эмоциональные области работы.Конец пьесы до сих пор не дает нам покоя. В произведении Сэмюэля Батлера девятнадцатого века « Erewhon» обитатели утопии, столкнувшись с той же возможностью — захватом власти машинами — решают уничтожить все машины. Но, пока роботы остаются слугами, разумнее было бы сдержать слово, не так ли?

♣♣♣

Примечания:

  • Эта запись в блоге основана на новой книге автора «Становление стратегии с роботизированной автоматизацией процессов», написанной совместно с Джоном Хиндлом и Мэри С.Ласити, издательство SB.
  • Сообщение выражает точку зрения его автора (авторов), а не позицию LSE Business Review или Лондонской школы экономики.
  • Избранное изображение от TCB под лицензией Pixabay
  • Оставляя комментарий, вы соглашаетесь с нашей  Политикой комментариев .

Лесли Уиллкокс — профессор труда, технологий и глобализации на факультете менеджмента Лондонской школы экономики.Он является ведущим мировым исследователем технологий на работе, глобализации, ИТЦ и инноваций и является лауреатом премии PwC/Michael Corbett Associates World Outsourcing Achievement Award. Он является соавтором 65 книг, в том числе четырех книг по автоматизации, последней из которых является книга «Становление стратегии с роботизированной автоматизацией процессов» .

 

 

 

 

Учебник по программированию робототехники

: программирование простого робота

Примечание редактора: 16 октября 2018 г. эта статья была переработана для работы с новейшими технологиями.

Посмотрим правде в глаза, роботы — это круто. Они тоже когда-нибудь будут править миром, и, надеюсь, к тому времени они пожалеют своих бедных мягкотелых создателей (они же разработчики робототехники) и помогут нам построить космическую утопию, наполненную изобилием. Я шучу, конечно, но только отчасти.

Стремясь оказать хоть какое-то влияние на этот вопрос, в прошлом году я прошел курс теории автономного управления роботами, кульминацией которого стало создание симулятора робота на основе Python, который позволил мне практиковать теорию управления на простом, мобильном, программируемом робот.

В этой статье я собираюсь показать, как использовать среду роботов Python для разработки управляющего программного обеспечения, описать схему управления, которую я разработал для своего смоделированного робота, проиллюстрировать, как он взаимодействует с окружающей средой и достигает своих целей, а также обсудить некоторые из фундаментальные проблемы программирования робототехники, с которыми я столкнулся на этом пути.

Чтобы следовать этому руководству по программированию робототехники для начинающих, вы должны иметь базовые знания о двух вещах:

  • Математика — мы будем использовать некоторые тригонометрические функции и векторы
  • Python — поскольку Python является одним из наиболее популярных базовых языков программирования роботов, — мы будем использовать основные библиотеки и функции Python
  • .

Фрагменты кода, показанные здесь, являются лишь частью всего симулятора, который опирается на классы и интерфейсы, поэтому для непосредственного чтения кода вам может понадобиться некоторый опыт работы с Python и объектно-ориентированным программированием.

Наконец, необязательные темы, которые помогут вам лучше следовать этому руководству, — это знание того, что такое конечный автомат и как работают датчики диапазона и энкодеры.

Задача программируемого робота: восприятие против реальности и хрупкость управления

Фундаментальная проблема всей робототехники заключается в следующем: невозможно узнать истинное состояние окружающей среды. Программное обеспечение для управления роботом может только угадывать состояние реального мира на основе измерений, возвращаемых его датчиками.Он может только попытаться изменить состояние реального мира посредством генерации управляющих сигналов.

Программное обеспечение для управления роботом может только угадывать состояние реального мира на основе измерений, возвращаемых его датчиками.

Таким образом, одним из первых шагов в разработке системы управления является создание абстракции реального мира, известной как модель , с помощью которой можно интерпретировать показания датчиков и принимать решения. Пока реальный мир ведет себя в соответствии с предположениями модели, мы можем делать правильные предположения и осуществлять контроль.Однако как только реальный мир отклонится от этих предположений, мы больше не сможем делать правильные предположения, и контроль будет потерян. Часто, потеряв контроль, восстановить его уже невозможно. (Если только какая-то доброжелательная внешняя сила не восстановит его.)

Это одна из основных причин сложности программирования робототехники. Мы часто видим видеоролики о новейшем исследовательском роботе в лаборатории, демонстрирующем фантастические подвиги ловкости, навигации или командной работы, и у нас возникает соблазн спросить: «Почему это не используется в реальном мире?» Что ж, в следующий раз, когда вы увидите такое видео, обратите внимание на то, насколько строго контролируется лабораторная среда.В большинстве случаев эти роботы способны выполнять эти впечатляющие задачи только до тех пор, пока условия окружающей среды остаются в узких рамках их внутренней модели. Таким образом, одним из ключей к развитию робототехники является разработка более сложных, гибких и надежных моделей, и указанное продвижение зависит от ограничений доступных вычислительных ресурсов.

Одним из ключей к развитию робототехники является разработка более сложных, гибких и надежных моделей.

[Примечание: как философы, так и психологи отмечают, что живые существа также страдают от зависимости от собственного внутреннего восприятия того, что говорят им их чувства.Многие достижения в робототехнике связаны с наблюдением за живыми существами и наблюдением за тем, как они реагируют на неожиданные стимулы. Подумай об этом. Какова ваша внутренняя модель мира? Он отличается от муравья и рыбы? (Надеюсь.) Однако, подобно муравью и рыбе, он, вероятно, чрезмерно упрощает некоторые реалии мира. Когда ваши представления о мире неверны, вы рискуете потерять контроль над вещами. Иногда мы называем это «опасностью». Точно так же, как наш маленький робот борется за выживание в неизвестной вселенной, мы все тоже.Это мощное озарение для робототехников.]

Симулятор программируемого робота

Симулятор, который я построил, написан на Python и очень удачно назван Sobot Rimulator . Вы можете найти v1.0.0 на GitHub. В нем не так много наворотов, но он создан для того, чтобы делать одну вещь очень хорошо: обеспечить точную симуляцию мобильного робота и дать начинающему робототехнику простую основу для практики программирования программного обеспечения для роботов. Хотя всегда лучше иметь настоящего робота для игры, хороший симулятор робота Python гораздо более доступен и является отличным местом для начала.

В реальных роботах программное обеспечение, генерирующее управляющие сигналы («контроллер»), должно работать на очень высокой скорости и выполнять сложные вычисления. Это влияет на выбор того, какие языки программирования роботов лучше всего использовать: обычно для таких сценариев используется C++, но в более простых робототехнических приложениях Python является очень хорошим компромиссом между скоростью выполнения и простотой разработки и тестирования.

Программное обеспечение, которое я написал, имитирует реального исследовательского робота по имени Хепера, но его можно адаптировать к целому ряду мобильных роботов с различными размерами и датчиками.Так как я старался запрограммировать симулятор как можно ближе к возможностям реального робота, логика управления может быть загружена в реального робота Хепера с минимальным рефакторингом, и он будет выполнять те же функции, что и смоделированный робот. Реализованные специфические функции относятся к Khepera III, но их можно легко адаптировать к новой Khepera IV.

Другими словами, программирование смоделированного робота аналогично программированию реального робота. Это очень важно, если симулятор будет использоваться для разработки и оценки различных подходов к управляющему программному обеспечению.

В этом руководстве я буду описывать архитектуру программного обеспечения для управления роботом, которое поставляется с версией 1.0.0 Sobot Rimulator , и предоставлять фрагменты из исходного кода Python (с небольшими изменениями для ясности). Тем не менее, я призываю вас погрузиться в источник и возиться. Симулятор был разветвлен и использовался для управления различными мобильными роботами, в том числе Roomba2 от iRobot. Точно так же, пожалуйста, не стесняйтесь разветвлять проект и улучшать его.

Логика управления роботом ограничена этими классами/файлами Python:

  • моделей/руководитель.py — этот класс отвечает за взаимодействие между симулируемым миром вокруг робота и самим роботом. Он развивает конечный автомат нашего робота и запускает контроллеры для вычисления желаемого поведения.
  • models/supervisor_state_machine.py — этот класс представляет различных состояний , в которых может находиться робот, в зависимости от его интерпретации датчиков.
  • Файлы в каталоге models/controllers — эти классы реализуют различное поведение робота при известном состоянии среды.В частности, конкретный контроллер выбирается в зависимости от конечного автомата.

Цель

Роботам, как и людям, нужна цель в жизни. Задача нашего программного обеспечения, управляющего этим роботом, будет очень простой: он попытается добраться до заданной целевой точки. Обычно это основная функция, которой должен обладать любой мобильный робот, от автономных автомобилей до роботов-пылесосов. Координаты цели запрограммированы в управляющем программном обеспечении до того, как робот будет активирован, но могут быть сгенерированы из дополнительного приложения Python, которое наблюдает за движениями робота.Например, представьте, что вы проезжаете через несколько путевых точек.

Однако, чтобы усложнить ситуацию, окружение робота может быть усеяно препятствиями. Робот НЕ МОЖЕТ столкнуться с препятствием на пути к цели. Поэтому, если робот сталкивается с препятствием, ему придется найти обходной путь, чтобы продолжить путь к цели.

Программируемый робот

Каждый робот имеет разные возможности и задачи управления. Давайте познакомимся с нашим моделируемым программируемым роботом.

Первое, что нужно отметить, это то, что в этом руководстве наш робот будет автономным мобильным роботом . Это означает, что он будет свободно перемещаться в пространстве и делать это под своим контролем. Это отличается, скажем, от робота с дистанционным управлением (который не является автономным) или заводского робота-манипулятора (который не является мобильным). Наш робот должен сам выяснить, как достичь своих целей и выжить в своей среде. Это оказывается удивительно сложной задачей для начинающих программистов робототехники.

Входы управления: Датчики

Существует множество различных способов оснащения робота для наблюдения за окружающей средой. Это могут быть датчики приближения, датчики освещенности, бамперы, камеры и так далее. Кроме того, роботы могут связываться с внешними датчиками, которые дают им информацию, которую они сами не могут наблюдать напрямую.

Наш эталонный робот оснащен девятью инфракрасными датчиками — более новая модель имеет восемь инфракрасных и пять ультразвуковых датчиков приближения — расположенных «юбкой» во всех направлениях.Датчиков, обращенных к передней части робота, больше, чем к задней, потому что для робота обычно важнее знать, что находится перед ним, чем то, что находится позади него.

В дополнение к датчикам приближения робот имеет пару колесиков , которые отслеживают движение колес. Они позволяют отслеживать, сколько оборотов делает каждое колесо, при этом один полный оборот колеса вперед составляет 2765 тактов. Повороты в противоположном направлении отсчитываются в обратном направлении, уменьшая количество тактов, а не увеличивая его.Вам не нужно беспокоиться о конкретных числах в этом руководстве, потому что программное обеспечение, которое мы напишем, использует пройденное расстояние, выраженное в метрах. Позже я покажу вам, как вычислить его из тиков с помощью простой функции Python.

Контрольные выходы: мобильность

Некоторые роботы передвигаются на ногах. Некоторые катятся как мяч. Некоторые даже скользят, как змеи.

Наш робот оснащен дифференциальным приводом, то есть передвигается на двух колесах. Когда оба колеса вращаются с одинаковой скоростью, робот движется прямолинейно.Когда колеса движутся с разной скоростью, робот поворачивается. Таким образом, управление движением этого робота сводится к правильному управлению скоростью вращения каждого из этих двух колес.

API

В Sobot Rimulator разделение между «компьютером» робота и (симулируемым) физическим миром воплощено в файле robot_supervisor_interface.py , который определяет весь API для взаимодействия с датчиками и моторами «реального робота»:

  • read_proximity_sensors() возвращает массив из девяти значений в собственном формате датчиков
  • read_wheel_encoders() возвращает массив из двух значений, указывающих общее количество тактов с начала
  • set_wheel_drive_rates( v_l, v_r ) принимает два значения (в радианах в секунду) и устанавливает скорость левого и правого колес на эти два значения

Этот интерфейс внутренне использует объект робота, который предоставляет данные от датчиков и возможность перемещать моторы или колеса.Если вы хотите создать другого робота, вам просто нужно предоставить другой класс робота Python, который можно использовать с тем же интерфейсом, а остальная часть кода (контроллеры, супервизор и симулятор) будет работать из коробки!

Симулятор

Так же, как вы использовали бы настоящего робота в реальном мире, не уделяя слишком много внимания законам физики, вы можете игнорировать то, как моделируется робот, и просто сразу перейти к тому, как запрограммировано программное обеспечение контроллера, так как это будет почти то же самое между реальным миром и симуляцией.Но если вам интересно, я кратко представлю это здесь.

Файл world.py — это класс Python, представляющий смоделированный мир с роботами и препятствиями внутри. Ступенчатая функция внутри этого класса заботится об эволюции нашего простого мира:

  • Применение физических правил к движениям робота
  • Учет столкновений с препятствиями
  • Предоставление новых значений для датчиков робота

В конце он вызывает супервайзеров роботов, ответственных за выполнение программного обеспечения мозга робота.

Пошаговая функция выполняется в цикле, так что robot.step_motion() перемещает робота, используя скорость колеса, вычисленную супервизором на предыдущем шаге моделирования.

  # пошаговое моделирование через один временной интервал
шаг определения (сам):
дт = само.дт
# перешагнуть всех роботов
для робота в self.robots:
# пошаговое движение робота
robot.step_motion ( дт )

# применить физические взаимодействия
self.physics.apply_physics()

# ПРИМЕЧАНИЕ. Наблюдатели должны бежать последними, чтобы убедиться, что они наблюдают за «текущим» миром.
# пошагово всех супервайзеров
для супервайзера в себе.супервайзеры:
супервизор.шаг( дт )

# увеличить мировое время
self.world_time += дт
  

Функция apply_physics() внутренне обновляет значения датчиков приближения робота, чтобы супервизор мог оценить окружающую среду на текущем этапе моделирования. Те же принципы применимы и к энкодерам.

Простая модель

Во-первых, у нашего робота будет очень простая модель. Он будет делать много предположений о мире. Некоторые из важных включают:

  • Местность всегда ровная и ровная
  • Препятствия никогда не бывают круглыми
  • Колеса никогда не скользят
  • Ничто и никогда не сможет толкнуть робота
  • Датчики никогда не выходят из строя и не дают ложных показаний
  • Колеса всегда крутятся, когда им говорят

Хотя большинство из этих предположений разумны в среде, похожей на дом, могут присутствовать круглые препятствия.Наше программное обеспечение для предотвращения препятствий имеет простую реализацию и следует за границей препятствий, чтобы объехать их. Мы подскажем читателям, как улучшить систему управления нашего робота с дополнительной проверкой, чтобы избежать круговых препятствий.

Контур управления

Теперь мы перейдем к ядру нашего управляющего программного обеспечения и объясним поведение, которое мы хотим запрограммировать внутри робота. В этот фреймворк можно добавить дополнительные варианты поведения, и вы должны попробовать свои собственные идеи после того, как закончите читать! Программное обеспечение для робототехники, основанное на поведении, было предложено более 20 лет назад, и оно до сих пор является мощным инструментом для мобильной робототехники.Например, в 2007 году набор моделей поведения использовался в DARPA Urban Challenge — первом соревновании для автомобилей с автономным управлением!

Робот — это динамическая система. Состояние робота, показания его датчиков и воздействие его управляющих сигналов постоянно меняются. Управление ходом событий включает в себя следующие три шага:

  1. Подайте управляющие сигналы.
  2. Измерьте результаты.
  3. Создайте новые управляющие сигналы, рассчитанные на то, чтобы приблизить нас к нашей цели.

Эти шаги повторяются снова и снова, пока мы не достигнем нашей цели. Чем больше раз мы можем делать это в секунду, тем лучше мы будем контролировать систему. Робот Sobot Rimulator повторяет эти шаги 20 раз в секунду (20 Гц), но многие роботы должны делать это тысячи или миллионы раз в секунду, чтобы иметь адекватный контроль. Помните наше предыдущее введение о разных языках программирования роботов для разных систем робототехники и требованиях к скорости.

В общем, каждый раз, когда наш робот производит измерения с помощью своих датчиков, он использует эти измерения для обновления своей внутренней оценки состояния мира — например, расстояния до цели.Он сравнивает это состояние с эталонным значением того, каким он хочет состояния (для расстояния он хочет, чтобы оно было равно нулю), и вычисляет ошибку между желаемым состоянием и фактическим состоянием. Как только эта информация известна, генерация новых управляющих сигналов может быть сведена к задаче минимизировать ошибку , которая в конечном итоге приведет робота к цели.

Изящный трюк: упрощение модели

Чтобы управлять роботом, который мы хотим запрограммировать, мы должны послать сигнал на левое колесо, сообщая ему, как быстро поворачивать, и отдельный сигнал на правое колесо, сообщая ему , как быстро поворачивать.Назовем эти сигналы v L и v R . Однако постоянно думать в терминах v L и v R очень обременительно. Вместо того, чтобы спрашивать: «Как быстро мы хотим, чтобы левое колесо вращалось, и как быстро мы хотим, чтобы вращалось правое колесо?» более естественно спросить: «Как быстро мы хотим, чтобы робот двигался вперед, и как быстро мы хотим, чтобы он поворачивал или менял направление?» Назовем эти параметры скоростью v и угловой (вращательной) скоростью ω (читай «омега»).Оказывается, мы можем основывать всю нашу модель на v и ω вместо v L и v R , и только после того, как мы определили, как мы хотим, чтобы наш запрограммированный робот двигался, математически преобразовать эти два значения в v L и v R нам нужны для фактического управления колесами робота. Это известно как модель одноколесного велосипеда управления.

Вот код Python, который реализует окончательное преобразование в супервизоре .ру . Обратите внимание, что если ω равно 0, оба колеса будут вращаться с одинаковой скоростью:

  # генерировать и отправлять правильные команды роботу
def _send_robot_commands(я):
  # ...
  v_l, v_r = self._uni_to_diff(v, омега)
  self.robot.set_wheel_drive_rates(v_l, v_r)

def _uni_to_diff(я, v, омега):
  # v = поступательная скорость (м/с)
  # омега = угловая скорость (рад/с)

  R = self.robot_wheel_radius
  L = self.robot_wheel_base_length

  v_l = ((2.0 * v) - (omega*L)) / (2.0 * Р)
  v_r = ((2,0 * v) + (омега*L)) / (2,0 * R)

  вернуть v_l, v_r
  

Оценка состояния: робот, познай себя

Используя свои датчики, робот должен попытаться оценить состояние окружающей среды, а также свое собственное состояние. Эти оценки никогда не будут идеальными, но они должны быть достаточно хорошими, поскольку робот будет основывать все свои решения на этих оценках. Используя только свои датчики приближения и бегущую строку, он должен попытаться угадать следующее:

.
  • Направление на препятствия
  • Расстояние до препятствий
  • Позиция робота
  • Заголовок робота

Первые два свойства определяются показаниями датчика приближения и довольно просты.Функция API read_proximity_sensors() возвращает массив из девяти значений, по одному для каждого датчика. Мы заранее знаем, что седьмое показание, например, соответствует датчику, который указывает на 75 градусов вправо от робота.

Таким образом, если это значение показывает значение, соответствующее расстоянию 0,1 метра, мы знаем, что на расстоянии 0,1 метра, на 75 градусов левее, есть препятствие. Если препятствия нет, датчик вернет показания максимальной дальности 0,2 метра.Таким образом, если мы покажем 0,2 метра на седьмом датчике, мы будем считать, что препятствия в этом направлении на самом деле нет.

Из-за того, как работают инфракрасные датчики (измеряют инфракрасное отражение), возвращаемые ими числа являются нелинейным преобразованием фактического обнаруженного расстояния. Таким образом, функция Python для определения указанного расстояния должна преобразовать эти показания в метры. Это делается в supervisor.py следующим образом:

  # обновить расстояния, указанные датчиками приближения
def _update_proximity_sensor_distances(self):
    себя.close_sensor_distances = [0,02-(log(readval/3960,0))/30,0 для
        readval в self.robot.read_proximity_sensors() ]
  

Опять же, у нас есть конкретная модель датчика в этой платформе робота Python, в то время как в реальном мире датчики поставляются с сопутствующим программным обеспечением, которое должно обеспечивать аналогичные функции преобразования нелинейных значений в метры.

Определение положения и направления робота (вместе известное как поза в программировании робототехники) является несколько более сложной задачей.Наш робот использует одометрию для оценки своей позы. Здесь на помощь приходят тикеры колес. Измеряя, насколько повернулось каждое колесо с момента последней итерации цикла управления, можно получить точную оценку того, как изменилась поза робота, но 90 055 только в том случае, если изменение небольшое. .

Это одна из причин, по которой важно очень часто повторять цикл управления в реальном роботе, где двигатели, приводящие в движение колеса, могут быть несовершенными. Если бы мы слишком долго ждали, чтобы измерить ход колес, оба колеса могли бы сделать довольно много, и будет невозможно оценить, где мы оказались.

Учитывая наш текущий программный симулятор, мы можем позволить себе запустить вычисление одометрии с частотой 20 Гц — на той же частоте, что и контроллеры. Но может быть хорошей идеей иметь отдельный поток Python, работающий быстрее, чтобы ловить небольшие движения тикеров.

Ниже приведена полная функция одометрии в supervisor.py , которая обновляет оценку позы робота. Обратите внимание, что поза робота состоит из координат 90 506 x 90 507 и 90 506 y 90 507, а также направления 90 506 тета 90 507, которое измеряется в радианах от положительной оси X.Положительное значение x находится на востоке, а положительное значение y — на севере. Таким образом, заголовок 0 указывает, что робот смотрит прямо на восток. Робот всегда принимает исходную позу (0, 0), 0 .

  # обновить предполагаемое положение робота, используя показания его колесного энкодера
def _update_odometry(сам):
  R = self.robot_wheel_radius
  N = поплавок (self.wheel_encoder_ticks_per_revolution)
  
  # прочитать значения колесного энкодера
  ticks_left, ticks_right = сам.robot.read_wheel_encoders()
  
  # получаем разницу в тиках с последней итерации
  d_ticks_left = тики_слева - self.prev_ticks_left
  d_ticks_right = тики_право - self.prev_ticks_right
  
  # оцениваем движения колеса
  d_left_wheel = 2*pi*R*( d_ticks_left / N )
  d_right_wheel = 2*pi*R*( d_ticks_right / N )
  d_center = 0,5 * ( d_left_wheel + d_right_wheel )
  
  # рассчитать новую позу
  prev_x, prev_y, prev_theta = self.estimated_pose.scalar_unpack()
  new_x = prev_x + (d_center * cos(prev_theta))
  new_y = prev_y + (d_center * sin(prev_theta))
  new_theta = prev_theta + ( ( d_right_wheel - d_left_wheel ) / self.robot_wheel_base_length )
  
  # обновить оценку позы новыми значениями
  self.estimated_pose.scalar_update(new_x, new_y, new_theta)
  
  # сохранить текущий счетчик тиков для следующей итерации
  self.prev_ticks_left = тики_слева
  self.prev_ticks_right = тики_право
  

Теперь, когда наш робот может правильно оценить реальный мир, давайте воспользуемся этой информацией для достижения наших целей.

Методы программирования роботов Python: поведение на пути к цели

Высшая цель существования нашего маленького робота в этом руководстве по программированию — добраться до конечной точки.Так как же нам заставить колеса повернуться, чтобы добраться туда? Давайте начнем с того, что немного упростим наше мировоззрение и предположим, что на пути нет препятствий.

Это становится простой задачей и может быть легко запрограммировано на Python. Если мы будем идти вперед, глядя на цель, мы ее достигнем. Благодаря нашей одометрии мы знаем, каковы наши текущие координаты и направление. Мы также знаем, каковы координаты цели, потому что они были запрограммированы заранее. Поэтому, используя немного линейной алгебры, мы можем определить вектор от нашего местоположения к цели, как в go_to_goal_controller.ру :

  # вернуть вектор движения к цели в системе отсчета робота
def calculate_gtg_heading_vector (я):
  # получить инверсию позы робота
  robot_inv_pos, robot_inv_theta = self.supervisor.estimated_pose().inverse().vector_unpack()
  
  # вычисляем целевой вектор в системе отсчета робота
  цель = self.supervisor.goal()
  цель = linalg.rotate_and_translate_vector( цель, robot_inv_theta, robot_inv_pos )
  
  обратная цель
  

Обратите внимание, что мы получаем вектор к цели в системе отсчета робота , а НЕ в мировых координатах.Если цель находится на оси X в системе отсчета робота, это означает, что она находится прямо перед роботом. Таким образом, угол этого вектора от оси X представляет собой разницу между нашим курсом и курсом, по которому мы хотим двигаться. Другими словами, это ошибка между нашим текущим состоянием и тем, каким мы хотим видеть наше текущее состояние. Поэтому мы хотим скорректировать нашу скорость поворота ω так, чтобы угол между нашим курсом и целью изменился к 0. Мы хотим минимизировать ошибку:

  # рассчитать условия ошибки
theta_d = atan2( сам.gtg_heading_vector[1], self.gtg_heading_vector[0] )

# рассчитать угловую скорость
омега = self.kP * theta_d
  

self.kP в приведенном выше фрагменте реализации контроллера Python — усиление управления. Это коэффициент, который определяет, насколько быстро мы превращаемся в пропорции к тому, насколько далеко мы от цели, перед которой мы стоим. Если ошибка в нашем заголовке 0 , то скорость поворота тоже 0 . В настоящей функции Python внутри файла go_to_goal_controller.py , вы увидите более похожие усиления, так как мы использовали ПИД-регулятор вместо простого пропорционального коэффициента.

Теперь, когда у нас есть угловая скорость ω , как нам определить скорость движения вперед v ? Хорошее общее эмпирическое правило, которое вы, вероятно, знаете инстинктивно: если мы не делаем поворот, мы можем двигаться вперед на полной скорости, а затем, чем быстрее мы поворачиваем, тем больше мы должны замедляться. Обычно это помогает нам поддерживать стабильность нашей системы и действовать в рамках нашей модели.Таким образом, v является функцией ω . В go_to_goal_controller.py уравнение:

  # рассчитать поступательную скорость
# скорость равна v_max, когда омега равна 0,
# быстро падает до нуля, поскольку |omega| поднимается
v = self.supervisor.v_max() / (abs(омега) + 1)**0,5
  

Предложение уточнить эту формулу состоит в том, чтобы учесть, что мы обычно замедляемся, когда приближаемся к цели, чтобы достичь ее с нулевой скоростью. Как изменится эта формула? Он должен как-то включать замену v_max() чем-то пропорциональным расстоянию.Итак, мы почти завершили один контур управления. Осталось только преобразовать эти два параметра модели одноколесного велосипеда в дифференциальные скорости колес и послать сигналы на колеса. Вот пример траектории робота под джойстиком, без препятствий:

Как мы видим, вектор к цели является эффективной точкой отсчета, на которой мы основываем наши расчеты управления. Это внутреннее представление о том, «куда мы хотим прийти». Как мы увидим, единственное существенное различие между движением к цели и другими видами поведения заключается в том, что иногда идти к цели — плохая идея, поэтому мы должны вычислить другой опорный вектор.

Методы программирования роботов Python: поведение при избегании препятствий

Идти к цели, когда в этом направлении есть препятствие, — показательный пример. Вместо того, чтобы бросаться сломя голову на препятствия на нашем пути, давайте попробуем запрограммировать закон управления, который заставит робота избегать их.

Чтобы упростить сценарий, давайте теперь полностью забудем о цели и просто сделаем нашей целью следующее: Когда перед нами не будет препятствий, двигайтесь вперед. При встрече с препятствием отворачиваемся от него до тех пор, пока оно не перестанет быть перед нами.

Соответственно, когда перед нами нет препятствия, мы хотим, чтобы наш опорный вектор просто указывал вперед. Тогда ω будет нулем, а v будет максимальной скоростью. Однако, как только мы обнаруживаем препятствие с помощью наших датчиков приближения, мы хотим, чтобы опорный вектор указывал в любом направлении от препятствия. Это заставит ω выстрелить вверх, чтобы отвернуть нас от препятствия, и заставит v упасть, чтобы мы случайно не столкнулись с препятствием в процессе.

Аккуратный способ сгенерировать желаемый опорный вектор состоит в том, чтобы превратить наши девять показаний близости в векторы и взять взвешенную сумму. Когда препятствия не обнаружены, векторы суммируются симметрично, в результате чего опорный вектор указывает прямо вперед, как это необходимо. Но если датчик, скажем, с правой стороны улавливает препятствие, он внесет в сумму меньший вектор, и результатом будет опорный вектор, сдвинутый влево.

Для обычного робота с другим расположением датчиков может быть применена та же идея, но может потребоваться изменение веса и/или дополнительная осторожность, когда датчики симметричны спереди и сзади робота, поскольку взвешенная сумма может стать нуль.

Вот код, который делает это в Avoid_obstacles_controller.py :

  # усиления датчика (веса)
self.sensor_gains = [ 1.0+( (0.4*abs(p.theta)) / pi )
                      для p в supervisor.proximity_sensor_placements() ]

# ...

# вернуть вектор обхода препятствий в системе отсчета робота
# также возвращает векторы обнаруженных препятствий в системе отсчета робота
def calculate_ao_heading_vector (я):
  # инициализируем вектор
  препятствия_векторы = [ [ 0.0, 0.0 ] ] * len( self.proximity_sensor_placements )
  ao_heading_vector = [0.0, 0.0]
  
  # получить расстояния, указанные показаниями датчиков робота
  sensor_distances = self.supervisor.proximity_sensor_distances()
  
  # рассчитать положение обнаруженных препятствий и найти вектор уклонения
  robot_pos, robot_theta = self.supervisor.estimated_pose().vector_unpack()
  
  для i в диапазоне (len (sensor_distances)):
    # рассчитать положение препятствия
    Sensor_pos, sensor_theta = self.close_sensor_placements[i].vector_unpack()
    вектор = [датчик_расстояний[i], 0.0]
    вектор = linalg.rotate_and_translate_vector( вектор, sensor_theta, sensor_pos )
    препятствия_векторы[i] = вектор # сохранить векторы препятствий в системе отсчета робота
    
    # накапливаем вектор курса в системе отсчета робота
    ao_heading_vector = linalg.add( ao_heading_vector,
                                 linalg.scale(вектор, self.sensor_gains[i]))
                                 
  вернуть ao_heading_vector, препятствия_векторы
  

Используя полученный ao_heading_vector в качестве эталона для робота, чтобы попытаться сопоставить, вот результаты запуска программного обеспечения робота в моделировании с использованием только контроллера обхода препятствий, полностью игнорируя целевую точку.Робот бесцельно прыгает, но никогда не сталкивается с препятствием и даже может перемещаться в очень узких местах:

Методы программирования роботов Python: гибридные автоматы (машина состояний поведения)

До сих пор мы описывали два поведения — движение к цели и избегание препятствий — по отдельности. Оба прекрасно выполняют свою функцию, но для успешного достижения цели в среде, полной препятствий, нам нужно их объединить.

Решение, которое мы разработаем, лежит в классе машин, которые имеют в высшей степени круто звучащее обозначение гибридных автоматов .Гибридный автомат запрограммирован с несколькими различными режимами поведения или режимами, а также с контролирующим конечным автоматом. Конечный автомат надзора переключается из одного режима в другой в дискретное время (когда цели достигнуты или окружающая среда внезапно слишком сильно изменилась), в то время как каждое поведение использует датчики и колеса, чтобы непрерывно реагировать на изменения окружающей среды. Решение было названо гибридным , потому что оно развивается дискретно и непрерывно.

Наша платформа роботов Python реализует конечный автомат в файле supervisor_state_machine.ру .

Оснащенные двумя нашими удобными поведениями, простая логика напрашивается сама собой: Когда препятствия не обнаружены, используйте поведение «идти к цели». При обнаружении препятствия переключайтесь на режим обхода препятствий до тех пор, пока препятствие не перестанет обнаруживаться.

Однако, как оказалось, эта логика создаст много проблем. Когда эта система сталкивается с препятствием, она будет склонна отворачиваться от него, а затем, как только оно отойдет от него, разворачиваться и снова натыкаться на него.В результате получается бесконечный цикл быстрых переключений, который делает робота бесполезным. В худшем случае робот может переключаться между действиями с помощью на каждой итерации цикла управления — состояние, известное как условие Зенона .

У этой проблемы есть несколько решений, и читатели, которым нужны более глубокие знания, должны проверить, например, программную архитектуру DAMN.

Для нашего простого смоделированного робота нам нужно более простое решение: еще одно поведение, специализирующееся на задаче обойти препятствие и добраться до другой стороны.

Методы программирования роботов Python: поведение «следуй за стеной»

Вот идея: когда мы сталкиваемся с препятствием, возьмите показания двух ближайших к препятствию датчиков и используйте их для оценки поверхности препятствия. Затем просто установите наш опорный вектор так, чтобы он был параллелен этой поверхности. Продолжайте следовать за этой стеной до тех пор, пока А) между нами и целью не исчезнет препятствие, и Б) мы не приблизимся к цели, чем были в начале пути. Тогда мы можем быть уверены, что правильно преодолели препятствие.

С нашей ограниченной информацией мы не можем точно сказать, будет ли быстрее объезжать препятствие слева или справа. Чтобы принять решение, мы выбираем направление, которое сразу приблизит нас к цели. Чтобы выяснить, какой это путь, нам нужно знать опорные векторы поведения «идти к цели» и поведения «избегания препятствия», а также оба возможных опорных вектора следования за стеной. Вот иллюстрация того, как принимается окончательное решение (в этом случае робот пойдет налево):

Определение опорных векторов следования за стеной оказывается немного более сложным, чем опорные векторы уклонения от препятствия или движения к цели.Взгляните на код Python в follow_wall_controller.py , чтобы увидеть, как это делается.

Конструктив окончательного контроля

Окончательный дизайн управления использует поведение следования за стеной практически для всех столкновений с препятствиями. Однако, если робот окажется в узком месте, в опасной близости от столкновения, он переключится в режим чистого избегания препятствий до тех пор, пока не окажется на более безопасном расстоянии, а затем вернется в режим следования за стеной. После успешного преодоления препятствий робот переключается на движение к цели.Вот окончательная диаграмма состояний, которая запрограммирована внутри supervisor_state_machine.py :

.

Вот робот, успешно перемещающийся в многолюдной среде, используя эту схему управления:

Дополнительная функция конечного автомата, которую вы можете попробовать реализовать, — это способ избегать круговых препятствий, переключаясь на движение к цели как можно быстрее, вместо того, чтобы следовать за границей препятствия до конца (чего не существует для круговых объектов). !)

Твик, Твик, Твик: Пробы и Ошибки

Схема управления, которая поставляется с Sobot Riulator, очень точно настроена.Потребовалось много часов настройки одной небольшой переменной здесь и другого уравнения там, чтобы заставить ее работать так, как я был доволен. Программирование робототехники часто включает в себя множество старых простых проб и ошибок. Роботы очень сложны, и есть несколько простых способов заставить их вести себя оптимально в среде симулятора роботов… по крайней мере, не намного меньше прямого машинного обучения, но это совсем другая проблема.

Робототехника часто включает в себя множество старых простых проб и ошибок.

Я призываю вас поиграть с управляющими переменными в симуляторе Собота, наблюдать и пытаться интерпретировать результаты. Все следующие изменения сильно влияют на поведение моделируемого робота:

  • Погрешность усиления кП в каждом контроллере
  • Усиление датчика, используемое контроллером предотвращения препятствий
  • Расчет v как функции ω в каждом контроллере
  • Расстояние до препятствия, используемое контроллером слежения за стеной
  • Условия переключения, используемые параметром supervisor_state_machine.ру
  • Почти все остальное

При сбое программируемых роботов

Мы проделали большую работу, чтобы добраться до этого момента, и этот робот кажется довольно умным. Тем не менее, если вы запустите Sobot Rimulator через несколько рандомизированных карт, не пройдет много времени, прежде чем вы найдете ту, с которой этот робот не может справиться. Иногда он заезжает прямо в крутые повороты и сталкивается. Иногда он просто бесконечно колеблется взад и вперед на неправильной стороне препятствия. Иногда оно законно заключено в тюрьму без возможного пути к цели.После всех наших тестов и доработок иногда мы должны прийти к выводу, что модель, с которой мы работаем, просто не подходит для работы, и нам нужно изменить дизайн или добавить функциональность.

Во вселенной мобильных роботов «мозг» нашего маленького робота находится на более простом конце спектра. Многие случаи сбоев, с которыми он сталкивается, можно преодолеть, добавив в смесь более продвинутое программное обеспечение. Более продвинутые роботы используют такие методы, как , отображающие , чтобы помнить, где они были, и избегать повторения одних и тех же действий снова и снова; эвристика , чтобы генерировать приемлемые решения, когда невозможно найти идеальное решение; и машинное обучение , чтобы более точно настроить различные параметры управления, управляющие поведением робота.

Образец будущего

Роботы уже так много делают для нас, и в будущем они будут делать еще больше. Хотя даже базовое программирование робототехники — сложная область изучения, требующая большого терпения, она также увлекательна и чрезвычайно полезна.

В этом руководстве мы узнали, как разработать программное обеспечение для реактивного управления роботом с использованием языка программирования высокого уровня Python. Но есть много более продвинутых концепций, которые можно быстро изучить и протестировать с помощью каркаса роботов Python, аналогичного прототипу, который мы создали здесь.Я надеюсь, что вы рассмотрите возможность участия в формировании будущих событий!


Благодарность: Я хотел бы поблагодарить доктора Магнуса Эгерштедта и Жана-Пьера де ла Круа из Технологического института Джорджии за то, что они научили меня всему этому, и за их энтузиазм в отношении моей работы над симулятором Собота.

.