Коробка передач робот что это такое: всё о машинах и авторынке

Содержание

Как это работает: роботизированная коробка передач

Одна из ветвей развития механических трансмиссий привела инженеров и конструкторов к созданию роботизированной коробки передач – устройства, в котором передачи переключает не человек (путем включения и выключения сцепления), а «робот» — управляемый электроникой механизм. На данный момент это одна из наиболее прогрессивных типов коробок передач, устанавливаемых на автомобили, у которой, тем не менее, есть свои плюсы и минусы.

Роботизированная коробка DSG

Принцип устройства роботизированной КПП

Платформой для создания роботизированной трансмиссии послужила механическая коробка передач. Конструкторы посчитали, что нет смысла выдумывать абсолютно новый механизм, достаточно усовершенствовать уже существующий.

Как известно, принцип работы механической коробки передач заключается в передаче крутящего момента от двигателя через первичный вал на вторичный, от которого крутящий момент попадает на главную передачу, а затем – на ведущие колеса.

Момент переключения передач на «механике» осуществляется при помощи механизма сцепления, которым оперирует водитель — выжимая и отпуская сцепление, он руководит переключением передач с пониженной на повышенную, либо в обратном порядке.

В механизме работы роботизированной трансмиссии этот механический момент переключения передачи инженеры решили доверить автоматике, убрав из цепи управления непосредственное участие человека. У «робота» сцеплением и переключением передач ведают специальные узлы-актуаторы, которые бывают двух типов – актуаторы сцепления и актуаторы переключения передач. Первые ответственны за размыкание/смыкание первичного вала с двигателем, вторые – за переключение передач. Актуаторы, в свою очередь, управляются электронным блоком управления, который четко рассчитывает момент, когда должен отключиться/подключиться первичный вал и когда – включиться повышенная или пониженная передача. Когда такой сигнал поступает (при этом, электронный блок управления учитывает скорость движения машины, обороты двигателя, крутящий момент и другие данные), актуатор сцепления отсоединяет первичный вал от двигателя, а актуатор включения передачи выбирает нужную ступень.

Затем актуатор сцепления плавно соединяет первичный вал с двигателем и автомобиль двигается на повышенной передаче. Тот же процесс происходит и при переключении с повышенной на пониженную передачу, а также при езде задним ходом. Устанавливались такие трансмиссии на автомобили многих марок (например, Toyota, Peugeot и другие).

Роботизированная» 2-вальная КПП с электрогидравлическими исполнительными механизмами (Citroen). Фото — Carexpert.ru

Как и многие механизмы, роботизированная трансмиссия была несовершенной (о ее плюсах и минусах мы поговорим позже) и именно из-за этого автомобили с «роботами» первого поколения не пользовались у покупателей успехом. Ситуация была исправлена с выходом на рынок роботизированных трансмиссий второго поколения – с двумя сцеплениями. Их еще называют преселективными коробками передач.

Преселективный робот DSG с двумя сцеплениями.

Первоначально такими «роботами» оснащались автомобили концерна Volkswagen (Volkswagen, Audi, Seat, Skoda), сегодня подобными трансмиссиями оборудуются машины и других марок (BMW, Ford, Fiat). В зависимости от типа сцепления такие коробки делят на КПП с сухим и мокрым сцеплением. Принцип работы такой коробки заключается в том, что четные и нечетные ступени разнесены по разным валам (первичным и вторичным), а их включением ведает отдельный блок сцепления. Механизм такой коробки заранее подготавливает к включению следующую ступень (отсюда и название «преселективная» — предваряющая выбор передачи), благодаря чему эта процедура происходит без отключения КПП от двигателя, тем самым, не прерывается крутящий момент от мотора к ведущим колесам.

Часто возникает вопрос: в чем же различия между автоматической и роботизированной трансмиссией? Ответ прост: в устройстве. Роботизированная коробка передач – это, как было указано выше, та же «механика», только включением/выключением сцепления и переключением передач тут занимаются приводы-актуаторы. В автоматической коробке передач присутствует важный агрегат – гидротрансформатор, который заменяет собой механизм сцепления и является он связующим звеном между двигателем и собственно коробкой передач.

Достоинства и недостатки «роботов»

Положительными сторонами роботизированных коробок передач первого поколения было отсутствие педали сцепления и более низкая, чем у автоматической трансмиссии, цена. Отрицательным аспектом этих КПП был несовершенный механизм включения последующих передач, из-за чего автомобиль дергался, что приносило дискомфорт водителю и пассажирам. Также минусом этой коробки была сложность и относительно высокая стоимость ее обслуживания, которая была выше, чем у традиционной механической трансмиссии.

К плюсам преселективной роботизированной КПП можно отнести скорость переключения передач, экономичность (ввиду отсутствия потери мощности при переключении передач), работу в полностью автоматическом либо «ручном» режиме. К минусам – наличие рывков при езде на первой передаче, дороговизну ремонта и обслуживания. Например, такой характерный для многих «роботов» минус, как откатывание автомобиля назад при трогании в гору (все же роботизированная трансмиссия, несмотря на отсутствие привычного механизма сцепления, является той же «механикой») изрядно нервирует владельцев машин с РКПП и требует привыкания к подобной особенности.

Читайте еще: Поломки Робота

Преселективный «робот» S tronic от Audi.

DSG – немецкий «робот» для автомобиля

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

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

Основные особенности

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

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

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

Плюсы DSG

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

Что важно знать о DSG?

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

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

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

Коробка-автомат робот — что это такое?

Основным требованием современной жизни, характеризующейся, в первую очередь, ускоренным темпом, является обеспечение мобильности человека. И, наверное, главным способом решения проблемы передвижения в пространстве, для большинства людей стал автомобиль. Однако процесс приобретения «стального коня» сопровождается возникновением большого числа вопросов, одним из которых является выбор типа трансмиссии.

Производители современных автомобилей оснащают свою продукцию коробками переключения передач нескольких, существенно отличающихся друг от друга, типов: механическими, автоматическими, роботами и т.д. Как сделать свой выбор оптимальным? В чем заключается отличие коробки-автомата от робота? На некоторые из вопросов, касающихся КПП, мы постараемся дать ответы в этой статье. Основной акцент мы сделаем на коробки передач, устанавливаемые на более поздние модели автомобилей, а потому менее известные отечественному автолюбителю – вариаторы, роботы и автоматы.

Чем отличается вариатор от робота?

 

Прежде всего, вариатор – это трансмиссия бесступенчатого типа, принцип действия которого основан на передачи крутящего момента от перемещающихся конических дисков, выполняющих роль шкивов, посредством наборного стального ремня или стальной цепи, состоящей из большого количества звеньев. При раздвигании ведущих дисков и сдвигании ведомых, величина крутящего момента на выходе растет. В обратном случае, его величина уменьшается. Такое конструктивное исполнение предопределяет главный недостаток вариатора – отсутствие нейтрального положения и задней передачи. Однако производители решают данную проблему, правда, каждый своим способом.

Для ответа на вопрос: «Чем отличается вариатор от робота?», вынесенный в подзаголовок нашей статьи, рассмотрим достоинства и недостатки обоих вариантов КПП. Итак, преимущества вариатора:

  • Экономичность топлива, сравнимая с аналогичным показателем трансмиссии механического типа.

  • Минимальное время разгона в совокупности с динамичным набором скорости и отсутствие рывков.

  • Достижение высоких оборотов силовой установки исключительно на высоких скоростях, что обуславливает минимальный риск выхода двигателя из строя.

  • Простота освоения даже для начинающего водителя. 

Однако наряду с плюсами вариатор обладает и минусами:

  • Сложность конструктивного исполнения сопутствующего оборудования, что предполагает и его дорогостоящий ремонт.

  • Сложность ремонтно-восстановительных работ.

  • Трансмиссионное масло, применяемое в вариаторе, обладает специфическими свойствами, что делает его не только редким, но и дорогим. 

Теперь в том же ключе рассмотрим роботизированную КПП, или робот, являющийся, по сути, механической трансмиссией, дополненной блоком управления, контролирующим сцепление и процесс переключения передач.

Преимущества:

  • Простота конструкции и низкий уровень потребления трансмиссионного масла.

  • Меньшая стоимость ремонта.

  • Возможность функционирования в режиме механической трансмиссии.

  • Низкий уровень расхода топлива.

Недостатки роботизированной коробки передач выглядят следующим образом:

 

  • Большое замедление (до 3 секунд), называемое автомобилистами «задумчивостью», при переключении передач.

  • Непредсказуемость работы агрегата.

  • Отсутствие плавности в процессе переключения (возникновение рывков и толчков).

  • «Сырость», или несовершенство, разработки, так как КПП-роботы, начали выпускаться совсем недавно.

Таким образом, большинство потенциальных покупателей делают выбор в пользу вариатора, поскольку преимущества этих КПП практически схожи, а недостатков у робота больше. 

Отличие коробки-автомат от робота 

Конструктивные особенности роботизированной коробки передач, а также ее достоинства и недостатки мы рассмотрели в предыдущей главе нашего повествования. Поэтому ниже, основное внимание будет уделено конструкции и главным техническим и эксплуатационным характеристикам коробки-автомата.

Конструкция автоматической трансмиссии включает в себя два основных элемента: редуктор, содержащий все пары постоянно зацепленных шестерен, и гидротрансформатор, выполняющий функции сцепления. Такое инженерное решение позволяет механизму самостоятельно выполнять переключение скоростей, исключая участие водителя и практически полное применение электроники.

Главное отличие коробки-автомата от робота заключается в следующем:

  • Плавность (без рывков) переключения передач.

  • Простота эксплуатации, обусловленная отсутствием сцепления.

  • Высокая надежность агрегата.

Тем не менее, специалисты отмечают и несколько существенных недостатков, присущих АКПП. Вот они:

 

  • Повышенный расход топлива (на 1-3 литра) в сравнении с трансмиссиями других типов.

  • Возникновение пауз в  процессе переключения скоростей.

  • Необходимость осторожной эксплуатации в период низких температур.

  • Отсутствие возможности буксировки автомобиля, оснащенного АКПП, на жесткой сцепке.

Авто с роботизированными коробками (РКПП): отличия от традиционных КПП

Коробка-робот представляет собой механическую трансмиссию, у которой функции выключения сцепления и переключения скоростей полностью автоматизированы. Все действия выполняются по команде электронного блока управления (ЭБУ), установленного непосредственно поверх корпуса основного агрегата.

Общее устройство

Конструктивно блок состоит из 2-х основных элементов: электронный узел (сервопривод) и гидравлическая система управления. Благодаря такой конструкции процесс переключения скоростей и сцепления происходит в автоматическом режиме, без участия водителя. Принцип действия коробки аналогичен работе механики (МКПП). Однако, роботом вместо человека управляют автоматика и гидравлика.

Основные отличия РКПП от автомата

Оба варианта трансмиссии предназначены для выполнения одной главной задачи – освобождение водителя от необходимости контролировать скоростной режим и подстраиваться под него посредством включения/переключения определенной передачи.

Конструктивно данные механизмы имеют существенные отличия, что отражается на обслуживании и эксплуатации агрегатов:

  • В коробке-автомате одним из основных рабочих элементов является трансмиссионное масло. РКПП также использует масло, но только для смазки деталей. Расход у робота в несколько раз меньше, а периодичность замены – реже.
  • Автомобиль, оснащенный роботизированной КП, обеспечивает более высокую разгонную динамику, а в процессе эксплуатации потребляет меньше топлива. Автомат гораздо тяжелее по массе и крупнее по габаритам, и эти параметры также влияют на скорость переключения передач (очевидные преимущества у робота).
  • Езда на авто с АКПП более комфортна. Скорости включаются мягче, а коробка-робот не способна гасить резкие рывки.
  • С РКПП при необходимости можно перейти на ручной режим управления. Но переключать передачи придется последовательно: с 4 на 3, с 3 на 2 и т. д. (перескакивать, например, с 4 сразу на 2 уже нельзя). На автомате в принципе нет такой возможности.
  • Ремонтные работы и техническое обслуживание у робота проще и дешевле.
  • АКПП считается более надежной и безотказной в эксплуатации.

Преимущества и недостатки робота

Плюсы РКПП:

  1. Простая конструкция.
  2. Экономичное обслуживание.
  3. Уменьшенный расход топлива.
  4. Более высокий коэффициент полезного действия.

Минусы в работе РКПП:
При переключении передач ощущаются рывки (особенно в момент начала движения).

  1. В случае длительной остановки или отката автомобиля на подъеме требуется каждый раз переводить рычаг переключения передач в нейтральное положение.
  2. Роботизированная коробка может повести себя непредсказуемо при езде в сложных дорожных условиях и повышенных эксплуатационных нагрузках.
  3. Замедленное (эффект «задумчивости) переключение передач.

Подведем итог

В плане экономичности робот превосходит АКПП, а вот по уровню комфорта значительно уступает. Стоимость техобслуживания и ремонта у РКПП более выгодная, при этом параметры надежности и долговечности у коробок приблизительно одинаковые. В тяжелых дорожных условиях оба агрегата могут не справиться с возросшей нагрузкой и выйти из строя.

что это такое, отличия от акпп, плюсы и минусы

Существует 4 вида коробок переключения передач (КПП). Доля автомобилей с роботизированной коробкой передач, классическим автоматом и вариатором на дорогах постоянно растет, ведь все больше автолюбителей отказываются от ручной механики. Коробки передач, работающие без участия человека, постоянно совершенствуются. Их качество, скорость реакции на дорожные события, плавность действий становятся лучше, а любая поездка комфортнее.

С роботизированной коробкой передач намного удобнее.

Что такое роботизированная коробка передач

Роботизированная коробка передач (РКПП, или робот) — это часть трансмиссии транспортного средства. Иногда ее путают с автоматической коробкой, но они отличны друг от друга. РКПП состоит из механической КПП, автоматических переключателей электрического или гидравлического типа (актуаторы) и блока управления этими переключателями (ЭБУ). То есть сама коробка — механика, автоматическим является только управление ее работой.

Для водителя РКПП выглядит почти как АКПП. Под рукой нет рычага переключения скоростей (на некоторых моделях вместо него ручка селектора), а под ногами — педали сцепления. Во время езды передачи переключаются в автоматическом режиме.

Как она работает

Механической коробкой передач, снабженной диском сцепления с маховиком двигателя, управляет робот. Алгоритм, заложенный разработчиками в ЭБУ, реагирует на показания датчиков, подавая команды сервоприводам.

Это выглядит так:

  • водитель давит на педаль газа;
  • повышаются обороты двигателя, автомобиль ускоряется;
  • по достижении заложенных в программу значений срабатывают актуаторы сцепления и вилки переключения;
  • происходит включение повышенной передачи.

Если водитель продолжает ускорение, то на следующих запрограммированных оборотах двигателя и скорости движения ЭБУ снова подает сигнал и актуаторы опять переключают передачу.

По тому же принципу во время торможения передачи переключаются с высоких на пониженные. Высокопродуктивные процессоры позволяют создавать сложные программы, имитирующие поведение человека в разных ситуациях. И чем они сложнее, тем динамичнее и комфортнее езда.

Особенности РКПП

Работа роботизированной коробки передач.

Приводы переключения скоростей на роботах оснащаются либо электрическими моторчиками, либо поршневой гидравлической системой. Но выполняют они одну и ту же задачу — передвигают синхронизаторы шестеренок вторичного вала и выжимают сцепление.

Главное отличие в том, что гидравлика работает быстрее и мягче. Но она более дорогая в производстве, поэтому такими РКПП снабжены в основном автомобили высокого класса. Самой востребованной является DSG от немецкого концерна Volkswagen.

ЭБУ для коробок делают и отдельным, и совмещенным с блоком управления ДВС. Последний вариант наиболее целесообразен, если алгоритм управления робота учитывает показания тех же систем, что и управление двигателем, например ABS или ESP.

Устройство сцепления в роботе

Роботизированные коробки по методу взаимодействия с двигателем бывают двух типов:

  • однодисковые;
  • двухдисковые (используют два сцепления, включаемые попеременно).

Однодисковая коробка ничем не отличается от механической. В ней есть первичный и вторичный валы.

Первичный соединен с диском сцепления. Вторичный вал передает крутящий момент непосредственно на колеса. Оба вала взаимодействуют посредством шестерней разного диаметра. Переключение происходит в тот момент, когда выбранная для нужной передачи шестерня на вторичном валу блокируется. В РКПП это делают электрические манипуляторы, получающие сигнал от ЭБУ. Гидравлические приводы-манипуляторы на однодисковых коробках используются крайне редко.

Двухдисковые имеют два ведущих первичных вала, каждый из которых соединен со своим диском сцепления. Один вал отвечает за четные передачи, а второй — за нечетные и заднюю. Такое техническое решение позволило делать включение выбранной передачи более плавным. Синхронизаторы приводов работают попеременно. В момент перехода на одном валу с 1 на 2 передачу ЭБУ уже дает сигнал на подготовку к включению 3. Поэтому их еще называют преселективными, т. е. с предварительным выбором. В результате сам процесс переключения ускоряется до 0,2 и менее секунд.

Некоторые производители так настраивают работу актуаторов и алгоритмы, что робот функционирует не хуже человека.

Режимы работы

Управление водителем коробкой передач сводится к выбору режима селектором:

  1. Нейтраль обозначается «N». В этом режиме двигатель работает, но крутящий момент на колеса не передается. Включать перед началом движения, после остановки, при длительной стоянке.
  2. Движение вперед обозначается «А/М», «Е/М» или «D». Включив этот режим, отпускают педаль тормоза и нажимают педаль газа. Машина движется вперед, автоматически переключая скорости в зависимости от ускорения или торможения.
  3. Ручное управление обозначается «М». Автомобиль движется вперед, водитель самостоятельно переключает скорости, нажимая подрулевые лепестки или селектор в положения «+» или «-». При этом переключение происходит только на одну ступень.
  4. Движение задним ходом обозначается «R». Выбрав этот режим, можно ехать назад.
  5. На некоторых РКПП возможно наличие режимов «зимний» и «спортивный».
Понятие роботизированной коробки передач.

Есть также и свои особенности при езде, к которым водитель должен привыкнуть, иначе будет попадать в неприятные ситуации.

Это следующее:

  1. Езда в автоматическом режиме подразумевает дороги с хорошим твердым покрытием. Заехав летом в грязь, а зимой в рыхлый глубокий снег, рискуете забуксовать. Алгоритм станет выдавать ошибочные команды, и передачи будут включаться некорректно. Такие ситуации повышают износ деталей и механизмов, что увеличивает риск поломок.
  2. Педаль газа нужно нажимать плавно, ни в коем случае нельзя ее давить в пол. Нужно следить за оборотами двигателя, фиксируя моменты переключения скоростей, и избегать перегазовки.
  3. Если на авто отсутствует функция помощи при трогании в подъем, нужно поступать так же, как при пользовании ручной КПП, — использовать стояночный тормоз для предотвращения отката назад.
  4. При длительных остановках (больше 60 секунд) на запрещающий сигнал светофора или в пробке нужно переключать селектор в положение «нейтраль».
  5. Для длительной остановки на парковке сначала переводят селектор в «нейтраль», затем включают стояночный тормоз, после чего отпускают педаль тормоза и глушат двигатель.
  6. Каждый производитель указывает, с какой частотой по пробегу нужно проводить перекалибровку ЭБУ (ее еще называют инициализацией или обучением). Это нужно делать из-за износа диска сцепления. Следует проводить процедуру каждые 10000-15000 км.
  7. Зимой, при низких температурах воздуха, прогрев коробки занимает ровно столько времени, сколько его потребуется на прогрев двигателя.

Основные отличия РКПП от АКПП

Оба вида трансмиссии выполняют одну функцию — освобождают водителя от необходимости переключения передач во время движения автомобиля.

Но из-за того, что конструктивно это разные механизмы, в эксплуатации и обслуживании они отличаются друг от друга:

  1. В АКПП частью рабочего механизма является жидкость ATF. В РКПП для смазки механических узлов присутствует масло, но его в несколько раз меньше по объему. Кроме того, его надо гораздо реже менять.
  2. Автомобиль с роботом динамичнее в движении и потребляет меньше топлива. Потому что масса и габариты автомата превосходят те же показатели у робота, а переключения скоростей в РКПП происходят быстрее.
  3. На машине с АКПП ездить гораздо комфортнее, потому что передачи переключаются плавно, а роботизированная коробка не может так гасить рывки.
  4. Износ фрикционов идет медленнее, чем стирание диска сцепления.
  5. На роботизированной коробке можно переключиться на ручное управление. Оно не полное, потому что переключение производится только на одно положение и нельзя перейти, например, со 2 сразу на 4. Но автомат не дает водителю и такой возможности.

Плюсы и минусы

Широкое распространение роботизированные коробки передач получили благодаря своим достоинствам. Однако у них есть и недостатки, о которых лучше знать до покупки автомобиля, чтобы быть к ним готовым.

Схема работы системы SensoDrive.

Преимущества:

  1. Время разгона до 100 км/ч при аналогичности других параметров почти не отличается от времени разгона на ручной коробке.
  2. Расход топлива сопоставим с расходом на автомобилях с РКПП и до 30% ниже, чем на моделях с автоматическими коробками.
  3. Диск сцепления изнашивается медленнее, чем при ручном переключении.
  4. Робот работает аккуратнее человека, поэтому валы и шестерни коробки будут изнашиваться меньше, а служить дольше, чем в ручной механике.
  5. Стоимость ремонта и обслуживания в среднем ниже, чем у АКПП.

Отрицательные моменты:

  1. Во время движения при включении скоростей могут ощущаться рывки и дерганье.
  2. Алгоритм, заложенный в ЭБУ, не обладает реакцией человека на ситуации, возникающие во время движения. Поэтому могут возникать ошибки, когда необходимо экстренно разогнаться или затормозить.
  3. Роботу для принятия решения нужны более «длинные» передачи, а для сохранения динамики при этом необходим более мощный двигатель.
  4. Если нет системы помощи при подъеме, то во время начала движения «в гору» возможен откат автомобиля назад.
  5. Невозможность «прошивки» блока управления. Алгоритм переключения передач — это разработка производителя, которая корректировке не подлежит.
  6. Движение в пробках плохо сказывается на узлах и механизмах коробки, приводя их к раннему разрушению.

Признаки неисправности

Как и любой механизм, роботизированная коробка подвержена износу во время работы и может ломаться. Неисправности делятся на механические и блока управления. Каждая имеет свои проявления.

Признаки механических поломок:

  • пробуксовка во время движения по ровному твердому дорожному полотну говорит об износе диска сцепления;
  • если не переключаются передачи, это может говорить о поломке актуаторов;
  • посторонние шумы во время движения могут быть вызваны целым рядом причин, и для выявления поломки следует провести диагностику узлов и механизмов;
  • усиление рывков во время переключения передач может происходить из-за износа и разрушения зубчатых соединений на валах коробки, износа вилок выбора шестеренок;
  • загоревшаяся лампа Check Engine на панели приборов говорит о необходимости компьютерной диагностики.

Признаки ошибок в ЭБУ:

  • сбивается режим работы робота, переключения передач происходят некорректно и не вовремя;
  • рывки во время включения передач становятся сильнее;
  • при выборе селектором положения движения вперед или назад машина не едет;
  • загорается контрольная лампочка Check Engine.

Чтобы разобраться, из-за чего возникли неприятности, нужно провести правильную диагностику с применением специального оборудования.

Актуальность коробки в России

Автомобили с коробками-роботами у наших автолюбителей пользуются хорошим спросом. Опросы показывают, что доля россиян, готовых купить авто с РКПП, колеблется в пределах 15-20%. При этом надо отметить, что доля желающих пользоваться классическим автоматом все же в 2 раза выше.

В крупных городах платежеспособные слои населения выбирают АКПП из-за более комфортной езды и гораздо меньших проблем, связанных с эксплуатацией в условиях частых пробок на дорогах. Притом цены на автомат и хороший преселективный агрегат находятся на одном уровне. Но, если цена на горючее будет продолжать расти, многие предпочтут авто с РКПП (как более дешевый в эксплуатации), особенно когда поездки не ограничиваются маршрутом работа-дом.

МКПП, АКПП, вариатор или робот. Что выбрать? Что лучше

Для тех, кто планирует приобретать автомобиль, стоит нелегкая задача. Огромный выбор марок и моделей в разных ценовых категориях сбивают с толку. Особенно, если будущий автовладелец не разбирается в технике. Выбор авто зависит от бюджета и пристрастий. Но основным критерием выбора чаще всего становится вид коробки. Сегодня выпускаются автомобили с различными видами коробок на борту. Каждая из них имеет свои плюсы и минусы, особенности эксплуатации, стоимость обслуживания. Что же выбрать? Об этом наша статья.

Виды коробок переключения передач

Для начала уточним — выбирать автомобиль только по виду коробки передач не нужно. Как минимум, потому что у каждого водителя свои предпочтения и свое мнение. Также отметим, что каждый производитель за свою историю выпуска автомобилей имел “промахи”, выпуская коробку переключения передач с погрешностями и недоработками. Речь не идет о китайских автомобилях. Такие марки автомобилей, как Тойота, Митсубиши, Фольксваген были замечены с явными недоработками.

Поэтому выбор коробки должен быть основан на рациональности. Необходимо заранее собрать необходимую информацию о конкретной модели и типе коробки. Например, какие наиболее частые поломки именно этой коробки, есть ли проблемы прямо с завода, какие могут быть дефекты и есть ли слабые места. Такой детальный сбор информации поможет выбрать наиболее оптимальный вариант для себя на основе опыте вождения и других субъективных мыслей.

Также не стоит забывать, что в настоящее время, когда между автоконцернами происходит серьезная конкуренция, каждый пытается перетянуть одеяло на себя. Так, например, концерн VAG, который выпускает автомобили марок Ауди, Фольксваген и Шкода, начали устанавливать свой вид коробки под названием DSG. По факту же, ДСГ — это обычный робот с двумя сцеплениями. Но новое название выделяет производителя и вводит покупателя в замешательство. Однако такая коробка имеет свои определенные преимущества и особенности. Она состоит из двух узлов. Один из них отвечает за 1,3 и 5 передач, а второй за 2, 4 и 6. Управление полностью автоматическое, его добавляет качественная электрика и электроника. Поэтому водителю ничего делать не нужно. В тот момент, когда коробка переходит на 2 передачу, следующий ее шаг — автоматический переход на 3. Она находится в режиме ожидания и самостоятельно переключает передачу со 2 на 3. И делает это за миллисекунды. Водитель даже не замечает этого. Разгон при этом максимально плавный и приятный. Нет толчков, рывков. Этот вид коробки — идеальный для тех, кто любит маневренную, скоростную езду.

Есть и еще один вид коробок под названием Powershift. Их устанавливают в автомобиле марок Ford. КП Powershift по принципу работы очень похожа на DSG. Отличие лишь в программной части и настройках. Схожесть двух видов коробок передач заключается не только в принципе работы, но и компонентов. Их количество и виды, практически, одинаковы, но выпускаются различными производителями. 

В сухом же остатки все существующие на данный момент коробки переключения передач можно разделить на 4 вида:

  • МКПП — механическая коробка переключения передач;
  • АКПП — автоматическая коробка передач;
  • Роботизированная коробка передач;
  • Вариаторная коробка или просто вариатор, CVT.

Каждый вид имеет особенности и своих поклонников. Кто-то утверждает, что АКПП — единственно возможный наилучший вариант. Кому-то по душе вариатор. О каждом из видом КП поговорим далее.

Механика (МКПП)

Во всем мире львиная доля продаж автомобилей приходится именно на механику. В некоторых странах большинство авто выпускается только на механике. В странах СНГ, где представлен широкий ряд машин с разными видами КП, часть автолюбителей склоняются именно к МКПП.

Наверняка это связано с тем, что данный вид коробки является самым дешевым. У каждого автомобилиста первая авто была на МКПП, на нем сдавали на права. Поэтому многие убеждены, что механика вечна, она неубиваема и дешевая в обслуживании. Отчасти, это правда. Но только отчасти.

А все дело в том, что существует огромный ряд механических коробок передач, у которых недостатков больше, чем даже в самых ненадежных автоматах. Поэтому при выборе МКПП нужно ориентироваться на производителя, его репутацию. Но даже при этом всегда есть вероятность купить автомобиль с ненадежной МКП.

Плюсы и минусы механики

Для объективного сравнения всех существующих видом КП, необходимо сравнить плюсы и минусы каждой.

К преимуществам механики относится:

  • Ресурс механики гораздо выше, чем у других видов коробок. Поэтому при желании купить подержанный автомобиль возрастом от 5 лет, лучше выбирать именно на механике;
  • Ремонт и обслуживание МКПП обходится действительно недорого;
  • Если в дороге произойдет поломка коробки, автомобиль будет продолжать ехать. Да, это будет сопровождаться стуками и скрежетом, но даже при таких обстоятельствах можно спокойно доехать до СТО самостоятельно без вызова эвакуатора;
  • Как правило, обслуживание МКП заключается только в своевременной замене масла. При соблюдении этого простейшего требования, коробка может прослужить до 20 лет без существенного ремонта. Замена масла должна производиться не реже 60 000 км пробега.

Минусы заключаются только в ограничении комфорта вождения. Водитель вынужден постоянно держать руку на кулисе переключения передачи, контролировать педаль сцепления. Особенно это сложно будет даваться новичкам, а также в условиях постоянного трафика и множества светофоров. При неправильном переключении и несоблюдении правил эксплуатации механики можно сжечь сцепление, обрести проблемы с мотором и самой коробкой. В этом плане механика намного уступает автомату.

Итог: механику можно назвать надежной при грамотном выборе модели коробки, но уровень комфорта вождения намного ниже по сравнению с другими коробками.

Автоматическая коробка передач

Именно с автоматом сравнивают механику при выборе коробки передач. Однозначно сказать сложно: нужно сравнить плюсы и минусы обеих коробок, выбрав оптимальный вариант для себя.

Классическая модель автоматической коробки передач работает на основе гидротрансформатора. Он считается главной деталью в узле. С его помощью происходит переключение планетарных передач, а также замещает сцепление, благодаря чему переключение передачи происходит автоматически. Водителю не нужно постоянно контролировать переключение скорости, как этого требует МКПП.

Автомат достаточно сложный узел с технической точки зрения. Большую роль в его работе играет автоматика, которая контролирует большинство процессов. Однако многие современные АКПП не уступают в ресурсе МКПП, а также требуют минимального технического обслуживания. К тому же, коробка-автомат имеет ряд существенных преимуществ, которые становятся перевесом при выборе вида КП.

К плюсам относится:

  • Ресурс коробки. То, что коробка способна проехать не более 100 000 км пробега и сломаться — миф. Современные коробки-автомат при условии правильного обслуживания способны проехать более 500 000 км. Одно “но”: нужно уделить внимание качеству расходников и масла. Это важно. О других мифах относительно АКПП можно почитать здесь;
  • Комфорт вождения. Очевидное преимущество автомата над механикой. Передача переключается автоматически, водителю не нужно участвовать в процессе. Не нужно трогать сцепление (педаль конструктивно отсутствует), беспокоиться о скорости, дозировать бензин во избежание того, что авто заглохнет. Все это доставляет удовольствие вождения;
  • Ремонтопригодность. В АКПП можно отремонтировать каждый компонент. В крайнем случае, заменить его на новый или подержанный ради экономии;
  • Потребление топлива. Есть модели автомобилей с автоматом на борту, которые потребляют не более 4-6 литров на сотню. Это очень хороший показатель в наших реалиях относительно стоимости бензина.

Из минусов можно выделить лишь стоимость ремонта. Ремонт АКПП обойдется дороже, чем ремонт механики, но дешевле, чем ремонт вариатора или робота. Также ремонт требует профессионализма. Иначе проблемы с коробкой и дорогостоящий повторный ремонт неизбежен.

Вариаторная коробка (CVT)

Многие, кто впервые сталкивается с проблемой выбора вида коробки передач, не знают, что такое вариатор. CVT — это бесступенчатая коробка передач. Является самым удобным с точки зрения управляемости узлом. Подробно о вариаторе мы уже писали в этой статье.

Если кратко, то работает вариатор с помощью приводного ремня, передвигающимся по двум разнонаправленным конусам. Такая конструкция полностью исключила необходимость поднимать передачи вручную. Их тут даже нет. Вариаторная коробка считывает и оценивает электроникой многие факторы и принимает зону оптимального положения ремня самостоятельно. В результате крутящий момент передается на колеса транспортного средства.

На сегодняшний день лишь небольшая часть автомобилей выпускается с вариатором. Но по прогнозам экспертов, в будущем вариаторная коробка получит огромный успех за счет своих преимуществ:

  • Очень плавный набор скорости, отличная динамика и хороший разгон. Водитель ощущает максимальный комфорт управления. Автомобиль начинает движение без рывков и ощутимых толчков, что типично для механики и классической АКПП. Время набора скорости напрямую зависит от мощности двигателя. На спортивных моделях вариатор может демонстрировать невероятную динамику;
  • Очень малый расход бензина. Вариаторная коробка станет идеальным вариантом для тех, кто хочет экономить на топливе;
  • Простая эксплуатация. Даже новичку будет понятно управления авто с вариатором на борту. Те, кто всю жизнь откатали на механике, запросто освоят CVT. Работает коробка-вариатор понятно и просто.

Но стоит указать и минусы коробки вариатора. Они есть и достаточно существенны:

  • Срок службы вариатора очень уступает АКПП и, уж тем более, механике. Он составляет, в среднем, не более 150 тысяч км пробега. Коробка очень чувствительна к нагрузкам. Она не предназначена для спортивной езды, дрифтования. Это “городской” вариант. В обратном случае ремень рвется и ехать дальше уже невозможно. Приобретать б/у автомобиль с пробегом свыше 100 тыс км не следует — ремонт вариатора неизбежен;
  • Ремонт вариатора — очень дорогое удовольствие. Чаще всего рвется ремень, который не подлежит ремонту. Его нужно менять. А он дорогой. Кроме того, в Киеве очень мало СТО, которые занимаются профессиональным ремонтом. В столице достаточно сложно найти специалиста, который занимается ремонтом данного типа коробок. Поэтому редко, кто сможет гарантировать высокое качество услуг. В отличие от нас.

Роботизированная коробка передач

Робот или автомат? Этот вопрос актуален для автомобилистов, которые выбирают между двумя вариантами КП. Роботизированная коробка считается “свежим дыханием” в области производства и выпуска коробок переключения передач. Так как она является оптимальным сочетанием автомата и МКПП и взяла себе все преимущества обеих модификаций.

По факту, робот — это МКПП, дополненная электронным мозгом. Если выбирать между автоматом или роботом, то эксперты твердо укажут на второй, так как он имеет широкие возможности различных настроек. Именно поэтому очень многие крупные автоконцерны выпускают новые модели авто с роботизированной коробкой на борту.

Преимущества:

  • Самый экономичный расход топлива по сравнению со всеми видами коробок. Это не громкие рекламные лозунги, а факт. Робот показывает экономию в расходе бензина на 10-15% меньше, чем механика. Это действительно очень хорошие показатели;
  • Отличная динамика. РКПП очень отзывчива и сразу реагирует на “тапку в пол”. Быстрый разгон и плавная динамика — идеальное сочетание для автовладельца;
  • Очень лояльное отношение к двигателю. Даже если есть намеренное желание навредить мотору, сделать это будет ну очень проблематично. Тонкие настройки робота помогают бережно относиться к движку, сохраняя его целым и невредимым;
  • Дешевая конструкция. Производство робота обходится быстрее и дешевле, чем другие виды КП. При этом РКПП является самой экологичной модификацией.

И все бы хорошо, если бы не острый вопрос со стоимостью обслуживания и надежностью коробки. Здесь огромный пробел. Роботизированная коробка очень дорога в обслуживании за счет очень высоких электронных настроек, над которыми работают программисты. Если образуется какой-то сбой в электронике, исправить проблему будет очень сложно. И снова из-за ограниченных возможностей мастеров, привыкших к механике и АКПП. Робот считается наименее надежным по сравнению даже с вариатором.

Так какую коробку переключения передач выбрать?

Однозначно выдвинуть кандидата на получение премии “лучшая коробка” мы не можем. Потому что у каждого автолюбителя есть свои критерии выбора. Если важна практичность и надежность, длительный срок эксплуатации, то механике нет равных. Если же вопрос в комфорте — выбирайте автоматическую коробку передач на основе гидротрансформатора. На сегодняшний день вариаторы плавно входят в строй, становясь серьезными конкурентами механике и автомату. Они дарят невероятную динамику, плавность и удовольствие от езды. Но и по сей день производители не могут увеличить срок эксплуатации коробки. Роботизированная коробка передач обеспечивает максимальный комфорт езды, она действительно умная и адаптированная к любым условиям. Но при этом остается самой ненадежной.

В статье мы привели плюсы и минусы каждого варианта. Оцените их и сделайте свой выбор, наиболее подходящий вам.

АМТ коробка передач — что это такое, плюсы и минусы

Коробка АМТ не так популярна как механика или автомат, хотя сочетает в себе оба вида трансмиссий. Что это такое, какие бывают АМТ и как на них ездить?

Для передачи крутящего момента от двигателя к колёсам, в автомобиле есть специальное устройство – коробка передач или трансмиссия.

Она может быть механическая, автоматическая, роботизированная или вариаторная.

Первые три – ступенчатые, то есть у них есть привычные нам первая, вторая и другие скорости, последняя – бесступенчатая и работает по другому принципу.

Коробка передач АМТ устанавливается на многих современных автомобилях, включая машины российского производства.

Продвинутые модели такой коробки передач есть и на спортивных машинах.

Существует мнение, что в будущем АМТ получит большее распространение, чем автомат, и полностью заменит механические коробки передач.

АМТ коробка передач — что это

AMT — Automated Manual Transmission – автоматизированная механическая трансмиссия. Автолюбители такую коробку называют роботизированной или, попросту, робот.

Это надёжная, известная с самого зарождения автомобилестроения, механическая коробка передач, но с автоматическим переключением. Проще говоря, если вас спросят, «АМТ коробка передач, что это?», смело отвечайте: «Это смесь механики и автомата».

То есть, коробка механическая, но выжимает сцепление и переключает скорости, основываясь на своих расчётах, компьютер.

Он берёт данные от разных систем автомобиля, анализирует скорость, показания ABS и т.д., а затем, при помощи устройств, передающих усилие – актуаторов или, ещё их называют сервоприводами, переключает передачи.

В коробках АМТ актуаторы бывают электрические и гидравлические.

  • Электрический робот с одинарным сцеплением – самый распространённый, он дешевле, но время его реакции – дольше.

Такие коробки ставят на бюджетные автомобили. И именно они вызывают недовольство автолюбителей и скептическое отношение к АМТ.

Дело в том, что при разгоне автомобиля могут чувствоваться «зависания» при переключении передач и даже снижение скорости в самый неподходящий момент (например, при перестроении или обгоне).

Сцепление двигателя с колёсами может отсутствовать до двух секунд, что ухудшает управляемость автомобиля и раздражает любителей быстрой и резкой езды.

Тем не менее, это хороший вариант для тех, кто любит плавное и размеренное движение.

  • Гидравлический робот (ещё его называют электрогидравлический) стоит дороже, его ставят на автомобили премиум-сегмента и на спортивные модели.

В гидравлическом используется цилиндр, который толкают электромагнитные клапаны.

В такую коробку заливается специальная жидкость, которая позволяет снизить время задумчивости до 0,05 секунд.

  • С 2003 года концерны Audi и Valkswagen стали ставить на свои серийные автомобили роботов с двойным сцеплением.

Сама технология была придумана ещё в 80-е годы прошлого века. У коробки сразу два вала: один – для чётных передач, второй – для нечётных.

Включение следующей передачи на соседнем вале происходит заранее, но до нужного момента она разомкнута. Когда электроника решает, что пора переключаться, одновременно размыкается один вал и подключается другой.

Такое переключение передач называется преселективным. Благодаря ему машина получает очень плавный ход, переключение водителю незаметно.

Например, на фольксваген гольф оно происходит всего за 8 миллисекунд. Если вы видите аббревиатуру DCT (Dual Clatch Transmission), то это робот с двойным сцеплением.

Также в простонародье он может обозначаться сокращением DSG, по названию коробки концерна Фольксваген, но быть изготовленным другой фирмой (по аналогии в русском языке появились слова ксерокс, памперс и т.д.)

Коробка передач АМТ

Когда речь заходит о плюсах и минусах АМТ, сразу стоит вспомнить, коробка передач АМТ, что такое?

Это совмещение надёжности и дешевизны механической коробки передач с удобством автоматической.

Отсюда можно понять, что она совмещает в себе плюсы и минусы обоих типов трансмиссий.

Плюсы:

  • Не нужно выжимать сцепление и двигать рычаг переключения передач, это сделает компьютер.
    Особо актуально в условиях городских пробок.
  • Дешевле, чем автоматическая коробка передач, но педали всё равно две.
    Это даёт удобство автомата при цене, приближающейся к механике.
  • Более надёжна и легка в ремонте, чем АКПП, потому что коробка, по факту, механическая.
  • У многих моделей при необходимости можно переключать передачи в ручную.
  • Расход топлива ниже, чем у автомобилей с АКПП и МКПП. У АКПП сам принцип работы подразумевает больший расход, а в МКПП играет роль водитель своей манерой езды и несвоевременным переключением.
  • Коробка передач АМТ меньше массой, чем АКПП.
    Она подходит для малолитражных автомобилей.
  • Срок службы робота с двойным сцеплением больше, чем у МКПП.
  • Требуется меньше масла в коробку.

Минусы:

  • При разгоне время между переключением передач может занимать около двух секунд.
    Это касается АМТ с электрическим актуатором и одним сцеплением.
    Такое «зависание» может быть неприятным при обгоне на трассе, а также ухудшает управляемость автомобиля в момент переключения.
  • АМТ с гидравлическим актуатором даёт большую нагрузку на двигатель, что значительно увеличивает расход топлива.
  • В отличие от автоматической коробки, робот не умеет подстраиваться под стиль езды водителя, поэтому приспосабливаться к коробке придётся вам.
  • Преселективная коробка передач дороже своих собратьев и сложно ремонтируется при поломках.
  • При долгом подъёме может перегреться сцепление, тогда оно размыкается и приходится переходить на ручное переключение передачи.

Советы и хитрости езды на АМТ

Чтобы приноровиться к коробке-роботу и увеличить срок её эксплуатации, можно следовать маленьким хитростям, чтобы езда доставляла удовольствие и не вызывала негативных эмоций.

  1. Один из самых неприятных моментов, который может случиться в дороге с АМТ – перегрев сцепления.
    Чтобы это не происходило, в пробке при остановке дольше, чем на 10 секунд, можно ставить коробку в положение «нейтраль», а при долгом подъёме принудительно понижать передачу в ручном режиме.
    Если коробка перегрелась, на панели появится значок. Нужно остановиться, выключить машину и подождать, пока АМТ остудится.
  2. Чтобы избежать рывков при переключении передач во время разгона, нужно нажать, а потом приотпустить педаль газа в тот момент, когда вы чувствуете скорое переключение скоростей.
    После переключения можно дальше плавно набирать скорость.
  3. При каждом ТО проводите калибровку коробки, это увеличит срок её службы.

Вопрос «коробка передач АМТ — что это?» для многих автолюбителей остаётся открытым или вызывает скептическое настроение.

Кто-то слышал негативные отзывы от друзей и знакомых и не хочет покупать, кто-то пробовал ездить на старых моделях роботизированной коробки передач.

Но с развитием технологий, когда АМТ постепенно замещает и механику, и автомат, коробка-робот может стать самым лучшим и экономичным вариантом для автомобиля.

Читайте также:

Коробки передач для роботов из пластика

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

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

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

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

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

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

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

Основная цель этого обзора 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 структуру оценки, предназначенную для оценки пригодности и потенциала конкретной технологии коробок передач для этой области. Эта структура включает в себя 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 результатов этого обзора вместе с нашими выводами и рекомендациями.

Система оценки роботизированных трансмиссий с расширенными возможностями HRI

Контроль

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

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

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

Передачи также сильно влияют на отраженную инерцию системы. В роботизированном устройстве инерция первичного двигателя обычно на несколько порядков меньше, чем у полезной нагрузки, что делает систему нестабильной и создает серьезные проблемы с управлением. Добавление трансмиссии сильно снижает инерцию полезной нагрузки, которую видит первичный двигатель и которая отражается на него, 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 от своей естественной выходной мощности (с обратным приводом).Это особенно важно при частом двунаправленном обмене энергией между роботом и его пользователем, что типично для реабилитационных устройств или экзоскелетов. Как демонстрируют Ван и Ким (2015), управляемость коробки передач задним ходом включает в себя комбинированный эффект отраженной инерции, отраженного демпфирования и кулоновского трения, и, следовательно, это тесно связано с эффективностью коробки передач.

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

Безопасность

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

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

Принцип прост: чтобы обеспечить хорошую адаптацию к неопределенной среде, а также целостность человека-оператора / пользователя во время взаимодействия с роботизированным устройством, последний должен двигаться в соответствии с требованиями человека (Karayiannidis et al. др., 2015). Это подчеркивает важность импеданса и внутреннего соответствия (De Santis et al., 2008) и объясняет появление нового типа внутренне гибких 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 ширине полосы: они имеют меньшее трение и люфт, уменьшая нелинейность, вносимую коробкой передач. С другой стороны, умеренное передаточное число не может компенсировать нелинейные условия сцепления — обычно зубчатый крутящий момент (Siciliano et al., 2010).

Более пристальный взгляд на технические характеристики 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. В робототехнике, с другой стороны, эффективность до недавнего времени не становилась ключевым параметром при выборе подходящей коробки передач (Arigoni et al., 2010; Dresscher et al., 2016).

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

В коробках передач есть еще одно дополнительное преимущество в снижении потерь: большинство механических трансмиссий, используемых в робототехнике, имеют замкнутую форму и используют некоторый вид контакта 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 крутящего момента должно уменьшаться пропорционально потерям:

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

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

Редукторы 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 особой топологии некоторые зацепления шестерен могут иметь одновременно высокую скорость и высокий крутящий момент. Зубчатые зацепления могут легко достичь КПД выше 98%, но поскольку генерируемые потери приблизительно пропорциональны произведению относительной скорости двух зубчатых элементов и крутящего момента, передаваемого через зацепление (Niemann et al., 1975), на этих высоконагруженных сетках появляются неожиданно большие потери. Виртуальная мощность обеспечивает основу для оценки вклада этого явления, которое в дальнейшем мы будем называть Топологической эффективностью коробки передач.

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

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

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

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

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

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

Ploss, L≈ PIN * L * (1-ηm)

И общая эффективность зацепления всей коробки передач теперь составляет:

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

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

Этот результат следует частично релятивизировать, потому что накопленные потери в первых зацеплениях, задействованных вдоль различных внутренних потоков мощности в коробке передач, приводят к тому, что меньшая виртуальная мощность, как предсказано этими уравнениями, будет течь через последующие зацепления.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 должны были быть скомпрометированы, чтобы обеспечить большую степень гибкости и мобильности, а также рабочего пространства (Rosenbauer, 1995). С этой точки зрения HRI — это всего лишь еще один шаг в том же направлении: чтобы соответствовать дальнейшим потребностям гибкости и мобильности в неструктурированной среде, необходимы дополнительные компромиссы с точки зрения точности и скорости. Этот переход отражен на рисунке 1.

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

Точность и повторяемость

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

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

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

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

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

Скорость и полезная нагрузка

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

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

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

Сводка

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

Передаточное число продемонстрировало сильное влияние на производительность робототехнической системы. Это объясняет его предпочтительную роль в литературе, посвященной оптимизации срабатывания роботов, и растущий интерес робототехников к возможностям использования переменных передач (Kim et al., 2002; Карбон и др., 2004; Stramigioli et al., 2008; Жирар и Асада, 2017). Хотя мы убеждены, что трансмиссии с регулируемой передачей 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 момент при прямом и обратном движении без нагрузки в% от номинального входного крутящего момента

• Потери, не зависящие от нагрузки

• Потерянное движение

• Максимальная входная скорость

• Жесткость на кручение

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

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

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

Благодаря их большей способности снижать общий вес и поскольку электродвигатели имеют тенденцию иметь более высокий КПД на высоких рабочих скоростях, другой характеристикой промышленных роботизированных трансмиссий является использование относительно большого коэффициента передачи (передаточного числа), обычно выше 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 вызывает растущий интерес 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.

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

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

Редукторы

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

Редукторы

имеют сильное преимущество в их хорошем КПД (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 его 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 это видно на рисунке 4. Этот тип коробки передач является наиболее распространенным. обычно называют Harmonic Drive © (HD) из-за очень эффективной стратегии защиты IP.

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

Для нашего сравнительного анализа мы выбрали два подходящих редуктора Harmonic Drive, CSD-25-2A, предназначенный для интеграции в роботизированное соединение, чтобы обеспечить адекватные структурные граничные условия, и сверхлегкий редуктор CSG-25-LW, представляющий конструктивно достаточное решение. что может быть более прямо по сравнению с другими технологиями. Совсем недавно компания SUMITOMO представила новую коробку передач E-CYCLO, работающую также на принципе действия волны деформации.SUMITOMO предоставила нам доступ к своему самому последнему каталогу (SUMITOMO, 2020), что позволило нам включить его в наш тест (Таблица 2). Еще одна интересная волна деформации, очень похожая на гармонический привод, недавно была также представлена ​​GAM в своей серии коробок передач для робототехники, которая 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 обеспечивает наилучшее соотношение крутящего момента к весу среди проанализированных технологий. Действительно, характерное зацепление с несколькими зубьями обеспечивает большее сопротивление крутящему моменту, чем в PGT, что делает эту технологию очень подходящей для соединений, расположенных ближе к рабочему органу, где они часто встречаются в современных промышленных роботах.

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

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

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 на лодках, подъемных кранах и в некотором крупном оборудовании, таком как прокатные станы или станки с ЧПУ. В циклоидных приводах эксцентричное входное движение создает шаткое циклоидальное движение одиночного большого планетарного колеса, которое затем преобразуется обратно во вращение выходного вала и приводит к высокой редукционной способности (Gorla et al., 2008), см. Рисунок 5.

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

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

Таблица 3 . Схема оценки решений для циклоидных приводов.

Формы аналогичны коробкам передач с волновой деформацией, а по массе 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 требованиях к техническому обслуживанию.

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

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

Циклоидные приводы

имеют неотъемлемое ограничение на работу с высокими входными скоростями, вызванное наличием большого и относительно тяжелого планетарного (кулачкового) колеса, что приводит к большой инерции и дисбалансу.Это мотивирует использование, как правило, двух планетарных колес, расположенных последовательно и смещенных на 180 градусов друг к другу, для устранения дисбаланса, уменьшения вибраций и обеспечения более высоких входных скоростей. 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 настройку 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 веса (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 колебаниям межцентрового расстояния, с уменьшенными углами давления и / или коэффициентами контакта для минимизации радиальных сил и повышения эффективности (Morozumi, 1970), а также с использованием других форм нестандартных зубьев. -инволютные зубы (Коряков-Савойский и др., 1996; Хлебаня, Куловец, 2015).

Обзор новейших технологий передачи для робототехники

Усилитель крутящего момента REFLEX

Genesis Robotics привлекла большое внимание в сообществе робототехники с появлением их двигателя с прямым приводом, LiveDrive © . Согласно Genesis, LiveDrive в двух доступных топологиях — радиальном и осевом потоках — обеспечивает сравнительные характеристики в соотношении крутящего момента к массе. Двигатель с осевым 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, получившую название Reflex , которая показана на рисунке 6. Эта литая под давлением сверхлегкая пластиковая коробка передач предназначена для легких роботов, и хотя изначально она была разработана для совместной работы с LiveDrive. и поэтому он нацелен на передаточные числа ниже 1:30, он также способен обеспечивать передаточные числа до 1: 400 (GENESIS, 2018).

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

В основе топологии лежит топология Wolfrom PGT с несколькими меньшими планетами (Klassen, 2019), в которой реактивное (стационарное) зубчатое колесо разделено на две части для балансировки в соответствии с конструкцией, первоначально предложенной Россманом (1934) и используемой 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 в результате 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, этот инновационный редуктор демонстрирует большой потенциал, доступный для переосмысления существующих технологий и их адаптации к будущим потребностям робототехники. Genesis Robotics недавно вступила в интересное партнерство с известными промышленными компаниями, такими как Koch Industries Inc. и Demaurex AG.

Проезд Архимеда

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

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

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

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

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

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

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

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

Двусторонний привод

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

Как видно из рисунка 9, конфигурация этого устройства снова аналогична PGT от Wolfrom. При такой топологии Fujimoto et al. смогли достичь при передаточном числе 1: 102 КПД при движении вперед 89,9% и КПД при движении задним ходом 89,2%. Пусковой крутящий момент без нагрузки в обратном направлении составил 0,016 Нм в коробке передач с внешним диаметром ~ 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 коэффициентов подвода и углубления посредством оптимизации коэффициентов смещения профиля может привести к чрезвычайно высокой эффективности зацепления. Насколько известно авторам, эта стратегия была первоначально предложена Хори и Хаяши (1994) и особенно интересна в топологии Wolfrom, где она 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 передачи без водила во Вранише (1995) и подшипников с частичными зубьями (Враниш, 2006), NASA Goddard Space Центр управления полетами представил свою концепцию нового зубчатого подшипника в Вайнберге и др. (2008).

Северо-Восточный университет в Бостоне продолжил разработку этого нового привода для роботизированных соединений.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, включая встроенный бесщеточный двигатель, адаптирована из Brassitos and Jalili (2017) с разрешения © 2017 Американское общество инженеров-механиков ASME. Справа также показана лежащая в основе топология Wolfrom с расщепленным реакционным кольцом.

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

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

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

Галакси Драйв

Schreiber and Schmidt (2015) защищает основные инновации, включенные в Galaxie Drive, коробку передач, которую WITTENSTEIN в настоящее время выводит на рынок прецизионных 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 зубцами. Держатель, включающий два ряда отдельных зубцов, выполнен с возможностью радиального перемещения и зацепления с круговым шлицем в качестве вращающегося многоугольного вала выполняет роль генератора волн с многоугольным периметром (Schreiber and Röthlingshöfer, 2017).Следовательно, несколько отдельных зубьев входят в зацепление одновременно с круговым шлицем — так же, как в Harmonic Drive. Это, вместе с двухточечным контактом с высокой устойчивостью к крутящему моменту между каждым отдельным зубом и держателем зубов, обеспечивает этому устройству характерный нулевой люфт, высокую жесткость на кручение и эталонное соотношение крутящего момента к весу, по словам производителя.

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

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

Изначально привод Galaxie Drive предназначался для высокоточного оборудования, где высокая жесткость и сопротивление крутящему моменту могут помочь увеличить скорость и 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 — это еще одно ограничение, которое следует учитывать для этого типа редуктора, которое E-Cyclo не должен иметь (SUMITOMO, 2020).

Циклоидные приводы

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

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

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

Два важных аспекта роботизированных редукторов для pHRI, к сожалению, не могут быть адекватно оценены в нашем исследовании на данном этапе: шум и стоимость. По мере 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 стандартизованных условий испытаний воздушного и конструктивного шума в коробках передач, особенно адаптированных к типичным условиям эксплуатации и потребности в pHRI, могло бы позволить прямое сравнение различных технологий и способствовать их оптимизации шума. Кроме того, составление доступных моделей затрат для производственных процессов, связанных с изготовлением редукторов, и их адаптация к специфике конкретных технологий, используемых в робототехнике, позволит составить основу для оценки потенциала крупномасштабных затрат (и препятствий) разные технологии.

Авторские взносы

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

Финансирование

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

Конфликт интересов

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

Благодарности

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

Дополнительные материалы

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

Список литературы

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

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

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

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Брасситос, Э., и Джалили, Н. (2018). «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 соединений», на Международной конференции по проектированию и проектированию ASME 2013, а также на конференции «Компьютеры и информация в инженерии» (Портленд, Орегон: цифровая коллекция Американского общества инженеров-механиков). DOI: 10.1115 / DETC2013-13461

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

-A

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

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

GAM (2020). GSL Трансмиссионный редуктор .Каталог.

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

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

3970

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хаддадин, С., Крофт, Э. (2016). «Физическое взаимодействие человека и робота», в книге 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). Revo1 ™ ДВИГАТЕЛЬ с прямым приводом [Брошюра], Moss. Доступно в Интернете по адресу: https://www.halodi.com/revo1 (по состоянию на 30 апреля 2020 г.).

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

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

Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хори, К., и Hayashi, I. (1994). Максимальный КПД обычных механических планетарных шестерен парадокса для редуктора. Trans. 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», на Международной конференции по достижениям в области взаимодействия компьютера и человека (ACHI) (Гозье).

PubMed Аннотация | Google Scholar

Канаи Ю., Фудзимото Ю. (2018). «Бездатчиковое управление для экзоскелета с электроприводом 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. Коэффициент 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

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

CrossRef Полный текст

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

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

Михайлидис А., Афанасопулос Э. и Оккас Э. (2014). «Эффективность циклоидного редуктора», в Международной конференции передач (Лион Виллербанн), 794–803.DOI: 10.1533 / 9781782421955.794

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

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

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

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

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

Google Scholar

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

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

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

Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

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

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

Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сенсингер, Дж. У., Кларк, С. Д., Шорш, Дж. Ф. (2011). «Внешний и внутренний роторы в роботизированных бесщеточных двигателях», , 2011 Международная конференция IEEE по робототехнике и автоматизации, (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

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

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

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

Талбот Д., Кахраман А. (2014). «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). Регулировочное устройство с планетарной передачей . Европейский патент № EP1244880B1. Мюнхен: Европейское патентное ведомство.

Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

Google Scholar

Ван, А., Ким, С. (2015). «Направленная эффективность в редукторных трансмиссиях: характеристика обратного движения в сторону улучшения проприоцептивного контроля», в Международная конференция IEEE по робототехнике и автоматизации (ICRA) 2015 г. (ICRA) (Сиэтл, Вашингтон: IEEE), 1055–1062.DOI: 10.1109 / ICRA.2015.7139307

CrossRef Полный текст | Google Scholar

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

Google Scholar

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

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

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

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

Ю. Д., Бичли Н. (1985). О механическом КПД 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 созданию роботов, удобных для человека. Внутр. J. Робот. Res. 23, 379–398. DOI: 10.1177 / 0278364

2193

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Редукторы — поиск деталей робота

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

Планетарный роботизированный редуктор с нулевым люфтом, серия GPL

Роботизированная планетарная коробка передач

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

Характеристики

  • Люфт ≤ 0,1 угл.мин (6 угл.сек) , в 10 раз лучше, чем у других прецизионных редукторов
  • Лучшая на рынке жесткость на кручение для ≤ 0.6 угл. Мин. Потеря движения
  • Запатентованная конструкция гарантирует, что люфт не увеличится на в течение срока службы коробки передач
  • Проверенная производительность, принятая в отрасли
  • Семь типоразмеров с номинальным выходным крутящим моментом от 445 до 3505 Нм и передаточным числом от 50: 1 до 200: 1
  • Фланцевый выход со сплошным валом (GPL-F) или фланцевый выход с полым валом (GPL-H) (сквозное отверстие до 75 мм)
  • Встроенная пластина адаптера двигателя , готовая к установке двигателя
  • Доступен георадар под прямым углом
  • Заменяет двигатели с прямым приводом со значительной экономией

Конструкция коробки передач

Серия GPL состоит из трех этапов:

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

Особенности и преимущества

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

Высокоточный редуктор для робототехники Melior Motion

Прецизионные редукторы с низким люфтом:


Узлы PSC-V / H-E серии meliormotion®

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

Прецизионные редукторы с малым люфтом — эффективные и надежные

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

Редукторы и элементы привода

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

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

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

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

Редукторы с полым валом для прокладки кабеля

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

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

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

Подузлы PSC-V / H-E


Комплексная конструкция

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

Harmonic Drive — Руководство по выбору шестерен для робототехники

Постоянное давление на инжиниринговые компании с целью снижения затрат, повышения эффективности и получения более высокой рентабельности инвестиций (ROI) подталкивает многих бизнес-лидеров к рассмотрению альтернатив системам двигателей с прямым приводом в виде различных решений с механической трансмиссией.Хотя зубчатые передачи могут предлагать простоту, экономичность и гибкость, не всегда ясно, какой тип настройки лучше всего использовать. Здесь Грэм Макрелл, управляющий директор Harmonic Drive UK, исследует и критикует четыре основных типа передач.

Нет сомнений в том, что зубчатые передачи играют решающую роль в мире, в котором мы живем. От крупномасштабного глубоководного бурения нефтяных и газовых скважин и промышленного производства по всему миру до небольших приложений, таких как конвейерная лента на кассовых станциях в вашем регионе. супермаркет и даже крошечная коробка передач в дворниках вашего автомобиля, шестерни бесценны.


Поэтому неудивительно, что, если не учитывать кратковременный спад во время финансового кризиса 2009 года, мировой рынок коробок передач и мотор-редукторов в последнее десятилетие рос из года в год. Недавнее исследование Frost & Sullivan показало, что в 2013 году рынок получил выручку в размере 12,8 млрд долларов и, отчасти благодаря продолжающимся инновациям в ветроэнергетике, по оценкам, к 2017 году достигнет 15,67 млрд долларов.

В настоящее время рынок ориентирован географически на Азиатско-Тихоокеанский регион.Однако замедление роста китайской экономики из-за перепроизводства в последние годы, в дополнение к растущему спросу на высокоточные зубчатые передачи для вещания и авиакосмической промышленности, должно обеспечить рост в регионах Северной Америки и Европы.

Технология зубчатой ​​передачи
Хотя сейчас есть множество электрических конфигураций на выбор, так было не всегда. До широкого распространения электрических инноваций в технологии асинхронных двигателей и появления приводов с регулируемой скоростью (VSD) регулирование выходной скорости системы осуществлялось с помощью зубчатых колес.

Это означает, что конечная выходная скорость типичного двигателя с короткозамкнутым ротором, работающего со скоростью 1440 об / мин, может быть уменьшена по мере необходимости путем изменения передаточного числа редуктора. Это увеличивает гибкость, позволяя использовать один и тот же двигатель для различных скоростей без преобразователя частоты.

Теперь, конечно, можно управлять скоростью двигателя с помощью частотно-регулируемых приводов, однако привод не может заменить шестерни другие ключевые преимущества, умножение крутящего момента и согласование момента инерции, что позволяет относительно небольшому двигателю с низкой мощностью перемещаться и точно управлять большим нагрузки, что снижает эксплуатационные расходы и общий вес и размер машины.

Цилиндрическая зубчатая передача
Попросите ребенка нарисовать шестерню, и вы получите прямозубую шестерню, диск с радиально выступающими зубьями. Цилиндрические зубчатые колеса, используемые во всем: от стиральных машин, автомобилей и часов до промышленных отрезных станков и электростанций, дешевы и просты в установке. Они обладают хорошей эффективностью передачи мощности и постоянным передаточным числом, с возможностью передачи большого количества энергии, до 50 000 кВт.

Для тех, кто использует этот базовый тип зубчатой ​​передачи и близкую к ней косозубую шестерню, следует учесть несколько соображений.Обычно эти шестерни имеют значительный люфт, и хотя они могут быть оснащены компенсацией люфта, эта точность не сохраняется на протяжении всего срока службы шестерни без регулировки.

Кроме того, прямозубые цилиндрические зубчатые колеса могут быть шумными на высоких скоростях, а косозубые — меньше. Кроме того, хотя они имеют возможность изменять конфигурацию, они могут занимать большую площадь, особенно при высоких передаточных числах, отчасти из-за того, что каждый отдельный вал шестерни должен поддерживаться в собственных подшипниках.

Коническая шестерня может рассматриваться в том же семействе, что и прямозубая / косозубая шестерня, а также может быть прямой или косозубой.Здесь применимы многие из вышеперечисленных соображений, хотя прямоугольный характер этой передачи может помочь в приложениях, где пространство ограничено.

Червячная передача
Так называемый, из-за движения, подобного дождевому червю, червячный привод состоит из двух частей: винтовой червячной передачи и большого прямозубого червячного колеса. Червячная передача, расположенная перпендикулярно оси вращения, представляет собой компактное решение и может быть достигнута большая одноступенчатая передача, однако большие передаточные числа страдают от низкого КПД.

Конструкция червячной передачи означает, что большой полый вал можно просверлить в центральном цилиндре червячного колеса, что облегчает прокладку кабелей и коммуникаций. С некоторыми модификациями этот тип зубчатой ​​передачи также может обеспечивать относительно хорошую точность.

Увеличивая давление на соприкасающиеся поверхности, можно уменьшить люфт — поперечное перемещение, наблюдаемое в системе зубчатых колес. Тем не менее, это увеличивает износ зубьев, снижает эффективность и означает, что регулировка в течение эксплуатации часто необходима для поддержания точности редуктора.

Планетарные передачи
Переходя к следующей категории, у нас есть планетарные передачи. Более известные как планетарные шестерни, они установлены таким образом, что несколько шестерен, обычно от трех до пяти, вращаются, как планеты, вокруг центральной солнечной шестерни, окруженной внешней кольцевой шестерней.

Планетарные передачи обеспечивают высокую удельную мощность, КПД более 95% и благодаря своей конструкции очень компактны. Точность может быть высокой, а люфт — до 1 угловой минуты.Комбинируя несколько ступеней зубчатой ​​передачи, можно достичь высоких передаточных чисел, при этом максимальное одноступенчатое передаточное число обычно составляет 10: 1. Планетарные шестерни обычно дороже, чем косозубые, и могут требовать большего обслуживания из-за большего количества деталей.

Для более точных применений мы разработали здесь, в Harmonic Drive, ряд планетарных шестерен. Наша линейка HPG оснащена уникальной гибкой коронной шестерней, позволяющей предварительно нагружать зацепление между планетарной и кольцевой шестернями, что увеличивает точность до одной угловой минуты, и испытания показали, что эта система предварительной нагрузки обеспечивает превосходную повторяемость во времени.

Усовершенствованный модельный ряд HPGP имеет 4 планетарных шестерни, увеличивающих крутящий момент в зависимости от размера. Наша серия HPN представляет собой более обычную шестерню с косозубой передачей для увеличения крутящего момента и снижения шума, она доступна с точностью до 5 угловых минут.

Тензорезистор
Наивысшая точность и качество — это деформационно-волновой механизм, также известный как гармонический привод. Для приложений, требующих высочайшей плотности мощности и точности, необходима волновая передача.В таких требовательных приложениях, как управление движением в радиовещании, добыча нефти и газа, робототехника, аэрокосмическая промышленность, метрология и высокоточные промышленные станки, необходимы трансмиссионные механизмы.

Тензорезистор состоит из трех частей. Внешний круговой шлиц, фиксированное кольцо с зубьями шестерни внутри, зацепляется с внутренним Flexspline, гибким кольцом с зубьями шестерни снаружи, Flexspline меньше по диаметру, чем круговой шлиц, и имеет меньше зубьев, поэтому не зацепляется без третьего компонента, эллиптический генератор волн, установленный по центру, прикрепленный к входному валу.

Деформационно-волновая передача уникальна тем, что возможны очень высокие одноступенчатые передаточные числа, от 30: 1 до 320: 1, в том же пространстве, в котором планетарная передача может достигать передаточного числа только 10: 1. Этот впечатляющий подвиг стал еще более впечатляющим благодаря сохранению компактных размеров, очень небольшого веса, нулевого люфта, небольшого количества компонентов и очень высокого уровня крутящего момента.

Центральный вал можно даже расточить, чтобы получить полый вал максимально возможного диаметра на концентрической передаче. Именно эти характеристики привели к тому, что НАСА выбрало Harmonic Drive для включения в марсоход.

Подготовка к работе
Понятно, что мир шестеренок сложнее, чем кажется на первый взгляд. Правильный выбор передачи для вашего конкретного приложения может радикально изменить эффективность работы, потребление энергии и, в конечном итоге, общую стоимость владения. Это становится все более важным аспектом процесса принятия решений по мере того, как мы движемся к ориентированным на снижение затрат высокоточным приложениям.

Новый комплект модульной коробки передач от igus

Потенциал сервисной робототехники быстро растет: в гостиничном бизнесе, медицине, сельском хозяйстве и логистике легкие роботы помогают автоматизировать монотонные задачи.Чтобы показать, что использование сервисных роботов может быть простым и недорогим, igus представит модульный конфигурируемый комплект коробки передач для робототехники на выставке в Ганновере с 12 по 16 апреля. В комплект входит полностью интегрированный привод трибодинамической деформации с двигателем, датчиком абсолютных значений, системой управления усилием и контроллером.

Сервисные роботы igus делают упор на доступность. «Благодаря нашим недорогим решениям автоматизации мы позволяем инженерам-проектировщикам экономически эффективно участвовать в будущем сервисной робототехники», — говорит Адам Санджурго, ответственный за недорогие решения автоматизации в igus UK.«Это стимулирует появление новых идей в области автоматизации: роботов или роботов, которые подают кофе или опорожняют посудомоечную машину дома, которые могут использоваться в медицинских учреждениях и в сфере ухода, а также в промышленности». Кобот — это робот, предназначенный для работы в непосредственной близости от человека.

Редукторы играют здесь особенно важную роль, так как они являются сердцем любого современного робота. В прошлом году компания igus представила новое поколение трибо-волновых редукторов для движения по пятой оси робота, в которых трение и износ минимизированы за счет не требующих смазки трибополимеров.Пластиковые компоненты обеспечивают компактную конструкцию и экономичное производство. Система волн деформации сухого редуктора может использоваться вдоль последней оси шарнирного манипулятора, линейного робота или дельта-робота, например, для управления различными системами захвата.

Новый комплект модульной коробки передач для коботов, представленный на выставке Hannover Messe 2021, является одним из широкого ассортимента недорогих продуктов автоматизации igus. Это простое в установке решение «plug & play» позволяет быстро реализовать захватывающие идеи коботов, а встроенная силовая электроника обеспечивает немедленную имплантацию.

Комплект модульной коробки передач типоразмеров 80 и 105 состоит из трибо-волнового деформационного механизма со встроенным контроллером двигателя, электроники управления усилием, датчика абсолютных значений и двигателя. Внутри редуктора находится генератор трибо-волн, трибо-гибкое кольцо с внешними зубьями и бесщеточный двигатель постоянного тока с внешним ротором.

Индивидуальный робот также может быть сконфигурирован как кобот с помощью соединения звеньев, прикрепленных к коробке передач, и дополнительных электронных компонентов, встроенных в конструкцию.

«Для наших легких зубчатых передач с волновым напряжением мы видим рыночные возможности в роботах, которые весят менее 8 кг», — говорит Санджурго. «Что касается недорогой автоматизации, то всегда важен вес робота, а не только полезная нагрузка и низкая цена. Легкость роботов легче транспортировать, и их можно более эффективно использовать в транспортных системах без водителя, на седьмой оси роботов или, в ближайшем будущем, даже на дронах ». Малый вес также является большим преимуществом при разработке приложений коботов, поскольку меньшие массы означают, что во время движения создаются меньшие силы.Возможности HRC или взаимодействия человека с роботом возможны благодаря технологии кодирования абсолютных значений в коробке передач. Силы и крутящий момент измеряются и надежно ограничиваются с помощью тока двигателя. Для этой цели igus использует двойной энкодер, в котором измерение выполняется перед и за шарниром, чтобы определять уровни сил и крутящего момента и соответствующим образом реагировать.

Новые полностью интегрированные редукторы деформационных волн будут использоваться в этом году в новой версии ReBeL, сервисного робота igus.Новое поколение роботов будет значительно тоньше и более экономичным благодаря выбору встроенных двигателей BLDC с силовой электроникой. Санджурго отмечает: «Наша цель — предложить рынку ReBeL за 2900 евро, даже для небольших заказов. Он должен выдерживать 2 кг, иметь дальность действия до 650 мм и весить менее 10 кг при минимальном весе.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *