Menu

Масло для роботизированной коробки передач: Моторное масло ROLF – качество без компромиссов! / Страница не найдена (ошибка 404)

Содержание

Как менять масло в роботе, роботизированной коробке − Советы

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

Как проверить состояние масла в роботе

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

Особенности эксплуатации, влияющие на интервал замены

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

Какое масло использовать для роботизированной коробки

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

Когда нужно менять масло

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

Пошаговая инструкция

Частичная замена

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

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

Полная замена

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

когда менять масло в роботизированной КПП

Роботизированная коробка передач сегодня является  современной альтернативой АКПП и вариаторам.  Данная разработка позволяет добиться неплохих показателей в плане динамики разгона и топливной экономичности. При этом РКПП дешевле в производстве, что заметно снижает общую стоимость автомобиля.

Если говорить об устройстве коробки-робот, данный тип трансмиссии напоминает привычные МКПП. На первый взгляд может показаться, что обслуживать данную коробку нужно точно так же, как и механику. Сразу отметим, если владелец намерен сохранить и даже увеличить срок службы, на практике роботизированные КПП нуждаются в более частом обслуживании.

В этой статье мы поговорим о том,  как обслуживать роботизированную коробку,  когда и почему нужно менять масло в коробке робот, а также на что обратить внимание в рамках эксплуатации автомобиля с трансмиссией данного типа.

Содержание статьи

Роботизированная коробка передач: замена масла по регламенту, пробегу и по срокам

Итак, если на машине стоит коробка робот, когда менять масло является частым вопросом владельцев, которые активно эксплуатируют свой автомобиль. Другими словами, если пробег превышает отметку в 60-80 тыс. км., многих начинает беспокоить необходимость обслуживания КПП.

Начнем с того, что с роботизированными коробками связано много слухов и заблуждений.  Прежде всего, в процессе изучения мануала можно обнаружить информацию, что агрегат и вовсе необслуживаемый, то есть масло залито в трансмиссию на весь срок службы автомобиля. Кстати, данная практика распространяется и на автомобили с МКПП, АКПП и вариаторами.

Также многие автолюбители считают, что раз робот по устройству похож на механическую коробку, то и обслуживать его нужно аналогичным образом. На самом деле это не так. Давайте разбираться.

  • Итак, начнем с того, что заявления производителей о том, что агрегаты не нуждаются в обслуживании, можно в большей степени считать маркетингом.  С одной стороны, выгодной может показаться возможность сократить расходы в гарантийный период.

Идем далее. С учетом того, что выпускать автомобили с большим ресурсом сегодня попросту экономически невыгодно, автопроизводители  рассчитывают на исправную работу всех узлов только в период гарантии. Затем, чтобы сохранить имидж марки, еще какое-то время ДВС, КПП и другие составные элементы не доставляют проблем, однако затем машина начинает  в буквальном смысле слова «сыпаться».

Если еще раз вспомнить, что на многих современных авто трансмиссия официально необслуживаемая, тогда  становится понятно, что запаса прочности, в среднем, хватит на 130-180 тыс. км. (с учетом того, что гарантия на авто обычно составляет 100-150 тыс.  км. в зависимости от производителя).

Однако если владелец самостоятельно обслуживает агрегат и соблюдает основные рекомендации  в процессе эксплуатации, тогда ресурс многих узлов можно заметно увеличить. Также это распространяется и на КПП. Если вернуться к роботизированным коробкам, тогда нужно отметить, что такие трансмиссии делятся на два типа:

В первом случае коробка типа АМТ действительно представляет собой автоматизированную механику, которая оснащена исполнительными сервомеханизмами. Так вот, рекомендации касательно  обслуживания таких агрегатов схожи с МКПП.

Опытные владельцы и специалисты по ремонту трансмиссий рекомендуют  после приобретения нового авто сменить масло после 3-5 или максимум 10  тыс. км. пробега, после чего выполнять полную замену каждые 60 тыс. км или один раз в 3-4 года (в зависимости от того, что наступит раньше).

Если же автомобиль эксплуатируется в тяжелых условиях, тогда интервал замены следует сократить на 30-40%. Для замены необходимо приобретать только масла, рекомендуемые самим производителем трансмиссии. Еще допускается использование качественных аналогов, при этом масло должно полностью соответствовать всем допускам производителя автомобиля или коробки передач.

Кстати, по времени менять масло все же нужно даже в том случае, если пробеги небольшие.  Дело в том, что хотя  условия работы трансмиссионных жидкостей не такие тяжелые, как в двигателе, однако все равно происходят процессы окисления, накапливается конденсат, срабатываются присадки и т.д.

Еще отметим, что однодисковое роботы могут также оснащаться гидроприводом сцепления (например, коробка Изитроник). Так вот,  в этом случае необходимо менять тормозную жидкость, используя рекомендуемую производителем. Замена выполняется раз в два года. 

  • Теперь перейдем к преселективным роботизированным коробкам (например, DSG или Powershift).  Важно понимать, что хотя в основе все равно лежит  механическая КПП, данные коробки передач сильно отличаются не только от МКПП, но и от однодисковых роботов АМТ. 

Прежде всего, данные КПП нуждаются в большем количестве масла и имеют гидроблок (по аналогии с АКПП и вариатором).  Данный блок применительно к роботам называется мехатроник. Так вот, клапанная плита является элементом управления всей КПП и предельно чувствительна к уровню, качеству и состоянию трансмиссионной жидкости.

Получается, обслуживать такой робот нужно  не так, как АМТ. Обслуживание происходит по аналогии с АКПП или вариатором. Если просто, после покупки необходимо заменить масло через 5-10 тыс. км. Параллельно следует выполнить замену масляного фильтра коробки-робот.

Затем рекомендуется полностью менять масло в трансмиссии каждые 50 тыс. км., при этом также на каждом плановом ТО требуется регулярный контроль его уровня и состояния. Не допускается сильное потемнение и помутнение (потеря прозрачности), наличие стружки и т.д. Работа агрегата на таком масле быстро выведет клапанную плиту из строя (перестают нормально работать соленоиды, появляются задиры в масляных каналах мехатроника и т.п.).

Одним из основных признаков проблем с маслом и мехатроником принято считать появление рывков и толчков при переключении передач, которые сильнее всего заметны при активном разгоне.

В подобной ситуации может потребоваться не только немедленная замена масла, но и промывка мехатроника или всей КПП. Параллельно может возникнуть необходимость  частичной разборки КПП для замены масляных фильтров роботизированной коробки передач.

    

Подведем итоги

Как видно, ответом на вопрос, когда нужно менять масло в коробке робот, можно считать отметку около 50-60 тыс. км. При этом для однодисковых роботов типа АМТ замена может производиться каждые 60 тыс. км., тогда как преселективный8 робот нужно обслуживать чаще (каждые 50 тыс. км.).

Еще добавим, что на практике по аналогичной схеме рекомендуется обслуживать и другие виды КПП (механику, АКПП и вариатор). Единственное, для вариаторной  CVT замена показана  даже раньше (каждые 30-40 тыс. км.) с учетом особенностей его конструкции и крайне высоких нагрузок на шкивы и ремень вариатора.

В качестве итога хотелось бы добавить, что только своевременное и качественное обслуживание трансмиссии, а также использование рекомендуемых самим производителем коробки или автомобиля ГСМ и расходников позволяет максимально увеличить ресурс агрегата и добиться его качественной работы на протяжении всего срока службы. 

Читайте также

Трансмиссионное масло для роботизированной коробки

С появление в линейке LADA роботизированной коробки передач отечественного производства, многие водители задались вопросом: «Какое масло лить в трансмиссию автомобиля, чтобы она прослужила как можно дольше?».

Рекомендации производителя

АвтоВАЗ не регламентирует время и срок замены трансмиссионного масла в роботизированной коробке. Масло в коробке рассчитано на весь срок службы данного агрегата. Стоит ли доверять заводу в этом вопросе? НЕТ!

Сразу после покупки автомобиля, нужно более тщательно подходить к вопросу выбора масла для роботизированной коробки передач. Так как в это время все узлы проходят обкаточный период, от условий которого зависит дальнейшая работа автомобиля в целом. Но и после обкатки так же не стоит пренебрегать качеством масла, жаль, что сейчас такое время, когда подделывают абсолютно все и наткнуться на подделку проще простого.

Что льют с завода?

В роботизированную коробку передач Весты с завода заливается трансмиссионное масло — ТМ-4-12 SAE 76W-85 GL-4. Точно такое же льют и другую новинку — XRAY. Можно сделать вывод, что масло заливаемое с завода и есть рекомендуемое, но это будет не совсем правильным утверждением.

Качество заводской жидкости

Как упоминалось выше, завод изготовитель заливает масло в АМТ на весь срок службы. Но мы решили слить и посмотреть, что же нас ждет после в коробке, когда на одометре 3,5 тыс. км. Смотрите на фото: Заводское трансмиссионное масло представляет из себя некое подобие жидкости с непонятными коричневыми и серыми оттенками, с кусочками стружки. Не уверен, что такое масло продлило бы жизнь роботу.

Вот такое масло льют в робот с завода

Многие водители замечают вой в работе КПП, отмечая низкое качество заводского масла в коробке Весты. Поэтому рекомендуется после покупки нового или б.у автомобиля произвести замену на более качественное масло, для уменьшения шума и продления срока эксплуатации КПП.
Что насчет других производителей? Для этого обратимся к Руководству по эксплуатации автомобиля:
— ЛУКОЙЛ ТМ-4 — 75W-80, 75W-85, 75W-90, 80W-85, 80W-90; TG-4
— НОВОЙЛ ТРАНС КП — 80W-85; TG-4
— РОСНЕФТЬ KINETIC — 80W-85; TG-4
— ТНК ТРАНС КП — 80W-85; TG-4
— ТНК ТРАНС КП СУПЕР — 75W-90; TG-4
— ТРАНС КП-2 — 80W-85; TG-4
— SHELL TRANSAXLE OIL — 75W-90; TG-4/5
В основном у всей линейки Лада, рекомендуемые трансмиссионные масла аналогичные. Это объясняется, тем, что на некоторых моделях автомобилей КПП ставятся одинаковые, либо модернизированные старые. Так, например, в роботе Весты была взята за основу механика ВАЗ 2180, просто ее оснастили автоматической системой переключения.

Разрешено лить масло TG-4/5, TG-4, но не TG-5. TG-5 — считается редукоторным маслом, залив которое в кпп, вы убьете синхронизаторы.

Когда менять масло в роботе Весты?

Для увеличения срока службы коробки передач, рекомендуется менять масло каждые 50 тысяч км., либо каждые 3 года. Заливаемый объем трансмиссионного масла — 2.25 литра.

На что влияет вязкость масла?

Вязкость трансмиссионного масла оказывает большое влияние на КПП автомобиля.
При высокой вязкости могут возникнуть задержки в переключении передач, увеличивается время скольжения узлов КПП, что повышает износ, но уменьшает шум работы кпп.
Масло , наоборот, с низкой вязкостью, не способно создать крепкую пленку между поверхностями. Так в случае ее разрушения элементы начинают работать «в сухую», что способствует износу.

Ощутить на себе вязкость масла можно легко зимой при очень низких температурах при запуске автомобиля.

Замена масла в роботе — немного не простая задача, т.к. завод не предусмотрел эту операцию. Для замены понадобится большой шприч для закачки масла.  Главная страница

Замена масла в АКП, вариаторе, «роботе». Почему это нужно делать :: Autonews

Большинство современных автоматических коробок передач производители считают необслуживаемыми, но в некоторых случаях замена масла все-таки требуется. А для коробок более старых автомобилей такая процедура прямо предусматривается регламентом технического обслуживания. Процедура замены масла в коробке сложнее, чем в двигателе, и зависит от типа агрегата.

Старые и новые: в чем разница

В автоматические коробки автомобилей прежних лет выпуска заливались, как правило, жидкости на минеральной основе, которые нужно было менять с периодичностью 30–45 тыс. км пробега. Современные коробки используют синтетические масла с большим ресурсом, поэтому сегодня производители либо предлагают менять масло гораздо реже, например раз в 60 или 120 тыс. км, либо вообще не предусматривают регламентную замену масла в АКП на протяжении всего срока службы автомобиля.

В общем случае можно считать, что при расчетном сроке эксплуатации около пяти-шести лет пробег автомобиля до капремонта составит не менее 150–200 тыс. километров. Во избежание затрат на больших пробегах специалисты все-таки рекомендуют периодически менять масло даже в «необслуживаемых» коробках, особенно с учетом того, что техническая возможность замены есть на всех таких агрегатах. Для современных коробок первые две замены рекомендуется делать раз в 60 тыс. км, а после 120 тыс. км пробега — уменьшить интервал до 30–40 тыс. километров.

Зачем вообще менять масло

В любой коробке существуют пары трения, которые постепенно изнашиваются и загрязняют масло. Частички металла улавливаются специальными магнитными фильтрами в картере коробки передач, но со временем продукты износа забивают фильтры, масляные каналы и управляющие механизмы. Давление масла падает, работа коробки ухудшается, разрушаются механические части.

Фото: edu-content.com

Динамичная езда, движение в пробках, буксировка прицепа или езда по бездорожью нагружают коробку еще сильнее, что приводит к ускоренному износу. Смена масла в таких условиях позволяет очистить агрегат изнутри и продлить срок его службы, поэтому менять его при больших нагрузках требуется еще чаще. Наконец, крайне рекомендуется сменить масло при покупке подержанного автомобиля, так как неизвестно, в каких условиях и как он обслуживался раньше.

Полная и частичная замена: как правильно

Существует два метода замены масла в автоматических коробках. Первый — метод частичной замены, когда жидкость удаляется только из картера коробки через сливную пробку, но при этом от трети до половины старого масла остается в недрах агрегата. Это профилактическая мера, позволяющая лишь обновить жидкость, но даже при таком способе крайне рекомендуется снять поддон и очистить либо заменить магнитный фильтр. На машинах с большим пробегом рекомендуется повторить процедуру, чтобы увеличить в коробке долю свежей жидкости и убрать продукты износа, которые успеет вымыть новое масло.

Второй способ — полная замена с промывкой агрегата, которая делается на подъемнике с помощью специальной установки. Жидкость прогоняется через коробку под давлением при работающем двигателе. Такой способ дороже и требует от 10 до 20 л масла, зато почти гарантирует очистку коробки от продуктов износа.

Можно ли «убить» АКП новым маслом

Вероятность испортить коробку действительно существует, но речь идет о запущенных агрегатах с большим пробегом около 200 тыс. км, в которых давно не меняли масло. В таких коробках новое масло с хорошими моющими свойствами быстро вымывает всю грязь и продукты износа, но также быстро может перенести их в более узкое место и забить масляные каналы. Итог может оказаться плачевным.

Фото: Олег Лозовой / РБК

Еще одна проблема может быть связана с функцией адаптации «автоматов» к их состоянию. При износе узлов коробки электроника постепенно поднимает давление масла, а после промывки агрегата и смены жидкости давление в АКП может оказаться слишком высоким, что приводит к быстрому повреждению деталей. Именно поэтому после полной смены масла нужно обязательно провести сброс адаптации коробки, подключившись к блоку управления.

Надо ли менять масло в вариаторе

Устройство и принцип работы бесступенчатой коробки отличаются от классического гидромеханического автомата, но требования к качеству и чистоте масла у вариаторов даже выше. Масло в вариаторах также участвует в процессе передачи крутящего момента, а некоторые модели, как и «автоматы», оснащаются гидротрансформаторами. Грязное масло может забить продуктами износа элементы коробки, давление упадет, ремень без смазки быстро повредит шкивы и разрушится сам.

Производители рекомендуют замену жидкости во время регламентного обслуживания раз в 60–80 тыс. км, а профильные специалисты предлагают делать это в полтора-два раза чаще. Процедура чуть проще и не требует специального оборудования: нужно открутить сливную пробку, слить основную часть масла, потом открутить поддон картера коробки, слить остатки, почистить или заменить фильтры.

Что делать с роботизированной коробкой

Устройство «робота» еще проще. Коробки с одним сцеплением обслуживаются по регламенту механических, а вот у преселективных агрегатов с двумя сцеплениями могут быть свои нюансы. Так, «роботы» со сцеплениями в масляной ванне более требовательны к качеству масла, потому что жидкость не только обеспечивает смазку и охлаждение дисков, но и циркулирует в гидравлическом маслонасосе, который в «сухих» коробках заменен электрическим. Кроме того, продукты износа сцепления быстрее загрязняют масло.

Фото: из архива

Фирменный регламент, например, Volkswagen не предписывает замены масла в коробке, но специалисты рекомендуют менять масло в «роботах» как минимум не реже, чем в механических коробках. В случае «сухих» сцеплений интервал замены может составлять до 80 тыс. км, «мокрых» — 60 тыс. километров. Процесс замены не отличается от аналогичного для МКП, но при «мокрых» сцеплениях есть нюанс: в коробку и блок мехатроники заливаются разные жидкости, поэтому процесс логично разделяется на две одинаковых части. Разборка самой коробки не требуется.

Трансмиссионное масло в коробку Робот Opel

Обслуживание роботизированной коробки Опель может продлить ей «жизнь». В обслуживание входит следующие

  1. Адаптация кпп с прокачкой контура сцепления
  2. Замена трансмиссионного масла в КПП F17 F13

По первому пункту перейдите по ссылке, в которой мы подробно рассмотрели адаптацию коробки Изитроник.

По второму пункту остановимся подробнее. Масло в коробке служит для смазывания шестерен, подшипников, муфт и синхронизаторов. В процессе эксплуатации машины коробка передач изнашивается, металлическая стружка попадает под подшипники. Металлическая стружка, попавшая под ролики подшипника, создает накат, разрушая поверхность металла. Периодическая замена масла может продлить срок эксплуатации коробки передач easytronic. В коробке передач заливается 1.9л масла. Важно заливать масло, которое рекомендуется заводом изготовителем или его аналоги. Вязкость масла должна быть 75W-90 на синтетической основе.

Замена масла в коробке робот

Снимаем защиту двигателя (если присутствует), откручиваем все болты поддона коробки передач. Снимаем поддон, если прокладка повредилась, то её следует заменить на новую. Чистим поддон и осматриваем дифференциал. Наличие стружки или металлические осколки в поддоне свидетельствуют об износе и повреждении КПП. Моем поддон и меняем прокладку, так же осматриваем дифференциал. Устанавливаем поддон на место и закручиваем болты с нужным моментом. Контрольное отверстие находится возле левого привода. Откручиваем пробку и заливаем масло пока не потечет. Устанавливаем защиту картера на место.


Масло трансмиссионное GM EASYTRONIC 1 л 93165694, 93740315, Febi 21829 и др.

Вязкость масла 75W-90 подходит для роботизированных и механических коробок передач.

Прокладка картера 90345227

Наша рекомендация — замена масла в коробке передач каждые 100тыс.км.

Ремонт КПП и возможные поломки в этой статье.

Выбираем правильно масло в коробку передач

Современному владельцу автомобиля сложно правильно подобрать масло для своего железного коня, особенно масло для трансмиссии. На текущий момент на нашем рынке есть огромный выбор из множества масел с различными свойствами и соответствующим различным нормам. В этой статье мы попробуем разобрать во всем многообразии масел для коробки передач.

Трансмиссионное масло – что это?

Трансмиссии автомобиля в процессе работы требуется постоянная смазка. Детали коробки соприкасаются с большой скоростью и силой, создавая сухое трение, и без смазывания это быстро изнашивает детали, выводя агрегат из работы. Для целей смазывания деталей коробки передач и используется трансмиссионное масло, защищающее механизмы от трения, мелких частиц и грязи.


Виды трансмиссионных масел

Выбор трансмиссионного масла зависит от его показателей, а также самой КПП:

Тип трансмиссии


Механическая КПП — MTF
АКАА — ATF
Вариаторный тип — CVTF
Роботизированная КПП — различные масла, исходя из рекомендаций производителя автомобиля.

 

Базовое масло

Это основа для производства масла:


Минеральное — очищенные масляные фракции нефти, самые дешевые масла.
Полусинтетическое — аналогичны минеральный, но уже с химическими синтезированными добавками.
Синтетическое — полностью синтезированные в лаборатории.

«Синтетика» показывает себя гораздо лучше в морозы, нежели «минералка». Но При этом, синтетические масла не подходят для многих устаревших конструкций и дороже остальных.

 

Показатель вязкости

Это обозначение вязкости масла при различных температурах. Общепринятой является спецификация SAE (Society of Automobile Engineers), — это мировой стандарт степени вязкости масла.

Принятые стандарты

 

Стандарт API

Классификации по API (American Petroleum Institute) разделяет масла для МКПП по составу и предназначению.

GL-4 подходит для трансмиссий, используемых в умеренных условиях, с деталями из цветных металлов и сплавов, где нежелательно использовать GL-5.

GL-5 содержит большое количество противозадирных присадок, когда трансмиссия работает при высокой нагрузке.

GL-4/5 является универсальным маслом, которому присущи свойства обоих стандартов.

 

Стандарт Dexron

Специализированная классификация производителя General Motors:

Dexron (Подкласс B)
Используется для авто, выпущенных с 1967 по 1972 годы

Dexron II (Подклассы C, D, E)
Используется для авто, выпущенных с 1973 по 1992 годы

Dexron III (Подклассы F, G, H)
Используется для авто, выпущенных с 1993 по 2005 годы

Dexron VI (Подкласс J)
Используется для современных авто, выпускаемых с 2006 года

 

Для роботизированных коробок передач, а также вариаторов, не существует определенного стандарта масел или жидкостей, регулирующего их характеристики. Необходимо руководствоваться рекомендациями автопроизводителя.

 

Ошибки при замене масла в коробке

Увеличенный срок замены масла

Очень часто производитель дает рекомендации по крайне большому сроку замены масла с в коробке. К сожалению, это лишь маркетинговый ход, что может привести к преждевременному износу коробки передач и её отдельных частей. В процессе эксплуатации, часть присадок вырабатываются, что ведет к загустеванию масла. Отработки от масла скапливает в узлах агрегат, образуется шлам и осадок, трансмиссия работает с повышенным износом. Меняя масло чаще – вы уменьшаете шанс негативного воздействия на механизмы коробки из-за потери маслом его качеств.

 

Ошибки совместимости

Очень часто автовладельцы используют масло с показателем вязкости, которые не подходят для трансмиссии их автомобиля или режима его эксплуатации. В свою очередь это приводит к повышенной нагрузке на трансмиссионные детали, ускоряя их износ.

 

Смешение разных масел

Масло для трансмиссии отлично по многим параметрам, а его смешивание с другим маслом приведет к негативным последствиям. И именно, возможно образование осадка и пенообразование, изменится вязкость и свойства масла. Появляются рывки и посторонний шум, значительно увеличивается износ. Без крайней необходимости (аварийные ситуации на трассе) делать смесь из масел недопустимо.

 

Какое масло выбрать?

Выбирать трансмиссионное масло нужно изучив информацию, как от производителя, так и специалистов. Из-за большого количество подделок на рынке покупка популярного бренда стала настоящей лотереей. К тому же цены на масло от ведущих мировых брендов становятся слишком высокими. Разумная альтернатива в этом случае — выбор недорогого, но качественного трансмиссионного масла, своевременная замена которого не станет ударом по семейному бюджету. Важна и информация по продукту от производителя, для уверенности в соответствии масла характеристикам.

Отличный вариант — обратить внимание на масла российского производителя C.N.R.G. с маслами в ассортименте, подходящими для различных типов трансмиссии.


Подбор трансмиссионных масел C.N.R.G.

 

Автомобиль МКПП АКПП
Ford Focus 1
Ford Focus 2
Toyota Corolla (до 2008)
Toyota Camry (до 2008)
N-Trance GL-4 75W-90
N-Trance GL-4/5 75W-90
(синтетический продукт: больший рерус масла, более плавная работа МКПП)
N-Trance АTF III Multi
(только для АКПП)
Для вариаторов, роботов и DSG — нет продукта
Ford Focus 3
Toyota Corolla (от 2009)
Toyota Camry (от 2009)
N-Trance GL-4/5 75W-90 Нет продукта
Huyndai Solaris
Kia Rio
Daewoo Nexia
N-Trance GL-4 75W-90
N-Trance GL-4/5 75W-90
(синтетический продукт: больший рерус масла, более плавная работа МКПП)
N-Trance АTF III Multi
Renault Logan
Chevrolet Niva
Lada Vesta
Lada Granta
Lada Priora
Lada 4×4 Нива
N-Trance GL-4/5 75W-90
(для Renault Logan)
N-Trance GL-5 75W-90
(для Chevrolet Niva)
N-Trance GL-5 80W-90
(для Chevrolet Niva)
N-Trance GL-4 75W-90
(для Lada Vesta, Granta, Priora)
N-Trance АTF III Multi
(синтетический продукт: больший ресурс)
N-Trance ATF IIIG
ВАЗ-2105
ВАЗ-2106
ВАЗ-2107
N-Trance GL-5 80W-90
Volkswagen Polo
Volkswagen Passat
Skoda Octavia
N-Trance GL-4/5 75W-90 N-Trance АTF III Multi
(только для АКПП)
для DSG — нет продукта

Через сколько менять масло в коробке автомат, маханика, робот и вариатор?

Замена масла в коробке переключения передач – это один из тех вопросов, дать ответ на который однозначно сложно. Стоить также заметить, что во многих мануалах к автомобилям указывается, что масло менять и вовсе не нужно, а только время от времени доливать. Более того, на многих моделях даже нет сливной пробки в картере или поддоне для слива масла из КП.

Если же говорить более конкретно, основываясь на опыте водителей со стажем, то все периодичность замены зависит от таких факторов:

  • тип трансмиссии;
  • модель автомобиля;
  • качество дорог;
  • манера езды;
  • наличие неисправностей.

Механическая коробка передач

Если почитать инструкцию к отечественным Ладам, то производитель рекомендует проводить замену через 75-80 тысяч километров.

Однако, нужно помнить о таком моменте, как “приработка”. Пока машина новая, все шестеренки в коробке притираются друг к другу. Также не факт, что после того, как шестерни были выточены, с них были удалены все мелкие частицы – стружка, окалина, мелкая пыль и грязь. Соответственно, все эти посторонние частицы оседают в масле, нагреваются вместе с ним и оседают в виде шлаков на элементах коробки – валах, шестеренках, вилках, синхронах.

Отсюда вывод – на новой машине масло в коробке лучше заменить чуть раньше, и не ждать пока на одометре появится отметка указанная в инструкции. Велика вероятность того, что пока данная отметка появится, вам уже придется изрядно потрудиться над коробкой как раз из-за того, что производитель указывает усредненные сроки замены, рассчитанные на идеальные условия. У нас, как известно, идеальных условий почти нет.

Стоит прислушиваться к работе коробки, признаки неисправности:

  • сложно попасть в передачу;
  • раздается посторонний звук;
  • вибрации рычага переключения;
  • “подвывание” КП на высоких передачах.

Данные признаки косвенно свидетельствуют о неполадках в работе трансмиссии, недоливе масла или о падении его уровня. И если вы поменяете масло, то только продлите срок службы машины. Естественно, масло нужно покупать “родное” рекомендованное производителем, а не дешевый “левак”.

Отсюда вывод – хоть в инструкции и сказано, что масло нужно менять через каждые 50-80 тысяч км и не реже, чем один раз в два года, доливка или полная замена масла в МКП после притирки деталей никогда не будет лишней. Также не забывайте следить за уровнем масла и доливать его.

Коробка автомат, вариатор, роботизированная коробка передач

Данные виды трансмиссии очень чувствительны к замене масла. Они устроены очень сложно и масло в таких коробках выполняет сразу несколько функций:

  • смазка узлов и агрегатов;
  • охлаждение;
  • вывод шлака и мелких частиц.

Масло для автоматики и вариатора очень дорогое, но тем не менее им нужно запастись и заливать строго по расписанию:

  • автомат – через 30-60 тысяч;
  • вариатор – 70-80 тысяч;
  • роботизированная коробка, типа DSG, которое ставится на Фольксвагены, Шкоды, Сеаты, – 80-90 тысяч.

Опять же, данные цифры относятся к идеальным условиям, поэтому ориентируйтесь по тому, как работает коробка.

Также во всех инструкциях указывается, что замену нужно проводить не реже, чем раз в два года. То есть, если вы за 2 года не проехали указанное количество километров, масло все же нужно заменить, потому что от воздействия высоких температур оно начинает терять свои свойства и в нем накапливаются продукты загрязнения и распада.

Видео о том как меняется масло в автоматическое коробке передач

Загрузка…

Поделиться в социальных сетях

Роботизированная коробка передач — устройство и принцип работы МКПП

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

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

Что такое роботизированная коробка передач

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

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

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

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

Принцип работы роботизированной коробки передач

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

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

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

Роботизированная коробка работает по следующей схеме:

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

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

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

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

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

Роботизированное устройство коробки передач

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

Вот узлы, входящие в коробку передач:

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

Особенности работы РКПП

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

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

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

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

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

Характеристики роботизированной коробки передач DSG

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

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

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

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

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

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

Достоинства и недостатки

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

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

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

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

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

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

Вопросы и ответы:

Чем отличается автомат от робота? АКПП работает за счет гидротрансформатора (жесткой связи с маховиком через муфту нет), а робот аналогичен механике, только скорости переключаются автоматически.

Как переключать передачи на роботизированной коробке? Принцип управления роботом идентичен управлению автоматом: нужный режим выбирается селектором, а обороты двигателя регулируются педалью газа. Скорости переключатся сами по себе.

Сколько педалей в машине с роботом? Хотя робот конструктивно похож на механика, сцепление автоматически отключается от маховика, поэтому автомобиль с роботизированной трансмиссией имеет две педали (газа и тормоза).

Как правильно парковать машину с роботизированным боксом? Европейская модель должна быть припаркована в режиме А или на задней передаче. Если машина американская, то на селекторе стоит режим P.

АНАЛОГИЧНЫЕ ИЗДЕЛИЯ

Роботизированная коробка передач — устройство и принцип действия МКПП

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

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

Что такое роботизированная коробка передач

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

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

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

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

Принцип работы роботизированной коробки передач

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

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

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

Роботизированная коробка работает по следующей схеме:

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

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

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

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

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

Роботизированное устройство коробки передач

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

Вот узлы, входящие в коробку передач:

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

Особенности работы РКПП

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

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

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

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

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

Характеристики роботизированной коробки передач DSG

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

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

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

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

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

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

Достоинства и недостатки

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

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

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

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

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

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

Вопросы и ответы:

Чем отличается автомат от робота? АКПП работает за счет гидротрансформатора (жесткой связи с маховиком через муфту нет), а робот аналогичен механике, только скорости переключаются автоматически.

Как переключать передачи на роботизированной коробке? Принцип управления роботом идентичен управлению автоматом: нужный режим выбирается селектором, а обороты двигателя регулируются педалью газа. Скорости переключатся сами по себе.

Сколько педалей в машине с роботом? Хотя робот конструктивно похож на механика, сцепление автоматически отключается от маховика, поэтому автомобиль с роботизированной трансмиссией имеет две педали (газа и тормоза).

Как правильно парковать машину с роботизированным боксом? Европейская модель должна быть припаркована в режиме А или на задней передаче. Если машина американская, то на селекторе стоит режим P.

АНАЛОГИЧНЫЕ ИЗДЕЛИЯ

Роботизированная коробка передач — устройство и принцип действия МКПП

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

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

Что такое роботизированная коробка передач

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

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

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

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

Принцип работы роботизированной коробки передач

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

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

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

Роботизированная коробка работает по следующей схеме:

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

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

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

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

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

Роботизированное устройство коробки передач

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

Вот узлы, входящие в коробку передач:

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

Особенности работы РКПП

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

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

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

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

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

Характеристики роботизированной коробки передач DSG

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

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

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

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

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

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

Достоинства и недостатки

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

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

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

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

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

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

Вопросы и ответы:

Чем отличается автомат от робота? АКПП работает за счет гидротрансформатора (жесткой связи с маховиком через муфту нет), а робот аналогичен механике, только скорости переключаются автоматически.

Как переключать передачи на роботизированной коробке? Принцип управления роботом идентичен управлению автоматом: нужный режим выбирается селектором, а обороты двигателя регулируются педалью газа. Скорости переключатся сами по себе.

Сколько педалей в машине с роботом? Хотя робот конструктивно похож на механика, сцепление автоматически отключается от маховика, поэтому автомобиль с роботизированной трансмиссией имеет две педали (газа и тормоза).

Как правильно парковать машину с роботизированным боксом? Европейская модель должна быть припаркована в режиме А или на задней передаче. Если машина американская, то на селекторе стоит режим P.

ПОДОБНЫЕ СТАТЬИ

Границы | Компактные редукторы для современной робототехники: обзор

Введение

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Система оценки роботизированных трансмиссий с расширенными возможностями HRI

Контроль

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

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

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

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

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

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

Безопасность

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

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

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

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

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

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

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

Вес и компактность

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

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

Высокая компактность — еще одна характеристика, присущая этим новым роботизированным устройствам: от коботов до вспомогательных устройств, компактность дает преимущества в маневренности и удобстве взаимодействия.

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

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

Эффективность и виртуальная мощность

КПД

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

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

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

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

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

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

Виртуальная сила

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Ploss, L≈ PIN * L * (1-ηm)

И общая эффективность зацепления всей коробки передач теперь составляет:

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

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

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

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

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

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

Производительность

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

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

Точность и повторяемость

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

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

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

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

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

Скорость и полезная нагрузка

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

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

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

Сводка

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

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

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

• Передаточное число

• Ускорение и номинальный выходной крутящий момент

• Вес

• Форма: диаметр × длина

• Ускорение и номинальный крутящий момент к массе

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

• Топологическая эффективность: коэффициент скрытой мощности

• Пусковой момент при прямом и обратном движении без нагрузки в% от номинального входного крутящего момента

• Потери, не зависящие от нагрузки

• Потерянное движение

• Максимальная входная скорость

• Жесткость на кручение

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

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

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

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

Планетарные редукторы: чрезвычайно универсальная платформа

Планетарные зубчатые передачи

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

PGT

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

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

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

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

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

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

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

Редукторы

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

Редукторы

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

PGT

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

Гармонические приводы: легкий редуктор деформационной волны без люфта

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

Его название происходит от характерной деформации Flexspline , нежесткой, тонкой цилиндрической чашки с зубьями, которые служат выходными.Flexspline входит в зацепление с неподвижным сплошным круглым кольцом с внутренними зубьями шестерни Circular Spline , в то время как он деформируется вращающейся эллиптической заглушкой — волновым генератором , как это видно на Рисунке 4. Редукторы этого типа являются наиболее распространенными. обычно называют Harmonic Drive © (HD) из-за очень эффективной стратегии защиты IP.

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

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

Таблица 2 . Схема оценки решений волн деформации.

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

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

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

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

Циклоидные приводы: для высокой прочности и жесткости на кручение

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

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

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

Таблица 3 . Схема оценки решений для циклоидных приводов.

Формы аналогичны коробкам передач с волновой деформацией, а по весу больше и ближе к весам PGT по вышеупомянутым причинам.Отношение крутящего момента к массе больше, чем у PGT, но немного ниже, чем у редукторов с деформационной волной. Основное преимущество циклоидных приводов заключается именно в их способности выдерживать большие нагрузки и особенно ударные нагрузки, а также в минимальных требованиях к техническому обслуживанию.

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

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

Приводы

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

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

Обзор новейших технологий передачи для робототехники

Усилитель крутящего момента REFLEX

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

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

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

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

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

К сожалению, пока недоступны независимые тесты для подтверждения данных характеристик, и никаких официальных данных, особенно по эффективности, на данный момент от Genesis не имеется, поэтому в Таблицу 4 включено только значение Latent Power Ratio, вытекающее из его топологии.

Таблица 4 . Схема оценки новых технологий редукторов.

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

Проезд Архимеда

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

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

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

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

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

NuGear

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

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

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

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

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

Двусторонний привод

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

Как видно на Рисунке 9, конфигурация этого устройства снова аналогична PGT Wolfrom. При такой топологии Fujimoto et al. смогли достичь при передаточном числе 1: 102 КПД при движении вперед 89,9% и КПД при движении задним ходом 89,2%. Пусковой крутящий момент без нагрузки в обратном направлении составил 0,016 Нм в коробке передач с внешним диаметром ~ 50 мм (Kanai and Fujimoto, 2018). Стратегия достижения такой высокой эффективности с топологией Wolfrom заключается в оптимизации коэффициентов сдвига профиля (Fujimoto and Kobuse, 2017).

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

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

Привод подшипника шестерни

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

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

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

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

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

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

Галакси Драйв

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

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

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

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

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

Обсуждение

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

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

Циклоидные приводы

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

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

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

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

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

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

Взносы авторов

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

Финансирование

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

Конфликт интересов

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

Благодарности

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

Дополнительные материалы

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

Список литературы

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

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

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

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Брасситос, Э., Мавроидис, К., и Вайнберг, Б. (2013). «Зубчатый подшипниковый привод: новый компактный привод для роботизированных соединений», в ASME 2013 Международные технические конференции по проектированию и Компьютеры и информация в инженерной конференции (Портленд, Орегон: цифровая коллекция Американского общества инженеров-механиков). DOI: 10.1115 / DETC2013-13461

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

-A

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чен, Д. З., и Цай, Л. В. (1993). Кинематический и динамический синтез редукторных робототехнических механизмов. J. Mech. Des. 115, 241–246. DOI: 10.1115 / 1.2919183

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дрессчер, Д., де Фрис, Т. Дж., И Страмиджоли, С. (2016). «Выбор мотор-редуктора для повышения энергоэффективности», в , 2016 IEEE International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics (AIM) (Banff, AB: IEEE), 669–675.DOI: 10.1109 / AIM.2016.7576845

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

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

GAM (2020 г.). GSL Коробка передач деформационной волны .Каталог.

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

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хаддадин, С., Альбу-Шеффер, А., и Хирцингер, Г. (2009). Требования к безопасным роботам: измерения, анализ и новые идеи. Внутр. J. Робот. Res , 28, 1507–1527. DOI: 10.1177 / 02783643970

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гармонический привод A.G. (2014) Наборы компонентов CSD-2A для технических данных . Каталог.

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

Google Scholar

Хоган, Н. (1984). «Контроль импеданса: подход к манипуляции», 1984 American Control Conference (Сан-Диего, Калифорния: IEEE), 304–313. DOI: 10.23919 / ACC.1984.4788393

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст

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

Google Scholar

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

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

PubMed Аннотация | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Капелевич А. и ООО «АКГирс» (2013 г.). Анализ планетарных передач с высоким передаточным числом. Коэффициент 3, 10.

Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лафлин, К., Альбу-Шеффер, А., Хаддадин, С., Отт, К., Стеммер, А., Вимбек, Т., и Хирцингер, Г. (2007). Легкий робот DLR: концепции проектирования и управления роботами в среде обитания человека. Ind. Робот. Int. J . 34, 376–385. DOI: 10.1108 / 01439

0774386

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

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

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

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

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

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

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

Google Scholar

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

Pennestri, E., and Freudenstein, F. (1993). Механический КПД планетарных зубчатых передач. ASME J. Mech. Des . 115, 645–651. DOI: 10.1115 / 1.2919239

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

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

Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шемпф Х. и Йоргер Д. Р. (1993). Исследование доминирующих рабочих характеристик в трансмиссиях роботов. ASME J. Mech. Des. 115, 472–482. DOI: 10.1115 / 1.2919214

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

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

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

Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сенсинджер, Дж. У., Кларк, С. Д., Шорш, Дж. Ф. (2011). «Внешний и внутренний роторы в роботизированных бесщеточных двигателях», , 2011 IEEE International Conference on Robotics and Automation (Montreal, QC: IEEE), 2764–2770. DOI: 10.1109 / ICRA.2011.5979940

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

DE 02/2017.

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

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

CrossRef Полный текст

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

Google Scholar

Toxiri, S., Näf, M. B., Lazzaroni, M., Fernández, J., Sposito, M., Poliero, T., et al. (2019). «Экзоскелеты с опорой на спину для профессионального использования: обзор технологических достижений и тенденций», в IISE Trans. Ок. Эргон. Гм. Факторы 7, 3–4, 237–249.DOI: 10.1080 / 24725838.2019.1626303

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

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

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

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

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Зинн М., Рот Б., Хатиб О. и Солсбери Дж. К. (2004). Новый подход к созданию роботов, удобных для человека. Внутр. J. Робот. Res. 23, 379–398. DOI: 10.1177 / 02783642193

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Обслуживание роботов: консистентная смазка и роботизированные механизмы

Смазка

позволяет промышленным роботам-манипуляторам работать должным образом, без сбоев и выдерживать износ.Замена смазки для роботов — важная часть профилактического обслуживания, и ее следует регулярно планировать в соответствии с руководством для конкретной марки и модели робота.

Роботы-смазчики с планетарными редукторами

Для разных механических компонентов и различных задач обслуживания используются разные смазки. Роботы с планетарными редукторами требуют ежегодного пополнения смазки. Этот процесс включает откачивание старой смазки из шестерни путем подачи новой смазки в устройство.При замене планетарных редукторов требуется повторная смазка.

MolyWhite

MolyWhite, неоднородная смесь консистентной смазки и масла, долгое время использовалась для смазывания механизмов робототехники. Важно знать, что масло имеет тенденцию отделяться от смеси и вытекать из уплотнений, которые предназначены для предотвращения попадания жира, а не масла. Разрушение смазки для роботов MolyWhite может быть вызвано нагревом и другими факторами. Часто утечка масла создает впечатление, что уплотнения сломаны, но на самом деле с ними все в порядке.

VIGO

Эта японская смазка для роботов призвана устранить некоторые проблемы, связанные с предыдущими вариантами смазки для роботов. Несмотря на то, что она содержит многие из тех же ингредиентов, смазка Vigo менее вязкая, чем MolyWhite, и, как сообщается, обладает превосходными характеристиками. Многие производители переходят с Molywhite на смазку VIGO, поскольку она содержит большее количество противозадирных присадок (противозадирных присадок), таких как соединения молибдена и цинка.

Синтетические смазочные материалы

RobotWorx имеет собственную линейку смазок для роботов (включая варианты MolyWhite и VIGO), которые включают синтетические материалы для повышения производительности и долговечности робота.Мы работали с инженерами, специализирующимися на маслах и смазках для аэрокосмической промышленности, над созданием смазки более высокого качества для промышленных роботов. Это конкретное масло проходит более строгие проверки и проверки, что гарантирует наилучшее качество.

Одним из примеров высокоэффективной смазки RobotWorx является RWVG-1, также называемая RW Tribolube VG-1. Это синтетическая консистентная смазка с загустителем на основе литиевого мыла, предназначенная для работы в условиях экстремального давления и высоких температур. Его свойства стойкости к окислению делают его устойчивым к ржавчине и способствуют большему износу до того, как потребуется замена.Базовое масло состоит из синтетических углеводородных масел и минерального масла.

Смазка других компонентов робота

Некоторые другие компоненты робота также требуют смазки. Для подшипников и рычагов обычно используется «смазка для ступичных подшипников» Alvania EP-2 . Роботы с гармоническими приводами редко требуют замены смазки. Однако при необходимости (например, при замене двигателя) используется более густая смазка.

График смазки для роботов

Без надлежащей смазки для роботов редукторы могут выйти из строя и заклинить.Держите запланированные напоминания о проверке шестерен и профилактических осмотрах, чтобы продлить срок службы вашего робота. Всегда следуйте инструкциям, приведенным в руководстве для вашего конкретного робота. RobotWorx предлагает различные варианты смазки для роботов разных размеров.

Вы хотите полностью отремонтировать или провести техническое обслуживание своего робота? Мы предлагаем 3 уровня услуг по ремонту, чтобы вернуть вашему роботу идеальную форму.

Свяжитесь с отделом запчастей онлайн или позвоните по телефону 740-251-4312, чтобы узнать цены и дополнительную информацию.

Сведение к минимуму риска на подстанциях с помощью робототехники

Подстанции имеют решающее значение для передачи и распределения электроэнергии. Как автономные роботы снижают риск на подстанциях и помогают поставщикам энергии расширяться?

Германия, имеющая одну из самых всеобъемлющих и стабильных сетей энергоснабжения в мире, имеет сеть электропередач, протяженность которой составляет примерно 35 000 километров (21 748 миль). Сеть может обеспечивать максимальное напряжение 220 или 380 кВ, в зависимости от конечного пользователя.Спрос Германии на электроэнергию продолжает расти, в результате чего будут построены новые линии электропередачи между северной и южной Германией, которые планируется завершить к 2025 году и в которых будет использоваться более эффективная технология постоянного тока высокого напряжения (HVDC). Расширение спроса на электроэнергию, наряду с увеличением доли вводов в сеть из возобновляемых источников, означает рост электрической инфраструктуры в Германии, включая подстанции. Это верно для любого рынка с растущим спросом на электроэнергию.

Подстанции являются неотъемлемой и критически важной частью любой системы производства, передачи и распределения электроэнергии.Например, в Германии 8000 подстанций,

, а в США — 55000. Тот факт, что они часто находятся в удаленных местах, делает инспекцию подстанций еще более обременительной с материально-технической и финансовой точек зрения и проблематичной для энергокомпаний. Вот почему проверка с помощью мобильных роботов определенных ключевых параметров на подстанциях является очень выгодной альтернативой физическим проверкам, проводимым людьми. Этот вклад роботов особенно важен в контексте четырех основных потенциальных рисков или воздействий, создаваемых большинством подстанций, а именно пожара, взрыва, выбросов и кражи.

Посмотрите наш веб-семинар по автономным инспекциям в энергетическом секторе, чтобы увидеть роботов в действии и узнать, какие выгоды для энергетического сектора приносят автономные роботы.

Сведение к минимуму риска пожара или взрыва

Важной проверкой, которую может выполнить мобильный робот на подстанции, является проверка силовых муфт, что является важным фактором, учитывая, что обычно это объект с электрическим (или переключаемым) оборудование с множеством конфигураций. Эта проверка имеет решающее значение, поскольку основной причиной электрических пожаров и взрывов на подстанциях является электрическая дуга.Возникновение дуги возникает, когда ток пробивает изоляцию на землю или другую фазу, и возникающий в результате выброс может достигать 40 МВт генерируемого электрического тока. Результирующая температура дуги может быть экстремальной, достигая 20000 ° C, что может вызвать пожар или взрыв. Исследование явления дуги, проведенное компанией АББ, показало, что большинство аварий, связанных с возникновением дуги в распределительном устройстве, на подстанциях происходит из-за человеческого фактора во время установки, технического обслуживания или осмотра. Как и в случае с очень большим количеством опасной работы, устраните человеческий фактор, и риск имеет тенденцию к снижению, иногда значительно.

Еще одна проверка, которую робот может провести на подстанции, — это проверка уровня масла в трансформаторах. Процесс преобразования напряжения, который происходит в трансформаторах, может генерировать огромное количество тепла из-за электрического сопротивления, поэтому для поглощения этого тепла используются изолирующие жидкости. Перегрев может привести к возгоранию или даже взрыву. Исследования подтвердили, что возгорания трансформаторов и, в частности, взрывы на подстанциях очень маловероятны. Однако когда они происходят, они могут иметь катастрофические последствия.Например, тепловое излучение от взрыва трансформатора может вызвать возгорание соседних трансформаторов, которые находятся на расстоянии более 18 метров (59 футов) от очага возгорания.

Роботы также могут помочь в проверке утечек на трансформаторах, что важно, поскольку возгорание трансформатора может проявляться в виде пожаров луж, которые возникают при утечках трансформаторного масла через прокладки, трещинах в стальном резервуаре или других дефектах на земле. Обнаружение утечек во время осмотра также важно при разбрызгивании возгораний, которые возникают при выбросе легковоспламеняющихся паров из бака перегрева трансформатора в окружающую атмосферу.Возгорание трансформатора может варьироваться от 960 до 1200 ° C (от 1760 до 2192 ° F) по выделяемому теплу, и эти пожары могут длиться от четырех до более 24, даже 36 часов. Взрывы, какими бы редкими они ни были, могут быть гораздо более смертоносными, чем пожары, когда они происходят. Вот почему более крупные подстанции следует оценивать по риску как крупные опасные установки.

Наконец, нельзя пренебречь риском пожара на подстанции. Согласно Технической брошюре 537 Международного совета по большим электрическим системам (CIGRE), под названием «Руководство по мерам пожарной безопасности трансформаторов», риск возгорания трансформатора составляет в среднем 4% в течение типичного 40-летнего срока службы.

Минимизация выбросов SF6

Гексафторид серы или SF6 — дешевый и негорючий синтетический газ, который широко используется в электротехнической промышленности для предотвращения коротких замыканий из-за перегрева в емкостях и электрическом оборудовании, например трансформаторы. Он чрезвычайно эффективен в качестве изоляционного материала в электрических установках среднего и высокого напряжения. К сожалению, это также самый мощный и, следовательно, токсичный парниковый газ, известный человечеству, с потенциалом глобального потепления в 23000 раз больше, чем углекислый газ.Вот почему всего один килограмм SF6 эквивалентен возвращению 24 человек из Лондона в Нью-Йорк с точки зрения глобального потепления. В 2017 году было подсчитано, что утечки SF6 в Европейском союзе составили 1,3 миллиона дополнительных автомобилей на дорогах. Это также очень стойкий парниковый газ с продолжительностью жизни не менее 1000 лет. BBC назвала это «грязным секретом» электротехнической промышленности в 2018 году.

Утечки SF6 с подстанций, безусловно, являются одним из наиболее распространенных видов воздействия на окружающую среду в отрасли.А количество выбросов SF6 растет из-за растущего спроса на электроэнергию и расширения сетей передачи и распределения. Существуют более экологичные изоляционные материалы в качестве альтернативы SF6, такие как Green Gas for Grid или g3, но большинство подстанций во всем мире по-прежнему заполнены SF6, особенно в развивающихся странах. Исследование Бристольского университета показало, что количество используемого парникового газа увеличивается на 30-40 тонн в год только в Европе, в основном за счет выработки электроэнергии.Совет по электроснабжению Ирландии (ESB) вызвал крупный скандал, когда в ноябре 2019 года выяснилось, что его основная генерирующая станция Moneypoint на реке Шеннон из-за необнаруженной утечки выбросила 2376 кг SF6 всего за семь лет. Основная утечка была обнаружена только в результате проверки Агентством экологической инспекции страны (EPA). ESB должен был быть оштрафован на миллионы евро за утечки.

Автономные роботы могут использоваться для обнаружения утечек во время инспекции, тем самым снижая потенциальный риск чрезмерных утечек SF6 из оборудования подстанции.

Сведите к минимуму риск кражи

Воровство меди с подстанций и других объектов электроэнергетической инфраструктуры в последние годы растет из-за роста цен на медь на мировом рынке. Эта кража является проблемой во всем мире. Только в 2021 году кража меди с подстанции оставила без электричества 2137 домашних хозяйств в Кингстоне, Южная Австралия, в разгар зимы, в то время как кража меди привела к пожару на сельской подстанции в восточном Техасе, что привело к отключению электроэнергии примерно в 2000 домах.Также было несколько случаев, когда воры вступали в контакт с находящимися под напряжением линиями электропередач и трансформаторами и гибли при попытке украсть медь.

Мобильные роботы с установленными камерами могут осуществлять наблюдение за периметрами подстанции и приводить к более быстрому предупреждению на удаленных станциях контроля безопасности о нарушениях со стороны неуполномоченных лиц, а также других нежелательных «посетителей», таких как дети или животные. Эти роботы также могут проверять целостность ограждений и других барьеров, ограничивающих доступ на объект, а также проверять, заперты ли двери и ворота и т. Д.

Другие важные факторы

Помимо факторов риска пожара, взрыва, выбросов и краж, описанных выше, существуют и другие факторы, которые также имеют значение в отношении жизнеспособности использования мобильных роботов для проверок на подстанциях.

Фактор возобновляемой энергии

Как упоминалось во введении, во многих странах мира продолжается бум производства возобновляемой энергии. Например, энергия из возобновляемых источников, таких как ветер, солнечные фотоэлементы и биомасса, уже составляет 45 процентов национальной энергосистемы Германии.Это означает, что сотни тысяч небольших установок для передачи возобновляемых источников энергии будут и дальше добавляться к сети, например, к 2020 году в Германии уже будет существовать более 1,7 миллиона солнечных фотоэлектрических установок и более 29 000 наземных ветряных турбин. Результат неизменен. увеличение количества подстанций или дополнительная нагрузка на существующие подстанции, что, в свою очередь, означает повышенные риски, связанные с подстанциями по всей стране. Эта реальность воспроизводится во всем мире.

The Issue of Demographics

Германия, как и многие западные страны, имеет стареющее население и, следовательно, проблему демографии.В 2020 году население Германии сократилось на 0,05 процента до 83,1 миллиона человек в первой половине этого года, при этом в стране умерло на 112 000 человек больше, чем рождений. Что еще более тревожно, по данным статистического управления страны, Destatis, к 2030 году население Германии сократится примерно на пять миллионов человек до примерно 78,2 миллиона человек.

Эта демографическая дилемма отражается в сокращении числа инженеров-электриков и электронщиков, обучающихся в Германии. Согласно отчету технологической ассоциации Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik (VDE) за декабрь 2018 года, в Германии будет более 100000 незаполненных инженерных вакансий в течение 10 лет.Только в 2018 году потребовалось около 10900 новых инженеров-электриков и электронщиков, чтобы заменить тех инженеров, которые вышли на пенсию. Энергетические компании, которые борются с такими типами нехватки навыков, не захотят отправлять дорогих инженеров для проведения проверок на подстанциях в поездках, которые могут занять несколько часов, только для того, чтобы добраться до места и обнаружить, что человеческая ошибка, такая как забытые инструменты проверки, продлит срок службы. процесс еще дальше. Роботы могут выполнять большую часть той же работы с гораздо меньшим количеством переменных, связанных с логистикой и затратами.

Пилотный проект

Успешный пилотный проект был реализован немецкой электроэнергетической компанией E.DIS (дочерняя компания E.ON) и Energy Robotics на подстанции в городе Альтентрептов на востоке Германии. Целью проекта было дать важные сведения об использовании современной робототехники для инспекций на подстанциях. Сотрудничество началось в начале 2021 года, когда компания Energy Robotics была выбрана из-за того, что она может предложить первую коммерчески доступную программную платформу, которая сочетает в себе аппаратно-независимую операционную систему робота, облачное управление парком машин и анализ данных на основе ИИ для таких приложений. как выездные обследования на подстанциях.

E.DIS была особенно заинтересована в оценке возможности проверки технологии подстанции с помощью программного обеспечения, усовершенствованного роботом, например, для считывания показаний аналоговых измерительных приборов. Компания также была заинтересована в оценке того, как основные проблемы, связанные с безопасностью, могут быть проверены и отслежены с помощью робота, например, были ли повреждены существующие ограждения подстанции или двери не заперты должным образом. Кроме того, установленный на роботах LiDAR может быть использован для создания комплексных трехмерных карт участка подстанции.

Ожидается, что технология цифровых роботов должна значительно сократить циклы проверок в будущем, а также избавить персонал от необходимости проводить проверки в ненастную или даже суровую погоду.

В выбранном тестовом месте была стабильная сотовая сеть 5G. Однако стандарта LTE (4G) было бы более чем достаточно для надежной передачи записанных данных между роботом и пользователем, имеющим доступ к программному интерфейсу, где бы они ни находились.Пилотный проект продлится до конца 2021 года. После этого цель состоит в регулярном развертывании инспекционных роботов на многочисленных подстанциях E.DIS в Бранденбурге и Мекленбурге-Передней Померании. Свен Меглинг, менеджер по инновациям E.DIS, заявил, что он очень доволен ходом пилотного проекта по состоянию на сентябрь 2021 года.

С учетом потенциальных рисков для безопасности, окружающей среды и финансовых рисков, связанных с подстанциями, и постоянно растущего спроса на электроэнергии на большинстве рынков, будущее инспекций на этих объектах будет все более роботизированным.

Миссия Energy Robotics — повысить производительность, безопасность и объем данных на капиталоемких промышленных объектах с помощью передовых мобильных решений в области робототехники на базе искусственного интеллекта. Мы достигаем этого с помощью передовых функций, таких как:

  • Облачное управление автопарком
  • Аналитика на основе искусственного интеллекта, которая предоставляет действенную информацию
  • Возможность проводить проверки в опасных зонах ATEX
  • Современная автономная навигация
  • Удаленное развертывание с помощью связи роботов через сети Wi-Fi / 3G / 4G / 5G

Мы будем рады услышать от вас и произвести революцию в инспекциях на ваших объектах.Свяжитесь с нами, чтобы получить бесплатную демонстрацию!

ATF, почти 20 различных типов обязательной предписанной версии … | Новости

В Европе все больше новых автомобилей поставляется с автоматической коробкой передач. Причина этого, конечно, в большем комфорте, но также и в появлении (полу) автономного вождения.

Для последнего требуется автоматическая коробка передач. Благодаря таким функциям, как «дистанционное управление» и «помощь в пробке», автомобили могут в полуавтоматическом режиме двигаться от 0 до, например, 130 км в час.Для различных типов автоматических трансмиссий требуются очень специфические жидкости, чтобы трансмиссия работала плавно и без перебоев в течение всего срока службы. Эту жидкость необходимо менять вовремя, чтобы трансмиссия продолжала нормально работать. В этом информационном бюллетене вы можете узнать больше об автоматических трансмиссиях и необходимых жидкостях.

Обзор различных типов автоматических коробок передач

AMT — Автоматическая МКПП


(АКПП)

Многие водители воспринимают эту систему как автоматическую коробку передач, но на самом деле это механическая коробка передач, управляемая «роботом».Примерами такой трансмиссии являются трансмиссии Opel Easytronic и Alfa Romeo Selespeed.

Жидкости, необходимые для трансмиссии AMT:

  • трансмиссионная жидкость (например 18000MTF)
  • электро / гидравлическое управление (например 50000SCF)

Цикл переключения: аналогично механическим коробкам передач.

DCT — Коробка передач с двойным сцеплением


(трансмиссия с двухдисковым сцеплением)

Эта система представляет собой коробку передач с двойным сцеплением и двумя осями.Нечетные и четные шестерни лежат на двух отдельных осях. Система называется DSG (Direct Shift Gear) группой VAG. Эти трансмиссии могут быть оснащены сухим или мокрым сцеплением; в случае мокрого сцепления диски работают в жидкостной ванне.

Жидкости, которые могут потребоваться для коробки передач DSG:

  • если это версия с «мокрым» сцеплением, используется жидкость для дисков сцепления (16000DCTF)
  • жидкость для трансмиссии (например 16000DSG)
  • жидкость для блока управления, исполнительного механизма (e.г. 50000)

Цикл смены: коробки передач DCT / DSG должны обязательно обновляться вовремя, с интервалами, указанными производителем. Обычно это от 60 000 до 120 000 километров.

CVT Продолжить вариабельную трансмиссию (CVT)

В этой системе нет фиксированных передач. Скорость определяется педалью акселератора, а вариатор заставляет автомобиль ускоряться. Сердце трансмиссии CVT — это так называемый толкающий ремень или цепь.Этот толкающий ремень или цепь проходит через два шкива, диаметр которых меняется, что приводит к бесступенчатой, плавно регулируемой трансмиссии. CVT часто используются японскими производителями автомобилей, но Audi Mulitronic также является трансмиссией CVT.

Жидкости, необходимые для трансмиссии CVT:

Цикл замены: с трансмиссией CVT обычно от 60 000 до 120 000 километров.

Автоматическая коробка передач (AT)

Имеется в виду обычная автоматическая коробка передач с гидротрансформатором.

АКПП современного автомобиля требует своевременного и качественного обслуживания. Есть разные производители, которые выпускают разные системы автоматических трансмиссий. Каждый из них определяет разные требования к трансмиссионной жидкости. Различия можно найти, например, в вязкости и характеристиках трения. Жидкость для трансмиссии типа AT обычно называется ATF; Жидкость для автоматических коробок передач. К жидкостям ATF предъявляются многие специфические требования к маркам / моделям, например, 16000MB9 для 9-ступенчатой ​​автоматической коробки передач Mercedes Benz.

Период замены: марки автомобилей иногда указывают, что в промывке или замене трансмиссионной жидкости нет необходимости. MPM рекомендует менять жидкость в автоматической коробке передач (АТ) примерно через 90 000 км пробега, чтобы предотвратить ремонт и не допустить больших затрат. Трансмиссионная жидкость этого типа остается в гидротрансформаторе (и маслоохладителе + шланги), поэтому промывка и заливка новой жидкостью часто лучше, чем ее замена.

Последствия использования неподходящей трансмиссионной жидкости

  • Дергается АКПП при переключении передач.
  • АКПП не переключает передачи вовремя.
  • Автоматическая коробка передач не может поддерживать ускорение.
  • АКПП не реагирует (хорошо) на кик-даун.
  • Колебания оборотов двигателя.
  • Автоматическая коробка передач буксует.
  • Расход топлива очень высокий.
  • Износ и повреждения из-за отсутствия смазки.

По техническим вопросам:

Обратитесь в службу технической поддержки MPM.

Итого:

  • Растущая доля рынка автомобилей с автоматической коробкой передач.
  • Работа разных типов автоматических коробок передач существенно различается. Для конкретных типов трансмиссий также требуются определенные типы трансмиссионных жидкостей, предписанные производителем автомобиля.
  • Жидкости для автоматических трансмиссий необходимо вовремя менять; не существует такого понятия, как «наполненный на всю жизнь», несмотря на то, что производители автомобилей иногда это обещают.
  • Неисправности и поломки автоматических трансмиссий можно предотвратить, если использовать подходящую жидкость и своевременно ее заменять.

Чаевые для мастерской: