Кпп роботизированная: всё о машинах и авторынке

Как правильно обслуживать роботизированную КПП

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

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

Принцип работы  роботизированной коробки.  

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

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

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

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

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

Основные проблемы «роботов» 

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

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

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

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

Особенности обслуживания и эксплуатации 

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

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

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

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

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

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

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

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

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

 

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

Трансмиссия

​​​​

Для IVECO STRALIS предлагаются три типа коробок передач:

​

• 9-и 16-скоростная МКПП
• Роботизированная коробка передач EUROTRONIC с управлением на рулевой колонке
• 6-ступенчатая АКПП

Все коробки передач отличаются высокой надежностью и низкими затратами на обслуживание. Передаточные отношения подверглись оптимизации для увеличения производительности и эффективности автомобиля.

​​​​​​​​​Механические коробки передач

Быстрые и точные переключения передач.

На Stralis устанавливаются 9-скоростная и 16-скоростная механические коробки передач ZF.

16-скоростная механическая коробка передач оборудована сервоприводом переключения для более высокого комфорта и быстрой, точной смены передач.
Пневматический сервопривод снижает усилие водителя, требуемое для переключения передачи, на 50%, а ход рычага переключения был уменьшен на 40%.

​​​​​​​​​​​Роботизированные коробки передач

Роботизированная коробка передач Eurotronic — это высокий комфорт и надежность.

Наряду с обычными механическими коробками передач для Stralis доступна технологичная роботизированная коробка передач EuroTronic с рычагом переключения на передней панели.

Она обладает рядом преимуществ, включая уменьшенную на 60 кг массу по сравнению с механической коробкой передач, более компактные размеры и меньшее число пневматических и электрических соединений.

За счет отсутствия синхронизаторов переключение передач происходит быстрее и безопаснее: система предотвращает включение неправильной передачи и защищает двигатель от превышения максимально допустимых оборотов.

​Коробка передач EuroTronic может работать как в автоматическом, так и полуавтоматическом режиме. Автоматическая смена передач рассчитывается с учетом загрузки автомобиля, дорожной обстановки и стиля вождения водителя, в результате чего обеспечиваются оптимальные ускорение, расход топлива и комфорт.   

​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​Автоматические коробки передач

Идеальный выбор для работы в городе.

На Stralis устанавливается 6-ступенчатая автоматическая коробка передач Allison 3200. В данной трансмиссии используется гидротрансформатор, выполняющий роль сцепления, т.е. компоненты, подверженные износу, отсутствуют.

Благодаря своим техническим особенностям она крайне надежна и отлично подходит для эксплуатации с частыми разгонами и остановками – например, для перевозки грузов по городу, доставки товаров и уборки мусора.

​​​​​​​​​​​Передние и задние оси

​Безопасность и абсолютная надежность.

Для всех моделей Stralis предлагаются различные типы осей в зависимости от требований эксплуатации.

Все они различаются по:

• типу конструкции
• максимально допустимой нагрузке
• передаточному отношению главной передачи (только для задних осей) 

Задние оси имеют конструкцию с одной главной передачей, при этом максимально допустимая нагрузка может составлять до 13 000 кг.
В качестве опции можно заказать заднюю ось с двойной главной передачей (центральной главной передачей и главной передачей в колесных редукторах).   
​Многочисленные передаточные числа главной передачи (от 2,64 до 5,29) обеспечивают оптимальную динамику при выполнении любых задач и высокую экономичность двигателя на любых маршрутах.
Чтобы модельная линейка была максимально полной, компания IVECO предлагает целый ряд автомобилей с фиксированными или поднимаемыми, неведущими или управляемыми третьими осями, с одинарной или двойной ошиновкой.

​​​​​​​​​​​Рама и подвеска

Решения для непревзойденной прочности.

Одной из самых сильных сторон всех автомобилей Iveco всегда была надежная и прочная рама.

Рама состоит из балок C-образного сечения с двойным сужением, изготовленных из высокопрочной стали, и доступна  в исполнении с толщиной 6,7 мм и 7,7 мм в зависимости от колесной базы и модели/версии.

На Stralis могут быть установлены различные подвески:

• ​параболическая
• задняя пневматическая
• полностью пневматическая.

Роботизированные системы сцепления ZF — Abiznews

ZF Aftermarket предлагает роботизированные системы сцепления

Роботизированные коробки передач не стали основным трендом в автомобильной промышленности, но некоторые производители часто устанавливают такие трансмиссии в свои автомобили. Одним из ярких примеров является бренд Smart. ZF Aftermarket поставляет продукцию для автомобилей с роботизированной КПП под торговой маркой Sachs.

Роботизированные КПП получили распространение в автомобильной промышленности около 20 лет назад – они должны были стать альтернативой традиционным автоматическим коробкам передач с гидротрансформатором. Роботизированные КПП базировались на обычной механической коробке передач с промежуточным валом и сухим сцеплением и оснащались гидравлическими или электрическими актуаторами, которые приводили в действие сцепление и переключали передачи.

Такими трансмиссиями оснащались абсолютно все автомобили Smart первых двух поколений, производившиеся в период с 1998 по 2015. К началу 2015 года общий объем производства этих автомобилей в 46 странах мира превысил 1,7 млн штук. Производителями, которые сделали ставку на роботизированные трансмиссии, стали Citroën, Dacia, Renault и Iveco. Концерн Volkswagen с 2013 года производил серию городских автомобилей Up, а также модели Skoda и Seat с роботизированными трансмиссиями. Одной из последних моделей, в которой используется это решение, является Lada Vesta.

Роботизированные системы сцепления надежны и редко допускают ошибки

Несмотря на то, что в целом в роботизированных и механических КПП применяются одни и те же сцепления, между ними имеются существенные различия. Их необходимо учитывать во время ремонта, так как они могут повлиять на работу сцепления.

В целом роботизированные системы сцепления стабильны и редко допускают ошибки, поскольку привод сцепления осуществляется контролируемым электроникой актуатором. Ошибки водителя не имеют значения. Движение на слишком низких оборотах также предотвращается автоматическим переключением передач.

Тем не менее, даже роботизированные системы сцепления со временем изнашиваются, из-за чего в трансмиссии возникают рывки, или сцепление не полностью выключается. В этом случае правильная установка нового узла имеет решающее значение для комфортного вождения и длительного срока службы автомобиля, поскольку электронный актуатор работает в соответствии с фиксированными параметрами. Например, если значения, в соответствии с которыми работает блок управления, неверны, это может привести к рывкам автомобиля при трогании с места.

Точная проверка перед установкой

Запасные части покидают производство полностью протестированными и в идеальном состоянии. В исключительных случаях при транспортировке возможны незначительные повреждения, которые могут привести к неисправности трансмиссии и повторному ремонту. Перед установкой необходимо тщательно проверить каждый узел. Особенно важно не допустить боковое биение. Для этой цели ZF Aftermarket предлагает специальный измерительный прибор. Если значение биения превышает предельно допустимые 0,5 миллиметра, механик должен устранить боковое биение диска с помощью рихтовочного инструмента.

Проверять необходимо не только сцепления, но и актуатор. Этот узел подлежит полной замене, что не требует больших временных затрат. Актуатор нуждается только в электрическом соединении с автомобилем. Для некоторых моделей автомобилей требуется настроить предварительную нагрузку актуатора с помощью пружин. Для других моделей необходима регулировка с помощью специального диагностического устройства. При этом блок управления коробкой передач определяет точку схватывания сцепления.

Если сотрудники СТО соблюдают основные правила – такие, как максимальная чистота и правильная центровка сцепления перед установкой – ремонт будет успешным

Facebook

Twitter

Вконтакте

Google+

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Роботизированная коробка передач

Можно сказать, что роботизированная коробка передач занимает промежуточное положение между механической и автоматической трансмиссиями. Идея создания «робота» заключалась в том, чтобы в одной коробке передач сочетались бы комфорт, надежность и экономичность с точки зрения топлива. При этом роботизированная коробка должна была стоить намного дешевле классического «автомата». Как показывает практика, обе цели в итоге были достигнуты.

По сути, роботизированная коробка передач является «эволюцией» обычной механической трансмиссии. Устройство и принцип работы «механики» довольно простой. Главными составляющими элементами являются первичный (ведущий) и вторичный (ведомый) валы.             На ведущий вал передается крутящий момент от двигателя.  Ведомый вал преобразовывает крутящий момент и передает его на передние или задние колеса в зависимости от типа привода автомобиля.

На каждом из валов присутствуют шестерни. На ведущем валу они жестко закреплены, а на ведомом свободно вращаются. Именно поэтому, когда коробка передач находится в нейтральном положении, ведущие колеса не получают крутящий момент.

На автомобиле с обычной механической коробкой передач, водитель сначала выжимает сцепление, тем самым отсоединяя первичный вал от мотора. После этого, с помощью рычага коробки на вторичном валу начинают двигаться и перемещаться синхронизаторы, которые не позволяют муфте заблокировать шестерню, пока их скорости вращения не станут одинаковыми. Когда это условие выполнено, синхронизатор жестко блокирует шестерню выбранной передачи на вторичном валу.  Чтобы крутящий момент сначала попал на ведомый вал, а от него на главную передачу и ведущие колеса, необходимо включить сцепление.

Но если механической трансмиссией управляет водитель, т.е. он включает и выключает сцепление, выбирает необходимую передачу, то в роботизированной коробке все эти функции  выполняет электроника, которая состоит из входных датчиков, электронного блока управления и исполнительные механизмы.

Основная функция входных датчиков заключается в постоянном контроле основных параметров коробки передач. Полученная датчиками информация далее передается в электронный блок управления, который взаимодействует с различными системами автомобиля, такими как ABS, ESP, отслеживает обороты двигателя, скорость движения. Кроме этого, в блок заложена программа управления исполнительными механизмами. На основе полученных данных, электронный блок дает команды исполнительным механизмам, которыми являются сервоприводы – актуаторы.

Как только от электронного блока поступает команда на включение передачи, один сервопривод выжимает сцепление, второй передвигает муфту и включает выбранную передачу. Сразу после включения передачи первый сервопривод плавно отпускает сцепление. Таким образом, водителю не нужно выжимать педаль сцепления, да ее собственно  и нет, так как все делает электроника.

Большинство «роботов» имеют два режима работы. В автоматическом режиме все команды, касающиеся работы сцепления и включения необходимой в данный момент передачи, поступают от электронного блока управления. В ручном режиме, водитель самостоятельно переключает передачи.

Недостаток роботизированной коробки передач

При смене передач в автоматическом режиме «робот» надолго прерывает идущую к колесам мощность от двигателя. Причем такие разрывы достаточно продолжительны во времени, чтобы водитель успел их заметить и ощутить.

Чтобы полностью исключить такие провалы или хотя бы существенно сократить время, затрачиваемое на переключение передач, в начале 1980-х годов была разработана роботизированная коробка передач с двойным сцеплением — DCT (dual clutch transmission). Самым известным представителем подобной трансмиссии является коробка DSG, которая применяется на автомобилях Volkswagen, Audi и др.  

 

Fiat Ducato AUTO

Ducato ФургонDucato Фургон MaxiDucato КомбиDucato ШассиDucato Maxi AUTODucato Van AUTODucato Maxi Chassis AUTODucato Combi AUTODoblo PanoramaDoblo CargoМодель авто

Даю согласие на обработку моих персональных данных в соответствии с политикой конфиденциальности АО «ЭфСиЭй РУС».

Настоящим я выражаю свое согласие и разрешаю Акционерному обществу «ЭфСиЭй РУС», юридический адрес: 125284, г. Москва, Ленинградский проспект д. 31А стр. 1 (далее – ЭфСиЭй РУС), и по его поручению третьим лицам, другим операторам, осуществлять обработку своих персональных данных (ФИО, телефон, адрес электронной почты), включая сбор, запись, систематизацию, накопление, анализ, хранение, уточнение, использование, распространение (в том числе трансграничную передачу в адрес компании ЭфСиЭй Итали С.п.А), обезличивание, удаление, уничтожение персональных данных, для проведения исследований, направленных на улучшение качества продукции и услуг по гарантийному ремонту и обслуживанию автомобилей, для проведения маркетинговых программ, статистических исследований, а также для продвижения товаров, работ, услуг на рынке путем осуществления прямых контактов со мной с помощью различных средств связи, включая, в том числе, почтовую рассылку, телефон, сеть интернет. Я выражаю согласие и разрешаю ЭфСиЭй РУС обрабатывать мои персональные данные с помощью автоматизированных систем управления базами данных, а также иных программных средств, специально разработанных ЭфСиЭй РУС и/или ЭфСиЭй Итали С.п.А. Я соглашаюсь с тем, что, если это необходимо для реализации целей, указанных выше, мои персональные данные могут быть переданы третьим лицам, которым ЭфСиЭй РУС могут поручить обработку персональных данных на основании договора, заключенного с такими лицами, при условии соблюдения требований применимого законодательства об обеспечении конфиденциальности персональных данных и безопасности персональных данных при их обработке. Данное согласие на обработку персональных данных выдается на 10 лет. Требование об исключении, удалении или исправлении/ дополнении персональных данных может быть отправлено посредством направления мною в адрес ЭфСиЭй РУС, письменного заявления заказным письмом через Почту России. Датой отзыва считается день, следующий за днем вручения ЭфСиЭй РУС соответствующего заказного письма от меня об отзыве согласия на обработку персональных данных.

принцип работы, ремонт и обслуживание

Многие представители компаний по продаже новых автомобилей готовы предложить своим клиентам на выбор модели, в которых могут быть установлены следующие виды КПП роботизированная, автоматическая или механическая. И если в последних двух типах преобладающее большинство автолюбителей разбирается, то о варианте коробки-робота стоит поговорить.

Что такое коробка-робот?

Это устройство представляет собой стандартную механическую коробку передач, оснащенную дополнительной системой управления передачами и сцеплением автомобиля. Главное отличие заключается в том, что функционал сцепления и переключения передач полностью роботизирован при помощи специального электронного блока со встроенными алгоритмами управления.

Работать такая коробка может в нескольких режимах: на полном автомате, а также на полуавтомате. Во втором случае водитель принимает непосредственное участие в процессе переключения передач с низшей ступени на более высокую. Делает он это с помощью переключателей, расположенных под рулевым колесом, или с помощью рычага селектора.

В процессе эксплуатации роботизированная КПП способна совместить в себе рабочую динамичность, экономичность и надежность стандартной «механики», а также комфорт в управлении «автомата». Несомненным плюсом устройства является низкая стоимость, по сравнению с автоматическим аналогом. В настоящее время все большее количество мировых автопроизводителей доверяют коробке-роботу.

Устройство роботизированной коробки передач

Существует несколько типов конструкции коробки-робота. Однако в каждом из них есть один общий компонент — механическая КПП, оснащенная системой управления передачами и сцеплением. Именно она является основой работы КПП робот что это обстоятельство не может не радовать, так как в механике разобраться гораздо проще, нежели в его автоматическом аналоге.

В процессе производства роботизированную коробку могут оснащать либо приводом с гидравликой, либо электрическим приводом сцепления. Во втором случае роль исполняющих конструкций возлагается на сервомеханизмы, то есть на электрический мотор и механическую передачу. В первом варианте привод производится при помощи специальных гидроцилиндров, управление которых осуществляется электромагнитными клапанами.

Данный тип привода еще имеет название электрогидравлического. Некоторые крупные компании, к примеру Ford или Opel при установке роботизированной КППП используют в ее конструкции электропривод, где для того чтобы переместить главный цилиндр сцепления применяется гидромеханический блок, оснащенный электрическим мотором.

Скорость выполнения своих обязанностей в электрическом приводе довольно невысокая и составляет от 0,3 до 0,5секунды. Однако в отличие от гидравлического привода энергии риходится затрачивать на порядок меньше. Обратной стороной медали в гидравлике является скорость работы, которая зачастую используется производителями спортивных автомобилей. Только представьте, переключение передачи в моделе Lamboghini Aventador с роботизированной КПП составляет всего 0,051 секунды. Этот показатель в десять раз лучше, нежели у машин с коробкой-роботом и электрическим приводом.

Подобные качества двух типов привода коробки-робота определили область их использования. Так, гидравлику используют производители моделей представительского и спортивного класса, а электрические приводы устанавливаются на бюджетные автомобили.

Как обслуживается КПП, диагностирование неисправностей и разновидности ее ремонта смотрите здесь. Хотите узнать можно ли сделать ремонт КПП ВАЗ 2019 самостоятельно? Тогда вам сюда.

Поломка РКПП

Самым незащищенным от неисправностей компонентом в устройстве роботизированной коробки является сцепление. Среди поломок этого конструкционного элемента наиболее часто встречаются износы ведомого диска, выжимного и направляющих, а также корзины сцепления. Первые признаки появления неисправности в сцеплении можно понять из пробуксовки машины, то есть резком трогании с места либо отсутствии крутящего момента на средней скорости. В случае достижения значительного порога износа деталей и механизмов сцепления коробки-робота, система уведомит владельца авто путем подачи сигнала на приборной панели и переходом в аварийный режим.

Вторая строчка среди распространенных неисправностей «робота» закрепилась за нарушением работы так называемого актуатора, то есть электромеханического привода, отвечающего за корректное переключение передач и работу сцепления.

Ни один механизм автомобиля не застрахован от износа в процессе длительной эксплуатации. Это обстоятельство становится причиной износа щеток, различных загрязнение, а также обрывов в цепи электродвигателя. Помимо вышеназванных самых распространенных поломок коробка-робот может пострадать и от износа рычагов, а также износа зубцов на колесах привода. Определить неисправность привода можно по сопровождающимся рывкам при попытках тронуться с места. Но не нужно сразу впадать в панику, ведь рывки могут быть связаны и с нарушениями в настройках сцепления автомобиля.

Путем визуального осмотра и посещения специализированной станции можно определить лишь внешние неисправности. Внутри себя коробка-робот может скрывать и другие неприятные сюрпризы для владельца автомобиля. Определить данные неисправности можно лишь путем проверки роботизированной КПП на специальном компьютере. Загруженные в систему диагностические коды позволят выявить такие неисправности как проблемы в электрической части, а также ряд других механических неисправностей. Отыскать диагностические коды и программу для проверки можно и самостоятельно. Но тут важно учитывать, что для каждого производителя эти значения индивидуальны.

Неисправности роботизированной коробки передач DSG

Отдельно хочется упомянуть неисправности, которые могут возникнуть в процессе эксплуатации коробки-робота DSG. И даже несмотря на то, что этот тип устройства используется сравнительно недавно и уже успел снискать славу архинадежной конструкции за счет наличия семи ступеней переключения передач, у него имеются слабые места.

Конечно, их не так много, как в предыдущих поколениях, но проблем с ними от этого меньше не становится. Первое место прячется в блоке управления. Можно сказать, что в процессе разработки конструкторы что-то упустили из виду. И теперь отчаянно пытаются устранить свою ошибку. Втрое проблемное место — двойное сцепление сухого типа.

За счет особенностей конструкции коробки DSG сухое сцепление постоянно находится в работе и, особенно в переходном режиме, деталь подвергается интенсивному износу. Почувствовать неисправность можно в появлении вибрации в момент выезда со стоянки или двора, а также в появлении пробуксовки. Лечить болезнь не получится. Поможет лишь полная замена сцепления.

границ | Компактные редукторы для современной робототехники: обзор

Введение

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

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

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

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

Эти работы относятся к более широкой области исследований, изучающих оптимизацию сцепления между первичным двигателем и коробкой передач для данной задачи в автоматических машинах. Быстрый обзор основных разработок в этой области дает полезные сведения, позволяющие понять влияние коробки передач на общую производительность системы.Паш и Серинг (1983) определили важность инерции при срабатывании и предложили использовать передаточное число для согласования инерции двигателя и отраженной нагрузки в качестве средства минимизации потребления энергии для чисто инерционной нагрузки. Чен и Цай (1993) применили эту идею к области робототехники и определили результирующую способность к ускорению конечного эффектора как определяющий параметр. Ван де Стрете и др. (1998) разделили характеристики двигателя и нагрузки, чтобы распространить этот подход на общую нагрузку, и предоставили метод определения подходящих передаточных чисел для дискретного набора двигателей и редукторов.Roos et al. (2006) изучали выбор оптимального привода для трансмиссии электромобилей, добавляя вклад КПД коробки передач. Giberti et al. (2010) подтверждают инерцию ротора, передаточное отношение, эффективность коробки передач и инерцию коробки передач как наиболее важные параметры для выбора срабатывания и предлагают графический метод оптимизации этого выбора для динамической задачи. Петтерссон и Олвандер (2009) снова сосредоточились на промышленных роботах и ​​представили метод, 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, следовательно, состоит в том, чтобы дополнить эти работы подробным анализом основных принципов, сильных сторон и ограничений доступных технологий. Помимо возможности прогнозирования будущего технологий редукторов в робототехнике, этот подход может помочь неспециалистам по редукторам определить подходящие технологии компактных редукторов для многофакторных требований новых робототехнических приложений (López-García et al., 2018). Для специалистов по коробкам передач из других областей этот анализ может помочь им получить полезную информацию о конкретных потребностях приложений HRI.

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

Система оценки роботизированных трансмиссий с расширенными возможностями HRI

Контроль

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

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

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

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

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

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

Безопасность

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

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

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

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

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

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

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

Вес и компактность

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

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

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

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

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

Эффективность и виртуальная мощность

КПД

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

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

В коробках передач есть еще одно дополнительное преимущество в снижении потерь: большинство механических трансмиссий, используемых в робототехнике, имеют замкнутую форму и используют какой-либо контакт зубьев для передачи крутящего момента и движения между первичным двигателем и рабочим органом. Благодаря этому кинематическое соотношение между входной ω _In и выходной скоростями ω _Out заблокировано 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 зубцов, абсолютное значение передаточного числа должно уменьшаться пропорционально потерям:

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

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

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

Виртуальная сила

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

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

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

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 эффективности одиночного зацепляющего контакта:

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

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

Ploss, L≈ PIN * L * (1-ηm)

И общая эффективность зацепления всей коробки передач теперь составляет:

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

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

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

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

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

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

Производительность

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

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

Точность и повторяемость

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

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

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

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

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

Скорость и полезная нагрузка

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

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

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

Сводка

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

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

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

• Передаточное число

• Ускорение и номинальный выходной крутящий момент

• Вес

• Форма: диаметр × длина

• Ускорение и номинальный крутящий момент к массе

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

• Топологическая эффективность: коэффициент скрытой мощности

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

• Потери, не зависящие от нагрузки

• Потерянное движение

• Максимальная входная скорость

• Жесткость на кручение

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

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

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

Благодаря их большей способности снижать общий вес и поскольку электродвигатели имеют тенденцию иметь более высокий КПД на высоких рабочих скоростях, 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 пользуются растущим интересом сообщества исследователей робототехники, как мы резюмировали в предыдущей статье авторов (López-García et al., 2019а).

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

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

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

Редукторы

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

Редукторы

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

PGT

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

Гармонические приводы: без люфта, легкий редуктор деформационной волны

Редуктор Strain Wave был изобретен Массером (1955) и нашел широкое применение в 70-х годах, первоначально в аэрокосмической отрасли. Его основное космическое применение было в качестве 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, которая служит выходом.Flexspline входит в зацепление с неподвижным сплошным круглым кольцом с внутренними зубьями шестерни Circular Spline , в то время как он деформируется вращающейся эллиптической заглушкой — волновым генератором , как это видно на рисунке 4. Этот тип редуктора наиболее подходит для 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 деформационной волны.SUMITOMO предоставила нам доступ к своему самому последнему каталогу (SUMITOMO, 2020), что позволило нам включить его в наш тест (Таблица 2). Еще одна интересная волна деформации, очень похожая на гармонический привод, недавно была также представлена ​​GAM в своей серии коробок передач для робототехники, которая также включает планетарные зубчатые передачи и циклоидные приводы (GAM, 2020).

Таблица 2 . Схема оценки решений волн деформации.

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

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

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

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

Циклоидные приводы: для высокой прочности и жесткости на кручение

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

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

Таблица 3 включает лидера рынка (NABTESCO RV) в этом сегменте и основных претендентов (SPINEA и SUMITOMO). RV от NABTESCO и серия Fine-Cyclo T от SUMITOMO включают в себя обычную ступень PGT с предварительным зацеплением.Полезная нагрузка этих устройств больше, чем требуется для нашего теста, и приводит к большому весу. Это уже дает ценную информацию: более компактные решения недоступны на рынке и, согласно информации, предоставленной некоторыми производителями, менее интересны, поскольку для них потребуется высочайшая точность изготовления 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), а пусковые моменты холостого хода и скрытая мощность высоки, как аналогично редукторам с волновой деформацией.

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

Циклоидные приводы

имеют неотъемлемое ограничение на работу с высокими входными скоростями, вызванное наличием большого и относительно тяжелого планетарного (кулачкового) колеса, что приводит к большим инерциям и дисбалансу.Это мотивирует использование, как правило, двух планетарных колес, расположенных последовательно и смещенных на 180 градусов друг к другу, для устранения дисбаланса, уменьшения вибраций и увеличения 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 циклоидной технологии позволили циклоидным приводам начать покорять бездорожье, сначала в Японии, а затем в других местах (Rosenbauer, 1995). В настоящее время такие производители, как NABTESCO, SUMITOMO или NIDEC, предлагают циклоидные гибриды с интегрированным передаточным механизмом PGT, покрывающие более 60% рынка роботизированных коробок передач, и поэтому стали новой доминирующей технологией, особенно для проксимальных суставов, подверженных более высоким нагрузкам и меньшим ограничениям по весу (WinterGreen Исследования, 2018).

Наконец, стоит упомянуть наличие относительно большой пульсации крутящего момента, которая вносит нелинейности и усложняет их регулирование. Эта пульсация крутящего момента связана с необходимостью использования циклоидных профилей зубьев, чтобы избежать столкновения зубьев между большим планетарным колесом (-ами) и зубчатым венцом, что делает эти устройства чрезвычайно чувствительными к изменениям межцентрового расстояния, вызываемым даже небольшими производственными ошибками. 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 и Куловец, 2015).

Обзор новых технологий передачи для робототехники

Усилитель крутящего момента REFLEX

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

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

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

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

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

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

Таблица 4 . Схема оценки новых технологий редукторов.

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

Проезд Архимеда

IMSystems из Нидерландов является дочерним предприятием Делфтского технологического университета, созданного в 2016 году для использования изобретения Archimedes Drive (Schorsch, 2014).

Привод Архимеда снова повторяет топологию редуктора Wolfrom (также с разрезным реактивным зубчатым венцом в некоторых его конструкциях), но включает в себя революционное новшество в использовании роликов вместо зубчатых колес для замены зубчатых контактов контактами качения, см. 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 зубьев шестерни на контакт качения способствует минимизации контактных потерь, которые, в частности, при передаче крутящего момента между планетарной передачей и кольцевыми роликами должны компенсировать высокое латентное соотношение мощности и приводить к максимальному КПД. около 80% (IMSystems, 2019).Никаких данных о пусковых моментах или потерях, не зависящих от нагрузки, не приводится.

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

NuGear

STAM s.r.l. — частная инженерная компания из Генуи, которая помогла разработать роботизированный сустав для гуманоидного робота I-Cub.Их NuGear — это нутирующая коробка передач, которая изначально была задумана (Барбагелата и Корсини, 2000) для космических приложений, но может 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, выведенные в Приложении I, коэффициент скрытой мощности 32, что указывает на топологическую эффективность, аналогичную таковой у Wolfrom PGT.

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

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

Двусторонний привод

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

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

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

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

Привод подшипника шестерни

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

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

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

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

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

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

Галакси Драйв

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Авторские взносы

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

Финансирование

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

Конфликт интересов

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

Благодарности

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

Дополнительные материалы

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

Список литературы

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

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

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

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

-A

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

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

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

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

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

3970

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

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

Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст

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

Google Scholar

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

Икбал, Дж., Цагаракис, Н. Г., и Колдуэлл, Д. Г. (2011). «Дизайн носимого оптимизированного экзоскелета руки с прямым приводом», в Международной конференции по достижениям в компьютерно-человеческих взаимодействиях (ACHI) (Гозье).

PubMed Аннотация | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

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

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

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

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

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

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

Google Scholar

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

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

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

Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

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

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

Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

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

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

CrossRef Полный текст

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

Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

Враниш, Дж. М. (2006). Подшипники частичных зубчатых передач . Патент США № US2006 / 0219039A1. Вашингтон, округ Колумбия: Бюро по патентам и товарным знакам США.

Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

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

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

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

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

2193

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Планетарный роботизированный редуктор с нулевым люфтом, серия GPL

Роботизированная планетарная коробка передач

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

Характеристики

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

Конструкция коробки передач

Серия GPL состоит из трех этапов:

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

Особенности и преимущества

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

Редукторы для роботов из пластика

Зубчатые передачи robolink®
Компактные зубчатые передачи igus® GmbH исключительно легкие и эффективные.Они обеспечивают высокие передаточные числа, точные вращательные движения и быстрое изменение направления. Они работают практически без зазоров и отличаются очень тихой и плавной работой.
В ассортименте продукции igus® GmbH есть зубчатые передачи для деформационных волн robolink® двух размеров. Коробка передач 100 г типоразмера 17 имеет передаточное число 28: 2. Коробка передач типоразмера 20 весит 290 г и имеет передаточное число 38: 1.
Основными компонентами зубчатого колеса деформации являются генератор вала, гибкое кольцо вала с наружными зубьями и жесткое внешнее кольцо с внутренними зубьями.Кольцо вала имеет на два зубца меньше наружного кольца. Вал генератора представляет собой деталь эллиптической формы внутри кольца вала. Кольцо вала изготовлено из износостойкого высокопрочного пластика iglidur®. Таким образом, он может принимать форму валогенератора и выступать в двух противоположных точках. Если валогенератор приводится в движение двигателем, выступ перемещается по окружности кольца вала. Создается циркулирующая эллиптическая деформация кольца вала. В области концевых точек длинной эллиптической оси внешняя зубчатость кольца вала входит в зацепление с внутренними зубьями наружного кольца.Из-за разного количества зубцов внешнее кольцо поворачивается на угол, который два соседних зуба образуют со средней точкой внешнего кольца, и это происходит каждый раз, когда валогенератор вращается.

Червячные передачи robolink®
Ассортимент продукции igus® GmbH включает большой выбор червячных передач robolink®. Помимо стандартных моделей и недорогих типов, есть особенно высококлассные устройства. В каждой категории предлагаются симметричные и асимметричные коробки передач для роботов типоразмеров 20, 30 и 50.
Червячные передачи очень эластичны и производят очень мало шума. Есть и самоблокирующиеся версии. В этом случае движение возможно только через приводной вал. Если вращение приводного вала прекращается из-за того, что находящийся там компонент все еще движется, редуктор робота останавливается.
В червячных передачах robolink® двигатель приводит в движение винтовой червяк. Червяк представляет собой вал с резьбой. В эту резьбу входит косозубая шестерня (червячная передача). Контакт между червячной резьбой и зубчатым колесом включает линейное и одновременное зацепление нескольких зубцов.Это причина исключительной устойчивости червячных передач robolink®.
Во время работы червяк подвергается воздействию высоких осевых сил и напряжения изгиба. Материал, используемый igus® GmbH, был выбран с учетом особых требований к нагрузке в этом случае. Используемые червячные валы изготовлены из высококачественного пластика iglidur® или твердо анодированного алюминия.

Редукторы — поиск деталей для роботов

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

Коробка передач | Урок | Академия роботов

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

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

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

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

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

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

Высокоточный редуктор для робототехники Melior Motion

Прецизионные редукторы с низким люфтом:

Узлы PSC-V / H-E серии meliormotion®

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

Прецизионные редукторы с низким люфтом — эффективные и надежные

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

Редукторы и элементы привода

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

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

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

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

Редукторы с полым валом для прокладки кабеля

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

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

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

Подузлы PSC-V / H-E

Комплексная конструкция

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

Коробка передач для робототехники | Компания RTP

Пример использования для конечного использования

• Композит из очень длинных волокон снижает вес, сохраняя при этом прочность для коробки передач робототехники

В качестве наставника-волонтера на соревнованиях по робототехнике FIRST® Энди Бейкер увидел большие различия между командами — не в талантах, а в доступе к ресурсам, которые помогли бы им воплотить свои идеи в жизнь.FIRST — это некоммерческая организация, которая помогает студентам развивать научные и инженерные навыки, создавая собственных роботов, используемых для борьбы за стипендии.

«Не у всех был близлежащий магазин хобби по робототехнике, где они могли найти или изготовить детали, которые они себе представляют. Те, кто этого не сделал, оказались в невыгодном положении », — сказал Бейкер.

Увидев возможность помочь программе, Бейкер и Марк Коорс, также являющиеся наставниками ПЕРВЫХ, основали AndyMark, Inc., чтобы обеспечить универсальный магазин специализированных деталей для роботов, а также всего остального, необходимого разработчикам роботов.Теперь растущая компания проводит соревнования FIRST, а также аналогичные соревнования для «ботов» вместе с любителями по всему миру.

Как компания, основанная на инновациях, основатели AndyMark часто проверяют свой каталог компонентов на предмет тех, которые можно улучшить. Недавно их внимание привлек алюминиевый комплект коробки передач. Бейкер, опытный инженер-механик, считал, что корпус может быть изготовлен из армированного пластика, что означает меньшее количество деталей для облегчения сборки студентами, а также уменьшение веса и повышение прочности.

«Вес — это святой Грааль на этих соревнованиях», — отметил Бейкер. «Каждый старается разместить на своем роботе как можно больше вещей, не превышающих установленный предел веса».

Зная репутацию компании RTP по предыдущей работе, Бейкер поручил инженерам компании работать над решением. Результатом стала переработка конструкции, ориентированная на материалы, в результате которой появилась новая коробка передач с меньшим количеством деталей, более надежной сборкой, превосходной прочностью и, что самое главное, легче на полфунта (1/4 кг).

Далее новый комплект стоит примерно столько же, сколько старый, что немало для AndyMark.«Эти дети часто проводят распродажу выпечки, чтобы заработать необходимые средства; мы хотим удерживать наши цены на минимально возможном уровне », — сказал Бейкер.

В качестве материала использован нейлон 6/6, армированный очень длинными волокнами серии RTP 200. Сначала он использовался в коробке передач Toughbox Mini от AndyMark, а затем в коробке передач CIMpleBox, которая в этом сезоне стала стандартной коробкой передач для всех комплектов роботов FIRST — более 2000 команд использовали ее без единой поломки.

«Мы поговорили со многими строителями и услышали только положительные отзывы о новых проектах», — сказал Бейкер.

Партнерство с заказным компаундером с полным спектром услуг сыграло важную роль в успехе переработанных коробок передач. «Компания RTP предоставила нам огромную техническую поддержку, их инженеры CAE провели анализ потока и исследования деформации различных материалов под нагрузкой, чтобы помочь нам найти лучшее решение», — сказал Бейкер. «Сейчас мы работаем с ними над редизайном третьей части и надеемся на дальнейшую совместную работу в будущем».

Основанная в 2004 году, AndyMark, Inc.из Кокомо, Индиана, изобретает и разрабатывает компоненты для робототехники и мобильных приложений.