Машины с роботизированной коробкой передач: 6 правил, о которых мало кто знает :: Autonews

Содержание

Машина с коробкой передач робот: что нужно знать

В последнее время автоматическая коробка передач активно вытесняет простую и надежную «механику» даже в развивающихся странах СНГ. При этом растущий спрос на такую трансмиссию, а также ужесточение экологических и целого ряда других стандартов, подтолкнули мировых автопроизводителей  к разработке и выпуску нескольких типов «автоматов».

В результате, кроме привычных гидромеханических АКПП и вариаторов CVT сравнительно недавно появилась коробка-робот. Более того, автомобили с роботизированной коробкой передач сегодня составляют серьезную конкуренцию «классическим» АКПП и вариаторам CVT.

Далее мы рассмотрим, что такое роботизированная коробка передач, как осуществляется управление коробкой роботом-автоматом на автомобиле, а также какие плюсы и минусы имеет машина с коробкой передач робот и на что обратить внимание при выборе авто с КПП данного типа. 

Содержание статьи

Машина на «роботе»: особенности, плюсы и минусы

Роботизированная коробка передач или сокращенно РКПП стала массовой сравнительно недавно.

При этом попытки по созданию такой коробки предпринимались практически сразу после создания и внедрения в устройство авто первых МКПП. К сожалению, в то время уровень технологий не позволял успешно реализовать такую задачу по причине целого ряда технических сложностей.

Еще появление КПП робот отсрочил и тот факт, что немногим позже после создания МКПП была выпущена «классическая» АКПП. Это заставило потенциальных производителей «автоматов» полностью переключиться на агрегаты данного типа. Далее на машинах стали появляться вариаторы CVT, являясь конкурентом традиционным АКПП. При этом вопрос создания роботизированной коробки долгое время оставался на заднем плане.

Однако с учетом жестких экологических норм и стандартов, а также в целях удешевления производства, уменьшения расхода топлива и увеличения КПД агрегатов, инженеры и конструкторы снова вернулись к вопросу создания роботизированной КПП.  В результате такая коробка была сконструирована и почти сразу попала на конвейер многих автопроизводителей по всему миру.

  • Итак, роботизированная коробка передач или коробка-робот фактически является механической КПП, однако функции выключения сцепления и переключения передач были полностью автоматизированы. Другими словами, это все та же дешевая и простая «механика», но управляет трансмиссией не сам водитель, а специальные сервомеханизмы (актуаторы) под контролем ЭБУ коробкой передач (электронный блок с прописанными в память алгоритмами управления).

Получается, конструкторам удалось успешно и эффективно автоматизировать «механику», получив также ряд преимуществ «классического» автомата. Если просто, коробка РКПП стала более дешевой и простой в производстве и обслуживании, а также экономичной, так как нет потерь в гидротрансформаторе. При этом сохранилось удобство автомата, то есть водителю не нужно самостоятельно переключать передачи при езде (управление коробкой роботом автоматом на автомобиле не отличается от АКПП).

В результате на рынок вышло много моделей, оснащенных так называемым автоматом-роботом типа АМТ. Данная трансмиссия стала устанавливаться на авто разных марок в качестве дешевой альтернативы «классическим» АКПП и вариаторам, причем как в бюджетном сегменте, так и на машинах среднего и даже высокого класса. 

  • Коробки-робот могут оснащаться электрическим или гидравлическим приводом сцепления и передач. В электрическом приводе активно использованы упомянутые выше сервомеханизмы, то есть электродвигатель и механическая передача.

Гидравлический привод работает за счет гидроцилиндров под управлением электромагнитных клапанов (электрогидравлический привод). Также допускается комбинирование решений, когда гидромеханический блок с электродвигателем отвечают за перемещение главного цилиндра привода сцепления.

Электрический привод медленный и дешевый, гидравлический привод сложнее и дороже, однако работает намного быстрее. По этой причине «роботы» с электроприводом ставятся на бюджетных авто, тогда как гидропривод ориентирован на более дорогие модели.

Если отбросить премиум-сегмент с гидроприводом, который использован даже на cуперкарах (например, Lamborghini) на деле массовой стала роботизированная коробка передач с электроприводом.

При этом данная КПП, которая должна была сочетать в себе экономичность, надежность и простоту механики, а также комфорт автоматической коробки передач по доступной цене, не в полной мере соответствует ожиданиям. Причем это в ряде случаев в большей или меньшей степени касается и более дорогих версий с гидроприводом сцепления.

Рекомендуем также прочитать статью о том, чем отличается коробка AT от АМТ. Из этой статьи вы узнаете об отличиях, а также плюсах и минусах указанных типов автоматических трансмиссий. 

С одной стороны, машина с таким роботом стоит заметно дешевле аналогов с АКПП, также отмечена лучшая топливная экономичность и динамика разгона. С другой, неизбежны явные рывки при переключениях, задумчивость коробки и большие паузы при смене передачи «вверх» или «вниз», а также низкий ресурс сервомеханизмов.

На деле получилось, что КПП хоть и имеет очевидные плюсы, однако не дает того комфорта, который присущ классическим автоматам и, тем более, вариаторам. Более того, сцепление изнашивается к 60-70 тыс. км, также актуаторы могут выйти из строя уже к 80-120 тыс. км., после чего данные механизмы, которые отличаются высокой стоимостью и низкой ремонтопригодностью, нужно менять.

Такая трансмиссия по своему устройству является сложной, себестоимость производства не намного ниже «классических» автоматов. Если просто, в едином корпусе условно объединены сразу две механические коробки передач. Одна имеет четный ряд передач, тогда как другая нечетный. Пока включена, например, нечетная передача, четная уже также выбрана и подготовлена к включению.

Как только блок управления посылает сигнал, сцепление нечетной передачи отсоединяется, после чего моментально подключается сцепление четной передачи и крутящий момент снова передается на колеса. Сами сцепления находятся в масляной ванне, благодаря чему такие коробки называют «мокрыми».

Переключения происходят очень быстро и мягко, водитель не ощущает толчков, рывков, провалов или задержек, поток мощности практически не разрывается.

Данный тип «роботов» позволяет получить необходимый комфорт «автомата» одновременно с экономичностью механики и высокими динамическими показателями механических трансмиссий. Однако без недостатков также не обошлось.

Прежде всего, конструкция преселективных коробок сложная, что закономерно усложняет ремонт и обслуживание, а также заметно снижает общую надежность агрегата и его ресурс. Также в погоне за экономичностью и повышением КПД инженеры немного позже отказались от использования «мокрого» сцепления, заменив его «сухим» пакетом.

  • Так вот, большинство нареканий связано именно с роботизированными КПП с «сухим» сцеплением (например, DSG-7). Дело в том, что сцепление быстро выходит из строя, особенно в условиях активной эксплуатации и нагрузок. Также немало проблем доставляет и блок управления (в случае с DSG это «Мехатроник»). Данное решение напоминает по своему назначению гидроблок АКПП.

Напоследок отметим, что все роботизированные коробки имеют режим, похожий на Типтроник АКПП. При этом, даже с учетом того, что робот похож на механику конструктивно, данный режим все равно остается полуавтоматическим.

Это значит, что использовать РКПП полноценно (по аналогии с МКПП) в ручном режиме не получится. Переключения производятся только последовательно, а также электроника не позволит включить передачу, если она не соответствует определенному для нее диапазону скоростей и оборотов. 

Так или иначе, но после выхода на рынок и активного продвижения революционных преселективных роботизированных коробок с двойным сцеплением (DSG, Powershift от Ford, DCT M Drivelogic BMW, Speedshift DCT Mercedes-Benz, Twin Clutch SST Mitsubishi и т. д.), на самом деле полного вытеснения традиционного автомата не произошло.

Другими словами, спрос на новые машины с «классическими» АКПП, особенно в среднем сегменте, не упал. Также не сдал своих позиций и вариатор CVT. Более того, чтобы успешно конкурировать с преселективными роботами и дальше, некоторые крупные компании по производству АКПП выпустили новейшие 8-и ступенчатые коробки-автомат, снизили потери за счет принудительной блокировки гидротрансформатора и т.д.

Например, АКПП ZF или восьмиступенчатая коробка AISIN не сильно уступают роботам в плане экономичности, однако на практике надежнее и конкурентов. Также отмечено дальнейшее развитие вариаторов (CVT X-Tronic) в целях повышения их выносливости и надежности.

 Что в итоге

С учетом приведенной выше информации становится понятно, что при всех преимуществах коробки-робот также имеются и определенные недостатки. Прежде всего, нужно учитывать, что в плане ресурса данные трансмиссии менее надежны, чем большинство «классических» автоматов.

Рекомендуем также прочитать статью о том, как определить, автомат или DSG. Из этой статьи вы узнаете о доступных способах определения типа АКПП, автомат или робот ДСГ, визуально и по другим признакам. Особенно это нужно учитывать при выборе машины б/у с автоматической коробкой передач, так как более привлекательная цена такого авто может в скором времени обернуться полным разочарованием и серьезными вложениями в ремонт коробки-робот. Чтобы этого не произошло, нужно заранее знать, какой тип АКПП стоит на машине, а также уметь отличить робот от автомата визуально, автомат от вариатора и т.д.

Если говорить о новых авто с роботизированной коробкой, такой вариант можно рассматривать к покупке в том случае, если средние годовые пробеги небольшие (около 20-30 тыс. км), а также владелец в состоянии сменить машину сразу после окончания гарантии или немногим позже.

В противном случае нужно готовиться к плановым заменам отдельных узлов (как минимум, сцепления) и/или дорогостоящему ремонту (замена актуаторов, мехатроника и т.д.) уже к 100-150 тыс. км.

  

Читайте также

Почему на авто с «роботом» надо ездить иначе, чем на машинах с «автоматом» — Лайфхак

  • Лайфхак
  • Вождение

Фото: АвтоВзгляд

Часто покупатели воспринимают автомобиль с двумя педалями как машину, у которой стоит классический «автомат». Для многих это означает, что можно ездить, нажимая лишь газ и тормоз, и ни о чем не думать. К сожалению, это заканчивается дорогим ремонтом трансмиссии. Портал «АвтоВзгляд» рассказывает, почему так происходит и как избежать беды.

В последнее время на машинах разных классов и ценовых категорий появились роботизированные трансмиссии с одним или двумя сцеплениями.

Производители все чаще применяют их на своих моделях и это понятно. «Роботы» дешевле, чем классическая гидромеханическая АКП. Делают свое дело и маркетологи, частенько указывая на фирменных сайтах, что у машины стоит настоящий «автомат».

Отчасти это правда, ведь передачи переключаются автоматически. Водителю нужно лишь давить на газ. И вот тут возникаеи масса претензий и проблем. Люди не знают, что обычный однодисковый «робот» — эта та же механическая трансмиссия, но с исполнительным механизмом сцепления и переключения передач. Поэтому, при размыкании сцепления и переключении, скажем, с первой на вторую передачу, в любом случае будет толчок, что потребителю категорически не нравится, ведь на нормальном «автомате» такого нет. В итоге автовладельцы часто жалуются, что машина тупит, не едет. В таких случаях педаль газа продавливают еще сильнее. Но если это делать регулярно, то через 15 000 км сцепление можно просто сжечь. Так что запомните: чтобы «робот» прожил дольше, на нем нужно ездить плавно и без резких ускорений.

Трансмиссия с двумя сцеплениями гораздо технологичнее и нежнее, чем обычный однодисковый «робот»

Фото из открытых источников

«Робот» с двумя сцеплениями технологичнее и дороже, чем однодисковый. Тут нет заметных толчков при переключении передач. Такая трансмиссия нежнее, чем обычный «робот» или «автомат». Значит, и обращаться с ней надо бережнее.

Большинство подобных «коробок» настроены на экономию топлива. Поэтому стремятся как можно быстрее перейти на повышенные передачи. Это и играет злую шутку в пробке или при «рваном» трафике. Алгоритм «коробки» начинает перещелкивать передачи с первой на третью, а потом обратно вниз, что дает большую нагрузку на мехатроник (управляющий модуль трансмиссии) и диски сцепления. Если регулярно ездить по пробкам, то появятся сильные рывки. Придется везти автомобиль на сервис, где платить за замену дисков сцепления, или ремонт мехатроника. Это может дорого ударить по карману владельца.

Поэтому в пробке переводите селектор «робота» в ручной режим и двигайтесь на первой или вторую передачах. Так на «коробку» будет меньшая нагрузка, ведь автоматика перестанет судорожно «гонять» передачи. А чем меньше переключений, тем выше ресурс трансмиссии.

17692

17692

Топ-5 заблуждений о механической коробке передач — Российская газета

Парк автомобилей с механической КПП в России весьма солидный по своим размерам, в нем много не только возрастных машин, но и относительно современных авто, оснащенных «механикой». У машин с механическими коробками передач много приверженцев, людей, которые считают, что автомобиль на «ручке» лучше управляется, он более отзывчив на действия водителя. А среди механиков бытует мнение, что механические коробки передач менее проблемные, чем те же АКПП, и более ремонтопригодные. Так ли это?

Автомобилисты с небольшим стажем вождения часто выбирают себе автомобиль с автоматической коробкой передач. Они знают, что для езды в городских условиях такой вариант — наиболее удобный. Тогда как любители «механики» — это зачастую люди, которые эксплуатируют или специализированные автомобили, или часто ездят в особых условиях.

С прошлых лет еще живет убеждение в том, что по стоимости обслуживания механические коробки — одни из самых доступных. Это было справедливо, например, для прежних «ВАЗов», у которых еще лет 20 тому назад обслуживание коробки ограничивалось заменой раз в 150 тыс. километров диска сцепления и выжимного подшипника.

Но не забываем, что на таких машинах массово использовались самые обычные механические коробки. На современных автомобилях, не только премиального уровня, но и более бюджетного С-сегмента, где во главу угла становится комфорт передвижения, используемые МКПП — это чаще всего «коробки» с 2-массовым маховиком. В зависимости от условий эксплуатации автомобиля такая коробка передач «ходит» от 120 до 150 тыс. км. После этого приходится или ремонтировать КПП или проводить ее замену. Надо понимать, что ремонт маховика — весьма затратное дело, да и покупка нового оригинального компонента также может обернуться ощутимыми затратами.

Бытует ошибочное мнение, что масло в МКПП менять не надо, и что оно работает одинаково хорошо на всем сроке службы «коробки». Но масло все же нужно менять, хотя и делать это можно намного реже, чем в случае с автоматической коробкой передач.

Лучше проводить замену масла в МКПП на пробеге 70-80 тыс. км. Часто автопроизводители, чтобы снизить затраты, используют для первой заливки в механические КПП не самое качественное и надежное масло. Так что в интересах автовладельца — поменять его на более качественный продукт. Скорее всего, переход на более прогрессивное, синтетическое масло улучшит работу коробки и сделает плавным переключение передач. Регулярно меняя масло в МКПП, можно продлить срок ее службы, так как вместе с маслом из узла будут уходить и продукты износа компонентов «коробки». Кроме того, хорошее масло будет лучше смазывать элементы трансмиссии и снизит риски, которые возникают из-за перегрева узла.

Ошибочно считать автомобили с МКПП наиболее экономичными по расходу топлива. В этом случае возможность снизить расход отчасти зависит от привычек автомобилиста и от его манеры езды. Однако все равно этого недостаточно, чтобы заметно повлиять на потребление горючего. И современные механические коробки передач, впрочем, так же, как и автоматические КПП и вариаторы, назвать экономичными едва ли можно. В этом смысле «механика» сильно уступает все той же роботизированной КПП с двумя сцеплениями.

А что с надежностью МКПП? Этот стереотип прочно укрепился среди автомобилистов. Однако и это по большей части миф, который происходит от старых, самых простых механических КПП. На деле же, если сама по себе коробка обычно служит долго, то ее основные компоненты — диск сцепления, корзина сцепления, выжимной подшипник, маховик — подвержены износу и требуют замены раз в 120-150 тыс. км.

Некоторые специалисты авторемонтной сферы убеждены, что именно механическая коробка передач является самой перспективной с точки зрения развития новых технологий. Однако это не совсем так. За годы развития технологий механической трансмиссии производители автокомпонентов, кажется, «выжали» максимум из этого узла. Они делали его отдельные элементы наиболее оптимальными и по конструкции, и по сроку службы, чтобы современные автомобили на «механике» работали наиболее комфортно, безопасно, и по возможности экономично и экологично. С точки зрения работы всего узла его дальнейшая эволюция на уровне лучшего функционирования отдельных компонентов уже сильно сомнительна. Вряд ли можно увеличить быстроту переключения передач и еще больше снизить вибрации в коробке.

С точки зрения эволюции автомобильной трансмиссии больше шансов выйти на новую ступень развития у роботизированной 2-дисковой коробки. Эта коробка уже отличается плавностью в переключении передач, так что инженерам остается придумать решение для того, чтобы увеличить ее надежность.

Роботизированные коробки от именитых производителей авто

Не каждый водитель может получить настоящее удовольствие от поездки на автомобиле с автоматической коробкой передач. Постоянные запаздывания с переключением, желание вручную подстегнуть двигатель и отсутствие наслаждения каждой лошадиной силой агрегата – эти факторы присутствуют во многих автоматах.

Именно поэтому мировые производители стремятся разрабатывать новые решения. Одним из альтернативных вариантов КПП стали роботизированные коробки передач с механической природой. Устроены коробки по типу классической механики, а переключением передач занимается интеллектуальная компьютерная система. Рассмотрим самые популярные и успешные на сегодняшний день разработки мировых лидеров автомобильного рынка.

PowerShift – робот от американо-немецкой корпорации Ford

Коробка PowerShift появилась в предложении малолитражек Ford, производимых в Германии, не так давно. Но агрегат уже успел вызвать разносторонние отзывы покупателей автомобилей. Учитывая достаточно простую систему работы коробки, многие водители называют технологию несовершенной и предпочитают покупать машины с механикой.

Мы не будем вдаваться в технические подробности работы этого устройства. Достаточно знать, что переключения и техника вождения очень похожи на механику. Основные преимущества робота PowerShift следующие:

  • мягкость и плавность работы;
  • отсутствие привычных для механики рывков при переключении;
  • простая и долговечная конструкция;
  • недорогое обслуживание устройства.

Такой робот требует ровно столько же ухода, сколько и обычная механическая коробка. Но есть в PowerShift и недостатки. При движении в пробках и медленной городской поездке агрегат приходится сильно раскручивать, чтобы получить резкое ускорение.

DSG – техническое совершенство от Volkswagen

Если агрегат разработан немецкой корпорацией Volkswagen, можно сразу говорить о техническом совершенстве. В ассортименте компании на сегодняшний день присутствует два робота: с 7 и 6 ступенями переключения. Интересно, что 6-диапазонная коробка DSG считается более технологичной и дорогой и устанавливается на премиальный сегмент автомобилей.

Конструкция роботизированной коробки передач DSG на порядок сложнее, чем у корпорации Ford. Ее обслуживание возможно только на профессиональных станциях, что и формирует единственный минус коробки. В остальном одни лишь плюсы:

  • экономия топлива в сравнении с механикой на 1-1.5 литра;
  • отсутствие звуковых и физических эффектов переключения передач;
  • одинаково эффективная работа с дизельными и бензиновыми агрегатами;
  • высокая надежность и уникальная система работы.

Коробка от немецкого производителя занимает лидирующие позиции по технологичности в мире. Но используется DSG только на автомобилях Volkswagen и Skoda. Также недавно начали применять роботов на моделях Seat. Более дорогие автомобили концерна Audi и Porsche используют свои технологии роботизированной техники.

MultiMode – простое предложение от Toyota

Коробка с двойным сцеплением и максимальной простотой работы MultiMode – апогей работы технического отдела корпорации Toyota. Этот агрегат работает намного лучше автоматических и механических коробок передач, позволяя экономить топливо, увеличивать динамику и производить самые разные настройки.

Благодаря своей универсальности, MultiMode применяется в паре с самыми разными двигателями. Пока роботизировать не решились только мощные флагманские агрегаты для внедорожников. В работе робота практически нет минусов, отзывы владельцев авто с такой коробкой говорят о следующих преимуществах:

  • индивидуальная настройка под каждый двигатель;
  • идеальное время переключения передач;
  • подстройка коробки под режим поездки;
  • заметная экономия топлива.

Завод, который разрабатывает и производит двигатели, лучше других знает, какие условия эксплуатации лучшим образом подходят для его продукции. Потому коробки MultiMode японцы настраивают идеально, так что условия эксплуатации двигателя позволяют достичь огромного ресурса агрегата без преждевременных поломок и прочих неприятностей.

Easytronic – американская разработка для малолитражек Opel

Корпорация Opel одной из первых объявила об использовании роботизированных коробок передач под названием Easytronic. Личная разработка компании должна была заменить стандартные и устаревшие автоматы на большинстве моделей из предложения компании для Европы и СНГ. Но пока устанавливается робот только на автомобиль Corsa, что говорит о неполном соответствии разработки целям компании.

Среди недостатков, которые не позволяют поставить коробку передач Easytronic на все модели, выделяют следующие:

  • полное повторение механического переключения передач;
  • достаточно явная резкость при переключении;
  • отсутствие интеллектуальной системы задержек пониженной передачи для активного ускорения.

Двигатель с использованием коробки Easytronic теряет свои характеристики, уменьшает номинальную мощность, но также снижает и расход топлива. Подобная коробка передач отбирает у водителя свободу передвижения, ведь придется ехать только так, как того хочет робот. Хорошо, что на маленьком Opel Corsa это незаметно.

Allshift – последняя разработка Mitsubishi

Роботизированная коробка передач с технологией Allshift стала одной из последних стоящих разработок японской корпорации Mitsubishi. Сегодня робот устанавливается на некоторые версии малыша Colt, а его характеристики позволяют водителю дополнить хороший комфорт машины достаточно интересным поведением.

Настроена коробка Allshift на спокойную и размеренную поездку, но при необходимости перестраивается на полную отдачу двигателя. Преимущества робота очевидны:

  • возможность мобильно регулировать стиль передвижения;
  • полное соответствие ожиданиям от поведения автомобиля;
  • высокая надежность и простое обслуживание;
  • идеальная работа в паре с фирменным 1.3-литровым бензиновым агрегатом.

Такие характеристики позволили компании продать достаточно большое количество Mitsubishi Colt, оснащенных роботом Allshhift. Но после этой разработки концерн пока не сделал ничего стоящего нашего с вами внимания.

Подводим итоги

Дальнейшее развитие сферы роботизированных коробок передач имеет отличные перспективы. Единственный минус всех роботов – отсутствие удержания автомобиля на склоне во время начала движения. Но эта проблема решается установкой дополнительной противооткатной системы.

Если вы покупаете машину с качественным роботом производства именитой фирмы, возьмите автомобиль на тест-драйв и проверьте соответствие поведения техники вашим ожиданиям. Только после этого вы можете смело сказать, что характеристики робота вас полностью устраивают.

Минусы и плюсы роботизированной коробки передач

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

Что такое роботизированная коробка передач

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

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

Различие между АКПП и РКПП

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

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

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

Принцип работы РКПП

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

Как работает роботизированная коробка передач:

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

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

Плюсы и минусы РКПП

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

Плюсы:

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

Минусы:

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

Советы по грамотной эксплуатации РКПП

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

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

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

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

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

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

Функционирование роботизированной коробки передач

Совсем скоро привычную для многих Н-схему (в русской версии это Ж-схема) переключения передач сменит селектор с пазом в форме «зю». Как говорят инструкторы по вождению, тренировать левую ногу будущим водителям будет уже незачем. Сегодня пойдет речь о принципах работы коробки-робота, той самой DSG.

Что такое роботизированная коробка?

Роботизированную коробку передач в обиходе называют коробкой-роботом. Подробней мы спросили об этом автоинструкторов, и вот что они нам разъяснили. Коробка-робот — это механическая коробка, где функции переключения передач и выключения сцепления автоматизированы. То есть условия движения и водитель формируют для системы управления лишь входную информацию, а работа коробки передач полностью зависит от электронного блока с заданным алгоритмом управления.

Надо сказать, что роботизированная коробка — это одновременно комфорт автоматической коробки, топливная экономичность механической и огромная надежность.

Кстати, «робот» значительно дешевле стандартной АКПП. Сегодня почти все ведущие производители оснащают свои авто именно такими коробками передач, причем и модели малого класса и премиум.

Отличие «механики» от «робота»

Основу классической механической коробки составляют первичный (он же ведущий в авто) и вторичный (ведомый). Крутящий момент от двигателя передается на первичный вал посредством специального механизма сцепления, далее преобразованный момент идет с вторичного вала на ведущие колеса авто. На валах есть шестерни, которые по две пары находятся в зацеплении. Шестерни на первичном закреплены очень жестко, в то время как на вторичном эти шестерни вращаются свободно. Если стоит «нейтраль», то последние сравнительно на валу прокручиваются свободно, таким образом, крутящего момента на колесах нет.

Чтобы включить передачу, водитель выжимает сцепление (отсоединяет от мотора первичный вал), далее на вторичном валу через систему тяг рычагом КПП перемещаются специальные устройства, которые называются синхронизаторы.

Муфта синхронизатора на валу блокирует вторичную шестерню необходимой передачи. Когда сцепление включено, крутящий момент с определенным коэффициентом идет на вторичный вал, потом на главную передачу, а затем на колеса. Принцип работы роботизированных коробок передач точно такой же. Но есть одно отличие: размыканием/смыканием сцепления, а также выбором передач здесь занимаются сервоприводы или, так называемые, актуаторы. Чаще всего это шаговый электрический мотор с исполнительным устройством и редуктором. Однако бывают и гидравлические актуаторы.

Функционирование актуаторов

Актуаторами коробки передач управляет электронный блок. При поступлении команды на переключение самый первый сервопривод начинает выжимать сцепление; в это же время второй двигает синхронизаторы, и нужная передача включается. Далее первый отпускает сцепление. Именно поэтому педаль сцепления в машине больше не нужна, ведь электроника сделает все сама.

Стоит отметить, что в ручном режиме команду на переключение дает водитель с помощью подрулевых лепестков или селектора КПП, а в автоматическом — команда поступает от компьютера, который способен учитывать обороты двигателя, скорость машины, информацию ABS, ESP и некоторых других систем автомобиля.

Недостатки «робота»

Основным недостатком такой коробки является длительность переключения передачи, вызывающая рывки в динамике машины, именно поэтому на всех роботизированных коробках установлен режим Tiptronic. Некоторые водители замечают, что коробка начинает просто сходить с ума особенно при медленном движении, например, в пробке.

Есть еще один минус — при движении по склону авто может покатиться назад, ведь у «робота» нет постоянной стыковки с движком.

То же самое касается движения по прямой, когда связь разрывается иногда совершенно неожиданно. Однако и в этом случае спасет Tiptronic.

Видеоматериал о том, как функционирует роботизированная коробка:

Желаем минимум пробок на дороге и попутного ветра!

В статье использовано изображение с сайта gazeta-a.ru

Лучшие коробки передач выбрали в Китае

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

***

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

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

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

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

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

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

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

***

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

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

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

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

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

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

границ | Компактные редукторы для современной робототехники: обзор

Введение

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Система оценки роботизированных трансмиссий с расширенными возможностями HRI

Контроль

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

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

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

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

Отраженная инерция особенно важна, когда рабочие органы претерпевают быстрые и частые изменения скорости и / или крутящего момента, что очень часто встречается в задачах автоматизации и робототехники. В этих случаях вводится перспектива 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 ее передаточного отношения, так и нелинейностей (люфт, трение), которые она вносит.

Безопасность

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

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

Принцип прост: чтобы обеспечить хорошую адаптацию к неопределенной среде, а также целостность человека-оператора / пользователя во время взаимодействия с роботизированным устройством, последний должен двигаться 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 приводов 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. Точно так же 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 из соображений безопасности. ограничение рабочих скоростей.

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

Более пристальный взгляд на спецификации этих новых двигателей вызывает некоторые вопросы с точки зрения достижимой эффективности, веса или компактности, а также последствий для оборудования, возникающих в результате чрезмерной тяги к высоким электрическим токам (HALODI Robotics, 2018; GENESIS Robotics, 2020).

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

Вес и компактность

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

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

Высокая компактность — еще одна 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 требовать меньший крутящий момент.

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

Эффективность и виртуальная мощность

КПД

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

Более 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 большие передаточные числа для достижения такого же усиления крутящего момента.

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

Виртуальная сила

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

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

Некоторые из вышеупомянутых авторов предлагают методы для оценки топологической эффективности данной конфигурации и определения ее влияния на общую эффективность системы. В рамках Chen and Angeles (2006) виртуальная мощность определяется как мощность, измеренная в движущейся — неинерциальной — системе отсчета.Скрытая мощность , представленная Ю и Бичли (1985), соответствует виртуальной мощности, когда система отсчета является несущим элементом коробки передач, 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 за счет зацепления.

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

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

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

Таким образом, общая эффективность зацепления всего редуктора соответствует 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 можно приблизительно оценить следующим образом:

Ploss, L≈ PIN * L * (1-ηm)

И общая эффективность зацепления всей коробки передач теперь составляет:

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

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

Этот результат следует частично релятивизировать, потому что накопленные потери в первых зацеплениях, задействованных вдоль различных внутренних потоков мощности в коробке передач, приводят к тому, что меньшая виртуальная мощность, 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 влияют на общую точность полного роботизированного устройства. Эти аспекты долгое время находились в центре внимания традиционной робототехники и сегодня хорошо изучены, так как работы, подобные работам Майра (1989), Шемпфа и Йоргера (1993) или Розенбауэра (1995), содержат очень хорошие ссылки для понимания этих сложных влияний. Эти исследования выявили особенно важную роль, которую играют потерянный ход и жесткость на кручение.

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

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

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

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

Скорость и полезная нагрузка

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

Соображения безопасности также ограничивают степень, в которой это снижение 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 на самом деле может также способствовать выявлению потенциальных областей применения и подходящих технологий для трансмиссий с переменным передаточным числом.

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

• Передаточное число

• Ускорение и номинальный выходной крутящий момент

• Вес

• Форма: диаметр × длина

• Ускорение и номинальный крутящий момент к массе

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

• Топологическая эффективность: коэффициент скрытой мощности

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

• Потери, не зависящие от нагрузки

• Потерянное движение

• Максимальная входная скорость

• Жесткость на кручение

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

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

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

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

Планетарные редукторы

: чрезвычайно универсальная платформа

Планетарные зубчатые передачи

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

PGT

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

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

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

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

Рисунок 3 . Внутреннее устройство ZF’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 прироста — до 1: 512 — без фундаментальных изменений веса, размера или эффективности.

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

Редукторы

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

Редукторы

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

PGT

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

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

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

Для нашего сравнительного анализа мы выбрали два подходящих редуктора Harmonic Drive, CSD-25-2A, предназначенный для интеграции в роботизированное соединение, чтобы обеспечить адекватные структурные граничные условия, и сверхлегкий редуктор CSG-25-LW, представляющий конструктивно достаточное решение. что может быть более прямо по сравнению с другими технологиями. Совсем недавно 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 включает также 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, кранах и некотором крупном оборудовании, таком как прокатные станы или станки с ЧПУ. В циклоидных приводах эксцентричное входное движение создает шаткое циклоидальное движение одиночного большого планетарного колеса, которое затем преобразуется обратно во вращение выходного вала и приводит к высокой редукционной способности (Gorla et al., 2008), см. Рисунок 5.

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

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

Таблица 3 . Схема оценки решений для циклоидных приводов.

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

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

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

Приводы

Cycloid имеют неотъемлемое ограничение на работу с высокими входными скоростями, вызванное наличием большого и относительно тяжелого планетарного (кулачкового) колеса, что приводит к большим инерциям и дисбалансу.Это мотивирует использование, как правило, двух планетарных колес, расположенных последовательно и смещенных на 180 градусов друг к другу, для устранения дисбаланса, уменьшения вибраций и увеличения входной скорости. Это объясняет, как благодаря 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, возникающим даже из-за небольших производственных ошибок. Существует несколько попыток улучшить эту ситуацию, используя эвольвентные зубья, менее чувствительные к изменениям межцентрового расстояния, с уменьшенными углами давления и / или коэффициентами контакта для минимизации радиальных сил и повышения эффективности (Морозуми, 1970), а также с использованием других форм нестандартных зубьев. -инволютные зубы (Коряков-Савойский и др., 1996; Хлебаня 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.

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

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

К сожалению, пока нет независимых тестов, подтверждающих данные характеристики, и никаких официальных данных, особенно по эффективности, от Genesis пока нет, поэтому в Таблицу 4 включено только значение Latent Power Ratio, полученное на основе его топологии.

Таблица 4 . Схема оценки новых технологий редукторов.

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

Проезд Архимеда

IMSystems из Нидерландов является дочерним предприятием Делфтского технологического университета, созданным 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. Управляемая деформация планетарных роликов позволяет передавать крутящий момент между планетами, подобно 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 нутационная коробка передач, которая изначально была задумана (Барбагелата и Корсини, 2000) для космических приложений, но могла бы развить свой потенциал для робототехники также за счет исследования альтернативных производственных средств.

Пока нет общедоступной информации о рабочих характеристиках этой коробки передач, что означает, что мы можем предоставить здесь только предварительный анализ ее топологии и результирующих характеристик, которых можно ожидать на основе ограниченной информации, доступной в основном из проекта Caxman EU ( CAxMan, 2020), для которого NuGear был 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 ~ 50 мм (Kanai and Fujimoto, 2018). Стратегия достижения такой высокой эффективности с топологией Wolfrom заключается в оптимизации коэффициентов сдвига профиля (Fujimoto and Kobuse, 2017).

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

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

Привод подшипника шестерни

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

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

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

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

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

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

Галакси Драйв

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

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

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

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

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

Обсуждение

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

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

Циклоидные приводы

прошли долгий путь, чтобы в конечном итоге стать доминирующей технологией в промышленных роботах. Благодаря технологическим достижениям, направленным на уменьшение люфта и ограничений скорости ввода, 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 по своей сути эффективны, надежны и относительно просты — дешевы — в производстве. Это может объяснить недавний интерес робототехников к PGT и почему пять из шести изученных здесь высоко инновационных редукторов основаны на конфигурации PGT с высоким передаточным числом: топологии Wolfrom. Лучшая топологическая эффективность в сочетании с улучшением эффективности зацепления за счет модификации профиля или даже еще одного шага вперед по замене зубьев контактами качения являются многообещающими характеристиками. В сочетании с возможностями, открываемыми их полой топологией, эти элементы потенциально могут привести к возвращению PGT в робототехнику.

Наше исследование показывает, что большая универсальность технологий редукторов, используемых в робототехнике, представляет собой серьезную проблему для прямого сравнения их характеристик. Как показывают примеры люфта и максимальной входной скорости, адекватные модификации конструкции могут надлежащим образом компенсировать большинство исходных слабых мест определенной технологии за счет компромиссов в других аспектах, обычно включая эффективность, размер, вес и стоимость. Точно так же большие скрытые коэффициенты мощности указывают на существенный топологический недостаток с точки зрения эффективности, но он также может быть — по крайней мере частично — компенсирован соответствующими модификациями.Таким образом, обучающий эффект заключается в том, что выбор подходящей технологии редуктора для определенного применения pHRI является чрезвычайно сложным процессом, требующим глубокого понимания фундаментальных недостатков, возможностей улучшения и производных компромиссов каждой технологии. Наша первоначальная цель исследования — внести свой вклад в простую таблицу выбора, способную помочь неопытным робототехникам в выборе подходящих технологий редукторов для своих робототехнических устройств, поэтому не могла быть достигнута.Вместо этого в этой статье собраны и объясняются основные параметры выбора и связанные с ними проблемы в каждой из доступных технологий, 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 конструкцией), но, к сожалению, на данном этапе рекомендуется исключить шум из нашего анализа по двум основным ограничениям. Во-первых, большинство производителей редукторов еще не предоставляют количественных оценок шумовых характеристик, и когда они это делают, они, как правило, следуют другим методам испытаний, которые также не особенно подходят для рабочих условий в pHRI. Во-вторых, современные технологии коробок передач все еще должны пройти ожидаемый процесс оптимизации шума.

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

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

Авторские взносы

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

Финансирование

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

Конфликт интересов

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

Благодарности

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

Дополнительные материалы

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

Список литературы

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

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

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

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

-A

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Fujimoto, Y., and Kobuse, D. (2017). «Роботизированные приводы с высокой 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., Асада, Х. Х. (2017). Использование естественной динамики нагрузки с приводами с регулируемым передаточным числом. Робот IEEE. Автомат. Lett. 2, 741–748. DOI: 10.1109 / LRA.2017.2651946

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

3970

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

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

Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст

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

Google Scholar

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

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

PubMed Аннотация | Google Scholar

Канаи, Ю., Фудзимото, Ю. (2018). «Бессенсорное управление крутящим моментом для экзоскелета с 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 «АКГирс» (2013 г.). 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 / 01439

0774386

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

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

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

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

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

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

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

Google Scholar

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

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

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

Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

Шрайбер, Х., Рётлингсхёфер, Т. (2017). «Кинематическая классификация коробки передач, 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, таких как циклоидные передачи. 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). «Методология прогнозирования потерь мощности планетарных передач», в International Gear Conference (Lyon-Villeurbanne), 26–28. DOI: 10.1533 / 9781782421955.625

CrossRef Полный текст

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

Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

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

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

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

Ю. Д., 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

Станок для производства коробок передач — Современные автомобили

Нагревая аккумуляторы электромобилей (EV) и управляя их использованием в ситуациях с высоким и низким спросом, исследователи из Пенсильванского университета разработали энергоемкие и безопасные накопители энергии.

Иллюстрация Дженнифер Макканн, Penn State

Массивные батареи, необходимые для питания электромобилей (электромобилей), как правило, имеют компромисс между безопасностью и плотностью энергии. Чем больше энергии упаковано в элементы, тем выше вероятность теплового разгона, — заявляют разработчики транспортных средств в пользу аккумуляторов, которые воспламеняются.

Исследователи из Центра технологий аккумуляторов и накопления энергии (BEST) Пенсильванского университета считают, что у них есть решение — литий-ионная батарея, которая может безопасно сохранять высокий уровень мощности на протяжении 1 миллиона миль в пути.

Для энергичного вождения, подъема по холмам или просто выезда на улицу аккумуляторные батареи должны обеспечивать высокую энергию. Однако чем быстрее вы потребляете энергию от традиционного литий-ионного элемента, тем больше тепла вырабатывается в аккумуляторе, вызывая повреждения, которые могут привести к сбоям, пожарам и взрывам. Материалы с низкой плотностью энергии / мощности — высокой безопасностью — обычно плохо работают в автомобилях. Нет материала, который бы удовлетворял обоих.

«В этой работе мы решили, что будем придерживаться совершенно другого подхода», — говорит Чао-Ян Ван, профессор механики, химии, материаловедения и инженерии, и Уильям Э.Дифендерфер Кафедра машиностроения, штат Пенсильвания. «Мы разделили нашу стратегию на два этапа. Сначала мы хотели создать высокостабильную батарею из высокопрочных материалов ».

Их вторым шагом было введение мгновенного нагрева. Около четырех лет назад Ван разработал самонагревающуюся батарею, чтобы решить проблему низкой производительности в холодном климате. Закон кинетики гласит, что реакционная способность экспоненциально увеличивается с температурой. Водители электромобилей и гибридных автомобилей могут сказать вам, что запас хода и производительность резко падают в холодные месяцы из-за низкой реактивности.

В тестовой батарее используется электрический ток для нагрева за секунды по сравнению с часами, необходимыми для внешнего нагревателя. Нагревание аккумулятора от комнатной температуры до примерно 140 ° F (60 ° C) значительно увеличивает реактивность и производительность аккумулятора.

«С помощью этих двух шагов я могу добиться высокой безопасности, когда аккумулятор не используется, и высокой мощности, когда он используется», — говорит Ван.

Самонагревающаяся батарея, называемая климатической батареей, была принята на вооружение несколькими автомобильными компаниями, включая BMW, и была выбрана для питания парка из 10 000 автомобилей, которые будут использоваться для перевозки людей между объектами на следующих зимних Олимпийских играх. в Пекине.

Research

Статья « Новый подход к безопасности и высокой производительности литий-ионных батарей » опубликована в журнале Science Advances . Соавторами Вана являются доценты-исследователи Шанхай Ге, Юнджун Ленг и Сяо-Гуан Ян, а также докторанты Тэн Лю, Райан Лунчампс, Юэ Гао и Дайвэй Ван. Дунхай Ван, профессор машиностроения и химического машиностроения штата Пенсильвания, также принял участие.

Центр BEST проверяет безопасность батареи с помощью оборудования для забивания гвоздей.Они забивают гвоздь в ячейку, вызывая короткое замыкание. Затем они контролируют ячейку на предмет температуры и напряжения. Разница в температуре пассивированного элемента самонагревающейся батареи составляла 212 ° F (100 ° C) по сравнению со стандартным аккумуляторным элементом, который составлял 1832 ° F (1000 ° C).

Поскольку в аккумуляторах используются стабильные материалы, они имеют длительный срок службы. Даже нагретые до 140 ° F, они могут выдержать более 4000 циклов заряда-разряда, дальность действия более 1 миллиона миль.

Следующим проектом команды будет разработка твердотельной батареи, которая, вероятно, также потребует нагрева.

Министерство энергетики финансировало эту работу.

Центр технологий аккумуляторов и аккумуляторов штата Пенсильвания (BEST) https://best.psu.edu

Редуктор для роботов-манипуляторов | Продукты и поставщики

  • Оценка инерции и трения сервопривода с регулируемой скоростью с использованием измерений положения

    Возможное применение SSRM включает идентификацию параметров промышленного робота-манипулятора. уляторов с редукторами и последовательными упругими приводами. используется в экзоскелетах.

  • Анализ характеристик крутящего момента ультразвукового двигателя типа бегущей волны при высоком крутящем моменте нагрузки в диапазоне низких скоростей

    Когда в роботах-манипуляторах установлен двигатель, для поддерживать высокий крутящий момент на низкой скорости.

  • Конструктивные элементы машиностроения 2

    Типичной областью применения таких веломеханизмов и манипуляторов Harmonic являются приводные механизмы роботов и мотор-редукторы.

  • Inderscience Publishers — связь академических кругов, бизнеса и промышленности посредством исследований

    надежный контроль; ПИД-регуляторы; гибкие роботы; гибкие манипуляторы; Теорема Харитонова; оптимизация роя частиц; PSO; управление манипулятором; управление роботом; жесткость коробки передач; вариации конечной нагрузки; неопределенности; моделирование.

  • Разработка на основе оптимизации сверхвысокопроизводительной системы роботов для обслуживания прессов Twin Robot Xbar

    На основе этих характеристик движения цикл время работы робота-манипулятора и срок службы редукторов можно оценить.

  • Расширенная центробежная факторизация / матрица Кориолиса на основе Ньютона-Эйлера для серийных роботов-манипуляторов с редуктором и идеальными сочленениями

    Поскольку в предыдущем разделе описана общая динамика серийных роботов-манипуляторов без учета влияния исполнительных механизмов и редукторов, здесь общие отношения между шарнирными соединениями Обрисованы пространственные и пространственные эффекты исполнительного механизма.

  • Генетический алгоритм оптимальных динамических характеристик промышленных роботов на этапе концептуального проектирования

    В метод оптимизации на основе генетического алгоритма показал хорошая способность подобрать оптимальный комплект редукторов и длины рук для робота-манипулятора с тремя степенями свободы.

  • Тонкие подшипники с перекрестными роликами серии THB SX от Thb Bearings Co., Ltd, Китай

    Тонкие перекрестно-роликовые подшипники серии THB SX с высокой точностью в основном используются в манипуляторах, промышленных роботах, станках CT, редукторах скорости, коробках передач и т. Д.

  • Монтаж в промышленном производстве

    Полный робот позволяет себе следующие частичные системы растворения — направляющее устройство (рука, манипулятор), — рама, — источник питания, — система управления и программирования, — рабочий орган, — датчики, — системы защиты, — интерфейсы передачи данных.

  • Монтаж в промышленном производстве

    Робот в сборе имеет направляющее устройство • рама • источник питания • решает • управление на следующие частичные системы (рука, манипулятор) и систему программирования • концевой эффектор • датчики • системы защиты • интерфейсы передачи данных.

  • Startup утверждает, что двигатели с прямым приводом — это будущее роботизированных приводов

    Через девять месяцев работы Ломбардо все изменилось.Вечером в воскресенье, 22 мая 2011 года, в городе Джоплин, штат Миссури, коснулся множественный вихрь торнадо. Менее чем за час торнадо сровнял с землей более 500 структур, причинил ущерб почти на 3 миллиарда долларов и убил 161 человека, что выдвинуло на первый план еще одну обязанность NIST.

    После обрушения Всемирного торгового центра и нападения Пентагона 11 сентября 2001 года NIST получил право проводить технические расследования аварий зданий в результате этих и других крупных бедствий с целью выпуска отчетов и рекомендаций.

    С тех пор оно провело только одно такое расследование пожара в ночном клубе Station 2003 года в Род-Айленде, в результате которого погибли 100 человек. Как самый смертоносный и разрушительный торнадо в истории США, Джоплин теперь выглядел, вероятно, третьим по счету NIST. (Ураган «Мария» и, совсем недавно, обрушение кондоминиума в Серфсайде, Флорида, будут четвертым и пятым расследованиями агентства).

    «NIST проводит критерии для каждого стихийного бедствия, которое включает гибель людей и пострадавших», — сказал Ломбардо IEEE Spectrum в телефонном интервью.«Это уже был год активного торнадо, но когда появился Джоплин, это было необычное событие. К следующему утру у нас была идея, что собираемся выйти и провести предварительную разведку».

    Время имеет решающее значение при реагировании на бедствие, так как команды спасателей работают круглосуточно, чтобы найти выживших и восстановить нормальное состояние. К утру вторника, когда Ломбардо и трое коллег из NIST прибыли в Джоплин, дороги уже были расчищены. «Сообщество, очевидно, хочет снова встать на ноги», — сказал Ломбардо.«Но с инженерной точки зрения, спокойная сцена лучше всего помогает понять, что произошло, поэтому чем быстрее вы выберетесь, тем лучше».

    «[2011] уже был годом активного торнадо, но когда появился Джоплин, это было необычное событие».

    Вместе с Ломбардо путешествовали еще один инженер по ветроэнергетике, инженер-конструктор и социолог, все сотрудники NIST. Ломбардо еще не прошел обучение работе в зоне бедствия и не мог полагаться на сложные лидары и дроны, которые недавно упали на Серфсайд, чтобы понять, что здание обрушилось.«В 2011 году технология существовала, но NIST ее не использовал и, вероятно, не имел опыта, чтобы ее реализовать», — сказал Ломбардо. «Как только мы впервые оказались на земле, мы адаптировались, оценили происходящее и пошли дальше».

    Разведка NIST включала осмотр разрушенных зданий, фотографирование и, что особенно важно, беседы с жителями и выжившими. «Если люди могут рассказать вам о том, что они испытали — сначала вылетели окна? Что случилось с крышей? Это может быть очень полезно для понимания того, как конструкция постепенно разрушается», — сказал Ломбардо.

    После того, как четырехдневная разведывательная миссия была завершена и NIST решил продолжить полное техническое расследование, к группе присоединился метеоролог, и действительно началась тяжелая работа. В течение следующих трех лет команда сравнила свои фотографии со структурными чертежами сотен серьезно поврежденных или разрушенных структур, собрала как можно больше метеорологических данных и искала другие источники информации.

    «В итоге мы получили видео наблюдения из некоторых школ Джоплина, а также аэрофотоснимки с высоким разрешением, которые помогли нам оценить, насколько сильным был ветер [около 281 км / ч — или 175 миль / ч], основываясь на образцах падения десятков тысяч человек. деревьев, — сказал Ломбардо.

    В конечном итоге команда NIST проанализировала сотни интервью, чтобы выявить общие темы и восстановить путь и влияние шторма. «Я использовал часть этой информации, чтобы сравнить созданную мной модель поля ветра с повреждениями конструкции», — сказал Ломбардо. «Когда фактических измерений так мало, вы обращаетесь ко всему, что можете, чтобы попытаться лучше понять, что произошло».

    Интервью также помогли выявить некоторые социальные причины большого числа погибших от торнадо. Среди предупреждений о торнадо для Джоплина были свидетельства высокого уровня ложных тревог, путаница в отношении систем экстренной связи и даже миф о том, что Джоплин неуязвим для прямых ударов торнадо.

    Ломбардо покинул NIST в 2013 году для работы в академических кругах — сейчас он доцент Иллинойского университета в Урбане-Шампейне на факультете гражданской и экологической инженерии — но продолжал работать над расследованием Джоплина.

    В 2014 году NIST выпустил свой окончательный отчет о торнадо, в котором содержится список из 16 рекомендаций по улучшению измерения и характеристики опасностей торнадо, разработке новых методов проектирования зданий, устойчивых к торнадо, усилению руководящих указаний по укрытию населения и улучшению и стандартизировать экстренную связь.

    На этой фотографии из заключительного отчета NIST показаны разрушения, вызванные торнадо F5 в восточной средней школе Джоплина, включая полную потерю стального настила крыши, отсоединение и обрушение первых двух стальных ферм тетивы и обрушение 9 из 11 наклонных элементов. Панели западной стены. NIST

    «Раньше считалось, что торнадо редки, они маленькие, и шансы на то, что одно из них поразит отдельную конструкцию, очень мала», — сказал Ломбардо.«Самым важным в нашем отчете было понимание того, что здесь существует больший риск торнадо, чем кто-либо ранее думал».

    Последние стандарты проектирования будут включать не только пересмотренные карты торнадо, над которыми Ломбардо должен был работать в NIST, но также и особую главу о торнадо, которая требует от строителей учитывать экстремальные погодные явления.

    «Раньше мы просто не проектировали для торнадо», — сказал Ломбардо. «И не всем это понадобится в будущем. Но есть области, в которых необходимо учитывать торнадо, и, если вам действительно нужно спроектировать свою конструкцию, чтобы выдерживать нагрузку от торнадо, теперь у вас будут некоторые рекомендации, как это сделать.»

    Прошло десять лет после трагедии Джоплина, чтобы изменения нашли свое отражение в строительных нормах и стандартах. Означает ли это, что потребуется еще десять лет, чтобы извлечь уроки из Surfside?

    Последнее расследование уже идет полным ходом. , когда NIST настроил портал данных для сбора фотографий, видео и другой документации от общественности. «Многие люди теперь также имеют кадры с камер Nest или Ring, которые могут быть очень полезны для понимания причин сбоя», — сказал Ломбардо. .«Все это только начинало рассматриваться как потенциальная выгода для нашего расследования 10 лет назад, но полного объема данных там не было».

    Даже с учетом преимуществ новых технологий, Ломбардо предостерегает от ожиданий результатов от расследования Surfside в ближайшее время: «Surfside был единой структурой, которая может занять меньше времени, но пройдет некоторое время, прежде чем мы что-нибудь узнаем. Публика всегда хотят узнать причины сразу, но технические исследования просто не позволяют быстро найти решения.«

    Рынок прецизионных редукторов, чтобы занять видное место в робототехнике, высокий спрос на промышленную автоматизацию для ускорения роста отрасли

    Автоматизация, которая стала основным направлением деятельности большинства отраслей промышленности, напрямую влияет на рост рынка прецизионных редукторов. технология является популярным именем в различных отраслях промышленности с давних пор, ее коммерциализация в последние годы приобрела новую форму благодаря технологическим достижениям, которые повысили ценность этих редукторов с точки зрения точности и надежности.Редуктор идеально подходит для серводвигателей для управления возрастающей нагрузкой при высокой продолжительности цикла в различных промышленных приложениях.

    По сути, нет большой разницы между промышленными и прецизионными редукторами. Промышленные редукторы чаще используются в приложениях для передачи мощности с высоким крутящим моментом, где высокая точность не обязательна. Они широко используются в цементной и инертной, погрузочно-разгрузочной и горнодобывающей промышленности.

    Напротив, прецизионные редукторы используются там, где требуется высокий уровень точности и стабильности.Эти редукторы находят широкое применение в робототехнике, производстве продуктов питания и напитков, станкостроении, военном и авиакосмическом секторе, а также в упаковочном секторе, что дает толчок развитию мирового рынка прецизионных редукторов. Тот факт, что и промышленные, и прецизионные редукторы используются в различных сферах применения, не повлиял на скорость их внедрения, поскольку оба они находят значительное применение в различных отраслях промышленности.

    Почему используется коробка передач?

    Одна из основных причин использования коробки передач — увеличение крутящего момента.Включение коробки передач позволяет разработчику использовать меньшую сервосистему, которая потребляет меньше энергии, которая, в свою очередь, будет обеспечивать такую ​​же мощность, как и большая сервосистема, тем самым экономя место и деньги. Этот фактор обеспечивает механическое преимущество за счет пониженной выходной скорости и повышенного крутящего момента, что подходит для нескольких сервоприводов.

    Коробки передач

    также могут решить проблему рассогласования по инерции. Прецизионная коробка передач снижает отраженную инерцию на квадрат передаточного числа.Например, коробка передач 16: 1 минимизирует инерцию отраженной нагрузки в 256 раз, что действительно заслуживает внимания. Согласование момента инерции, снижение скорости и увеличение крутящего момента — три основные причины использования коробки передач.

    Помимо преимуществ основных параметров, прецизионный редуктор обеспечивает высокую стабильность, лучшую точность, высокий допуск, компактный размер, высокий КПД и высокую плотность крутящего момента. По мнению экспертов, рынок прецизионных коробок передач покажет прибыльную карту роста с учетом превосходных характеристик продукта по сравнению с большинством других редукторов.Кроме того, с этими редукторами, обеспечивающими КПД более 90%, промышленность прецизионных редукторов переживает значительный подъем. Согласно прогнозу Global Market Insights, Inc., рынок прецизионных редукторов , вероятно, будет расти ежегодно на 5,2% в период с 2016 по 2024 годы.

    Участники рынка прецизионных коробок передач, предлагающие решения для передачи энергии в секторе F&B

    Растущий спрос на автоматизацию и повышение операционной эффективности ускорит рост производства прецизионных редукторов в секторе еды и напитков.Исходя из этого, лидеры рынка все чаще применяют прецизионные компоненты трансмиссии для всех типов пищевой промышленности. В 2015 году глобальная отрасль производства прецизионных редукторов в производстве продуктов питания и напитков принесла доход в размере более 170 миллионов долларов США. Более того, растущий спрос на автоматизацию и необходимость повышения производительности в пищевой и табачной промышленности в развитых странах потребуют создания эффективной экологически безопасной упаковки. решения для производства и транспортировки.По этой причине многие мировые производители оригинального оборудования выбирают высокотехнологичные прецизионные редукторы для своих нужд в передаче мощности, что приводит к тому, что мировая отрасль прецизионных редукторов со временем зарабатывает колоссальные доходы.

    Требование точной автоматизации в робототехнике для увеличения доли рынка точных редукторов

    Отрасль прецизионных редукторов демонстрирует высокую степень проникновения продукции в приложения промышленной и сервисной робототехники, обеспечивающие высокоточные движения.В связи с этим быстро набирают популярность специализированные прецизионные редукторы, предназначенные для поддержки движений в зависимости от конкретного применения. Специально разработанные продукты для рынка прецизионных редукторов также удовлетворяют требованиям сложного позиционирования и плавной, безупречной функциональности. Отрасль прецизионных редукторов из сектора робототехники, вероятно, продемонстрирует рост в 6,5% г / г в период 2016-2024 гг.

    Крупные компании сейчас сосредоточены на использовании совместных усилий роботов и людей.По сути, для повышения общей производительности производственных компаний была разработана линейка специализированных машин, называемых коллаборативными роботами. «Коботы», как их называют, помогают рабочим выполнять тяжелую работу, такую ​​как подъем компонентов или погрузка сложных машин. Растущая популярность коботов в точном производстве побудит компании вкладывать средства в их проектирование и разработку, тем самым продвигая глобальный рынок прецизионных редукторов, который, вероятно, достигнет рекордно высокого дохода в миллиарды долларов.

    Для того, чтобы люди и роботы работали в тандеме в одном цехе, участники рынка планируют вложить значительные средства в производство совместных ботов в целях обеспечения высокой гибкости и автоматизации. По прогнозам, отрасль прецизионных редукторов получит значительную прибыль от спроса на автоматизацию, в связи с чем ключевые игроки готовятся предоставить инновационные планетарные редукторы с высокой точностью позиционирования.

    Высокоскоростной подъемник — еще один автоматизированный продукт, успешно использующий прецизионную коробку передач.Подвижные рычаги этого устройства обычно легкие, чтобы уменьшить нагрузку, однако несоответствие инерции все еще может быть проблемой. Эту проблему можно решить с помощью коробки передач, которая делает механизм чрезвычайно гибким и быстрым. Множество промышленных секторов стали свидетелями производства множества таких автоматизированных продуктов, что, несомненно, приведет к увеличению доли мирового рынка прецизионных редукторов.

    Современное оборудование всегда было приоритетом для основных отраслей промышленности по всему миру.Развитие прецизионных редукторов на протяжении многих лет обеспечило точную настройку в оптимизации сборочных линий и производственных процессов. Поскольку эти продукты продолжают решать широкий спектр задач автоматизации, промышленность прецизионных редукторов приобретет значительный рост. Автоматизация производственного процесса подняла планку производительности, а также предоставила высокий потенциал, обеспечивая создание стоимости в этих отраслях.

    Привод с прямым приводом с высокой плотностью крутящего момента для более производительных роботов и машин

    Genesis Robotics & Motion Technologies объявляет о выпуске своих новых приводов с прямым приводом LiveDrive серии LDD 1800 с широким диапазоном конфигураций и вариантов производительности.Приводы LiveDrive с прямым приводом устраняют необходимость в зубчатой ​​передаче и переопределяют следующее поколение параллельных роботов и прецизионного оборудования, открывая возможности, недоступные для обычных трансмиссий, во многих областях применения.

    Приводы

    LiveDrive LDD задают новый стандарт простоты, чистоты и производительности для высокопроизводительных машин. LiveDrive — это компактное решение с прямым приводом с высоким крутящим моментом, разработанное для роботов и машин в пищевой, упаковочной, фармацевтической и электронной промышленности.LiveDrive снижает требования к обслуживанию, увеличивая время безотказной работы и надежность. Приводы LiveDrive не нуждаются в зубчатых передачах, ремнях или смазке, что упрощает трансмиссию, обеспечивая повышенную производительность и снижение общей стоимости владения.

    «Мы очень рады запустить эту передовую технологию привода, сделав ее доступной для производителей и системных интеграторов по всему миру», — сказал Крис Ди Лелло, генеральный директор Genesis Robotics & Motion Technologies. «Более простая трансмиссия дает возможность роботу лучше: быстрее собирать и проще обслуживать.Это создает ценность для наших клиентов и конечных пользователей и представляет собой настоящий прорыв для отраслей робототехники и автоматизации ».

    Привод LiveDrive серии LDD 1800 составляет менее половины длины типичной трансмиссии сервопривода с редуктором, что позволяет более эффективно использовать рабочие места машины и производственные площади. Готовый к мытью корпус со степенью защиты IP67 LiveDrive с гладкими поверхностями и минимальным количеством точек сбора позволяет легко очищать. Важно отметить, что для приводов LiveDrive не требуется редуктор, что устраняет риск утечки масла или загрязнения.Отсутствие коробки передач означает сокращение времени простоя, требований к осмотрам и техническому обслуживанию.

    Технология прямого привода

    LiveDrive также устраняет люфт и повышает жесткость системы. В сочетании с более высоким соотношением крутящего момента к массе LiveDrive создает возможности для конструкторов роботов и машин для повышения производительности в высокодинамичных приложениях. LiveDrive с его низким моментом инерции и быстрым временем остановки поддерживает безопасность системы управления в соответствии с техническими требованиями ISO / TS 15066 к совместным роботам и обеспечивает взаимодействие человека и машины в новых приложениях.

    Приводы с прямым приводом

    Genesis LiveDrive серии LDD 1800 доступны с широким диапазоном конфигураций и опций производительности. Стандартные модели включают четыре размера, различные уровни напряжения и поддерживают интеграцию с сервоприводами сторонних производителей.

    Для получения дополнительной информации посетите www.genesis-robotics.com.

    Роботизированная трансмиссионная волна (гармоническая) Коробка передач GSL Series

    Роботизированные трансмиссии серии GAM GSL обеспечивают нулевой люфт и высокий крутящий момент в небольшой и легкой коробке передач для интеграции в машины и механизмы.

    Характеристики

    • Используется для коробок передач популярных конкурентов
    • Зубчатая передача с деформационной волной (гармонической)
    • Люфт ≤ 0,5 угл.мин (≤ 30 угл.сек)
    • Высокая точность передачи
    • Высокие передаточные числа на одной ступени: от 50: 1 до 160: 1
    • Простая конструкция для интеграции в механизм или машину
    • Высокая плотность крутящего момента при малой инерции
    • Широкий выбор моделей и конфигураций

    Модели серии GSL

    Flexspline в форме чашки, стандартный ввод

    • Flexspline в форме чашки с вводом ключей
    • Доступен вход муфты Oldham (-B) для компенсации несоосности
    • Размеры с 014 по 032
    • Номинальный крутящий момент 7.От 9 до 248 Нм
    • Технические характеристики и модели CAD

    Flexspline в стиле шляпы, стандартный ввод

    • Flexspline в виде шляпки со стандартным входным отверстием
    • Доступен вход муфты Oldham (-B) для компенсации несоосности
    • Размеры с 014 по 032
    • Номинальный крутящий момент от 7,8 до 248 Нм
    • Технические характеристики и модели CAD

    Flexspline в стиле шляпы, полый вход

    Flexspline Hat Style, вход вала

    Базовый стиль шляпы с полым входом

    Компактные / сверхтонкие редукторы

    Flexspline в форме чашки, компактный дизайн

    • Flexspline чашечного типа с более низким профилем и меньшим диаметром, чем коробка передач GSL-CS
    • Размеры 014 и 017
    • Номинальный крутящий момент 4.От 8 до 27 Нм
    • Технические характеристики и модели CAD

    Hat Style Flexspline, ультратонкий

    Компоненты GSLC

    В состав редукторов деформационных волн входят только Wave Generator , Flexspline , Circular Spline . Для легкой и полной интеграции в ваш механизм или машину.

    Flexspline в форме чашки

    • Компоненты с гибкой линией чашки
    • Размеры с 014 по 032
    • Номинальный крутящий момент 7.От 9 до 248 Нм
    • Технические характеристики

    Hat Style Flexspline

    • Компоненты со шляпкой Flexspline
    • Размеры с 014 по 032
    • Номинальный крутящий момент от 7,9 до 248 Нм
    • Технические данные
    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *