Что означает робот коробка передач: Роботизированная коробка переключения передач (РКПП): особенности и специфика устройства

Робот и автомат в чем разница

Начиная с конца 80-х годов прошлого века, инженеры стремятся максимально нивелировать разницу между автоматическими и механическими трансмиссиями.

Одним из результатов такой работы стало появление роботизированной «механики», которая на сегодняшний день присутствует в модельных линейках почти всех крупных автопроизводителей.

Какими же преимуществами и недостатками обладает такой «робот» в сравнении с классическим «автоматом»?

Недостатки и особенности робота

Начнем с конструктивных особенностей «робота», который по сути является механической коробкой передач, но без третьей педали. За выжим сцепления в такой КП отвечает электропривод (актуатор).

В отличие от автоматической коробки с гидротрансформатором, конструкция роботизированной «механики» значительно проще, поэтому и дешевле в производстве. Последнее преимущество сыграло главную роль в быстром появлении «роботов» на многих недорогих моделях.

Но как оказалось, производители немного поспешили с массовым запуском такой трансмиссии на рынок. Все дело в том, что большинство «роботов», особенно при активной езде, не обеспечивали плавного переключения передач, раздражая водителей рывками и задержками при смене ступеней, а также откатом при старте на подъеме. Кроме того, роботизированные КП не могли похвастаться высокой надежностью.

Роботизированная коробка передач с двойным сцеплением

Улучшить плавность «роботов» взялся концерн Volkswagen, внедрив на своих моделях в середине 2000-х годов преселективный «робот» с двумя сцеплениями (DSG). В таких трансмиссиях четные и нечетные передачи, расположены на отдельных валах, оснащенных индивидуальными сцеплениями.

Новый тип КП хоть и стал совсем недешевым в производстве, но избавился от медлительности первых «роботов» и даже смог обеспечить автомобилю динамику разгона лучше, чем у версий с обычной «механикой». В дальнейшем многие ведущие автопроизводители также начали переходить на подобные “автоматы”, заказывая их у ведущих производителей трансмиссий.

Впрочем, в некоторых случаях остались вопросы к надежности отдельных КП данного типа. Но в сравнении с прежним «роботом» плавность и скорость переключений выросла просто несравнимо.

В подтверждение этого превосходства отметим, что в настоящий момент большинство брендов уже отказались от применения  «роботов» на базе классических механических КП и в ближайшем будущем такая трансмиссия может уйти в историю.

Помимо «скорострельности», современные роботизированные КП превосходят классические «автоматы» и по экономичности. «Роботы» вполне способны помогать двигателю расходовать топливо на уровне версий с «механикой».

Классический автомат

Казалось бы, будущее «гидротрансформаторных автоматов» предрешено, тем не менее, «старая гвардия» не спешит сдавать свои позиции.

Во-первых, развитие таких трансмиссий также не стоит на месте. Хотя у многих автолюбителей «классическая» АКП ассоциируется с морально устаревшими четырехступенчатыми «автоматами», которые не спешат переключать скорости и не особо заботятся об экономии топлива.

На самом деле такие коробки передач встречаются сейчас только на бюджетных моделях, да и то довольно редко. Подавляющая часть «автоматов» сегодня имеют минимум шесть скоростей и предлагают функцию ручной смены передач.

Более такого, производители активно увеличивают количество ступеней в таких КП, чтобы добиться лучшей экономичности. На автомобилях стоимостью выше среднего все чаще появляются восьми- и даже девятидиапазонные трансмиссии, а некоторые бренды, например Ford, уже завлекают клиентов «автоматами» на 10 (!) ступеней.

Большинство «роботов» не могут справиться с большим крутящим моментом мощных двигателей. Конечно, можно привести пример нескольких суперкаров с роботизированными КП, включая 1000-сильный Bugatti Veyron, но это скорее исключения, подтверждающие правило, тем более, что владельцы спортивных авто не особо беспокоятся о длительности ресурса таких КП.

Также роботизированными трансмиссиями не оснащаются полноценные внедорожники, потому что на сроке службе «роботов» негативно сказываются продолжительные пробуксовки на бездорожье и рывки из-за изменения сцепных свойств при контакте четырех колес с дорогой.

Все это по большому счету не очень полезно и для обычных АКП.

Автомат или робот

Разница между «классическим автоматом» и «роботизированной» механикой с каждым годом уменьшается. Если «роботы» сохранят темпы “самосовершенствования”, подтянув надежность и выносливость, то «гидротрансформаторам» придется серьезно потесниться.

Похожие записи

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Роботизированная коробка передач автомобиля — устройство и как работает

Роботизированная коробка передач автомобиля — разновидность полуавтоматических КПП, которая объединяет черты механической коробки и автоматической. Расскажем что такое коробка — робот, как работает и в чем преимущество перед другими типами трансмиссии.

Что это такое

Вместо третьей педали, которую нужно выжать для переключения скоростей с механической коробкой передач, в авто с роботизированной коробкой передач две педали. Роль третьей педали играет целая система сенсоров, передатчиков и исполнительных механизмов, которые при помощи бортового компьютера переключают коробку без участия водителя и сцепления. Компьютер синхронизирует работу деталей коробки, а некоторые электронные системы способны научиться распознавать стиль вождения водителя и предугадывать его действия. У роботизированной КПП ручка переключения скоростей находится там же, где и ручка механической коробки, но вместо Ж-образного переключения, ручка переключается только вперед или назад.

Как работает

Работает следующим образом. При переключении ручки передач и нажатии педали газа сенсоры передают информацию в блок управления, который в свою очередь передает сигнал в коробку передач. Сенсоры коробки передач также сообщают в блок информацию о действующей скорости и новом требовании переключения скоростей.

Блок управления синхронизирует информацию, полученную от сенсоров, и выбирает оптимальную скорость и время переключения скоростей и обеспечивает слаженность работы механизмов коробки передач. При этом принимается в расчет скорость вращения двигателя, работа кондиционера, показатели спидометра.

Бортовой компьютер роботизированной КПП управляет гидромеханикой, который смыкает или размыкает сцепление. Этот процесс происходит синхронно с действием водителя, переключающего ручку скоростей. Гидромеханический блок использует жидкость из тормозной системы для запуска гидравлического цилиндра, обеспечивающего движение актуатора.

В чём преимущество

Электроника реагирует быстрее человека и более точно, поэтому «выжать» сцепление можно без участия водителя. Для парковки автомобиля, обратного хода или нейтрального положения трансмиссии водитель должен предварительно выжать обе педали одновременно, после этого можно выбрать один из трех вариантов.

Сцепление нужно только, чтобы машина пришла в движение. Для быстрого переключения скорости на более высокую необходимо убрать ногу с педали газа, чтобы двигатель сбавил обороты для подходящей скорости. Для этого ручка передачи скоростей должна стоять на нужной позиции.

Почему «роботы» с двумя сцеплениями скоро вытеснят все остальные коробки

---

А где еще они есть?

Нужно сказать, что идея использования мультидискового сцепления в «роботах» все сильнее захватывает умы производителей. Свои наработки есть у Mercedes: на SLS устанавливается 7-ступенчатая SpeedShift, коробка размещается в «хвосте» автомобиля и связана с двигателем карбоновым карданным валом. BMW в январе 2008-го представила M3 с коробкой производства Getrag, с двойным сцеплением от BorgWarner.

Позднее такая коробка появилась на BMW Z4 и доступна к заказу на купе 335i. FIAT/Chrysler в 2009-2010 году запустил в производство сухую, двухдисковую коробку с индексом С635, с предельной нагрузкой 350 ньютонов на метр. Этот «робот» вживили в AlfaRomeo MiTo. PSA Peugeot Citroën уставливает DCT-коробки на Peugeot 4007 и Mitshubishi Outlander, производства Getrag. Появление многодисковых коробок анонсировали и китайские автопроизводители BYD и QOROS.

Достоинства и недостатки

К бесспорным достоинствам мультидисковых АКПП относятся: быстродействие, минимальная задержка при переключении передач, экономия топлива, непрерывность тяги, возможность осуществления ручного управления.

К недостаткам можно отнести сложность конструкции и, как следствие, высокую стоимость. Для двигателей с тягой более 350 Н*м (+/- 50 Н*м) коробку приходится делать с мокрым картером, то есть со смазкой, что еще сложнее и дороже.

Преселективные коробки достаточно хорошо себя показали при размеренной езде и при ускорении, а вот при движении в городском трафике, из пробки в пробку, плавность переключения может вызывать отдельные вопросы.

Альтернативы

«Робот» с одним сцеплением

Роботизированная коробка передач по сути — обычная механическая коробка, в которой процессом переключения передач руководит электроника. Относительно недорогая коробка дешевле классического «автомата». Плюс тут, пожалуй, один — меньше рычагов управления. По сравнению с «механикой» ниже скорость переключения и выше расход топлива, а по сравнению с «автоматом» плохая плавность хода, то есть переключения обычно сопровождаются ощутимыми толчками.

Классический «автомат» (то, что все привыкли называть АКПП)

Он состоит собственно из гидротрансформатора и набора планетарных передач. Шестерни располагаются по окружности ведущего вала, по типу планет вокруг Солнца, и находятся в постоянном зацеплении. Блокируя ту или иную пару шестерней, можно менять передаточное отношение, скорость вращения выходного вала. Гидротрансформатор выполняет роль сцепления между двигателем и трансмиссией. С той лишь разницей, что отсутствует жесткая кинематическая связь. Передачи переключаются плавно, но и потери мощности на проскальзывании велики, отчего страдает динамика разгона и расход топлива.

Вариатор

Вариатор считается бесступенчатой трансмиссией. В любой коробке передач чем больше пар из ведомых и ведущих шестерней (передач), тем лучше. Это позволяет максимально эффективно использовать возможности двигателя в сочетании с топливной экономичностью. В идеале таких пар должно быть бесконечное множество. Создать бесконечную коробку передач, конечно, невозможно, но есть альтернативное решение.

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.
 

РКПП сломалась: признаки неисправности

У роботизированных коробок передач (РКПП) всегда были критики среди автолюбителей и некоторых профессионалов, сетующих на ненадежность и недолговечность эксплуатации этих агрегатов. Но эксперты MotorPage.Ru готовы поспорить. Недаром ведь роботы все активнее используются в конструкциях машин ведущими автопроизводителями Европы, Америки и Азии.

Как и все коробки передач РКПП имеет свои минусы. Поэтому для того, чтобы трансмиссия не доставила неприятностей в самый неподходящий момент, водителю авто с робитизированой КП необходимо изучить возможные неисправности агрегата. Это позволит избежать потенциальных проблем с роботом в процессе повседневной эксплуатации.

Наиболее частые неисправности РКПП

В принципе, любые поломки, которые случаются с роботом, можно разделить на две основные группы. Первая – проявившиеся в процессе повседневной эксплуатации механические повреждения. Обнаружение износа на ранней стадии дает возможность восстановить агрегат с минимальными финансовыми затратами.

Вторую группу составляют неисправности, вызванные сбоем в работе ЭБУ и иного электронного оборудования (датчики, контрольные лампочки и пр.).

Ниже приведены основные признаки неисправности роботизированной трансмиссии, проявление любого из них – повод для срочных мер (диагностики и оперативного устранения):

1. На приборной панели загорелась контрольная лампочка, сигнализирующая о неисправности КПП.
2. Обнаружена утечка масла из коробки.
3. Во время движения автомобиля при работе трансмиссии слышны посторонние шумы.
4. Затруднено или невозможно переключение передач с высших на низшие и наоборот.
5. Автомобиль при включенной скорости и отпущенной педали тормоза не трогается с места.
6. Сцепление «пробуксовывает»: при нажатии водителем педали газа автомобиль не разгоняется или набирает скорость крайне медленно.
7. Трансмиссия самовольно переключается (происходит выбивание передачи) в нейтральное положение, в результате чего машина останавливается.

Полезный совет: для диагностики и адаптации работы РКПП автовладельцам следует обращаться в СТО через каждые 20-30 тыс. км пробега.

Что такое адаптация робота

Это специальный процесс «обучения» коробки передач, который заключается в точечной настройке работы сцепления. Данная процедура обеспечивает правильность и точность переключения скоростей. Результат – повышение уровня комфорта при управлении автомобилем.

Основные причины поломки роботизированной трансмиссии:

• Износ деталей, узлов и отдельных компонентов коробки вследствие нерегулярного, некачественного обслуживания агрегата.
• Нарушение установленных правил эксплуатации автомобиля. Робот не любит агрессивный стиль, буксировку, езду по бездорожью, а также длительное движение по трассе на повышенных скоростях (что приводит к перегреву сцепления).

Правильное управление роботом

Эксперты Моторпейдж подготовили ряд полезных советов (небольших хитростей), которые помогут владельцам авто с РКПП обрести уверенность за рулем и полный контроль над транспортным средством:

1. Если предстоит преодолеть затяжной подъем, то необходимо заблаговременно:
   — Активировать ручной режим управления
   — Перевести автомобиль на пониженную скорость
2. Чтобы эффективно разогнать машину до требуемой скорости, на педаль газа лучше нажимать максимум на половину хода (более плавно, без вдавливания в пол).
3. Робот не любит длительные стоянки с нажатой педалью тормоза более 1 минуты. Поэтому, например, в пробках или на светофоре нужно переключить коробку на нейтральный режим (N).
4. Движение следует осуществлять только при полном включении сцепления.
5. При регулярных остановках перед светофором или в медленно продвигающемся потоке рекомендуется активировать ручной режим «М» и перейти на 1 передачу.

Подведем итог

При некотором сходстве, которое можно отметить у РКПП с другими трансмиссиями, управление роботом все же имеет свои характерные особенности, которые важно учитывать. Соблюдение требований к обслуживанию ТС с роботизированной коробкой передач является залогом надежности эксплуатации последних и безопасности движения на дороге в целом.

Минусы и плюсы роботизированной коробки передач

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

Что такое роботизированная коробка передач

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

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

Различие между АКПП и РКПП

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

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

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

Принцип работы РКПП

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

Как работает роботизированная коробка передач:

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

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

Плюсы и минусы РКПП

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

Плюсы:

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

Минусы:

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

Советы по грамотной эксплуатации РКПП

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

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

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

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

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

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

Компания Suzuki раскрыла секреты новой коробки передач | Major

Новая роботизированная коробка переключения передач Auto Gear Shift будет сочетать в себе достоинства «механики» и «автомата».

Компания Suzuki  опубликовала  технические характеристики  новой пятиступенчатой автоматизированной механической коробки передач (AMT) Auto Gear Shift. Новая коробка передач от Suzuki будет оснащена электрогидравлическим приводом, который автоматически задействует сцепление и КПП.

Благодаря интеграции привода и контроллера, а также креплению их непосредственно на коробке передач, Auto Gear Shift обеспечивает слаженность работы всех механизмов устройства. Кроме того, новая коробка позволяет переключать передачи более плавно, а значит увеличить контроль над синхронностью работы сцепления, КПП и двигателя.

Первый автомобиль, оснащенный новой пятиступенчатой автоматизированной механической коробкой передач Auto Gear Shift, будет представлен 5 февраля 2014 года на автомобильном салоне в Дели.

Технические характеристики Auto Gear Shift:

Экономичный расход топлива

Благодаря механической трансмиссии, которая легла в основу Auto Gear Shift, а также компьютерному управлению переключением передач, автомобили, оснащённые новой роботизированной коробкой передач от Suzuki, расходуют топливо так же экономично, как и на «механике».

Легкость вождения

Водителю больше не нужно переключать передачи с помощью педали сцепления: эту функцию возьмет на себя коробка передач Auto Gear Shift, которая также будет удобна для эксплуатации  в пробках и во время парковки.

Удовольствие от вождения

Для поклонников «механики» в новой коробке Auto Gear Shift предусмотрен режим ручной работы КПП, который позволит управлять автомобилем в режиме механического переключения скоростей.

Введение в роботизированные шестерни, передаточные числа и число оборотов

Шестерни похожи на колеса с зубьями, сцепляющимися вместе и заставляющими вещи вращаться. Шестерни используются для передачи движения или мощности от одной движущейся части к другой. Зубчатая передача вращается, часть машины имеет нарезанные зубья или зубья, а также другой зубчатый венец для передачи крутящего момента,

Набор шестерен, обычно используемых для изменения направления вращения, увеличения или уменьшения скорости вращательного движения, для перемещения вращательного движения на другую ось, чтобы синхронизировать вращение двух осей.

Цилиндрические зубчатые колеса — это одинаковые зубчатые колеса, которые перемещаются друг напротив друга, потому что они зацеплены друг с другом. Шестерня (A) — привод, вращаемый двигателем, зацепленный с шестерней (B), называется ведомой шестерней.

Цилиндрическая шестерня

Делительная окружность шестерни очень важна, она используется инженерами для определения формы зубьев и соотношения между шестернями. Шаг шестерни — это расстояние между любой точкой на одном зубе и такой же точкой следующего зуба, а корень — это нижняя часть шестерни.

Система червячной передачи

Ниже приведен пример зубчатых колес, называемых червячной и червячной шестернями, эта шестерня, которая в приведенном ниже примере имеет один зуб, но похожа на резьбу винта, как обычная шестерня или прямозубая шестерня, эта червячная передача всегда приводит в движение червячное колесо. круглый, это не наоборот.

Коническая шестерня Система Конические шестерни

используются для изменения направления ведущей шестерни на 90 градусов, конические шестерни изменяют вращение патрона на горизонтальное.

Система реечной передачи и шестерни

Система реечной передачи состоит из двух шестерен. Шестерня представляет собой обычную прямозубую шестерню, а рейка — прямая или плоская шестерня, и они входят в зацепление с зубьями ведущей шестерни, а шестерня вращается и перемещает рейку по прямой линии.

Составная зубчатая передача

Составные шестерни используются в основном в автомобильных двигателях, станках для мастерских, робототехнике и других механических устройствах.Иногда составные шестерни используются в основном для того, чтобы последняя шестерня зубчатой ​​передачи вращалась с точной скоростью.

Передаточное число / Передаточное число

Передачи переключаются из-за того, что называется передаточным числом / передаточным числом. Передаточное число может работать в виде чисел, в основном передаточное число определяется количеством зубьев на каждой шестерне. ( Каждые 3 оборота ведущей шестерни ведомая шестерня будет вращаться на 1. )

Передаточное число в трехступенчатой ​​системе с об / мин

Считывание оборотов в минуту (оборотов в минуту)

Ведущая шестерня больше ведущей шестерни, правило большое для малой шестерни означает (x) умножение передаточного отношения, число оборотов в минуту первой шестерни (/), деленное на 60 зубьев на 30 зубцов, до отношения скоростей, равного 1: 2, затем умножьте это число 2 на 120 об / мин, и вы получите ответ 240 об / мин.

Двигатели

Вернуться на СТРАНИЦУ МОДУЛЯ

Моторы

Джереми Готтлиб: Автор

Дэвид Лич Андерсон: Автор

Двигатели — один из основных механизмов, с помощью которых движутся роботы. Некоторые моторы могут быть прикреплены к колесам, которые вращают робота. Другие двигатели могут вызывать движение суставов в конечностях робота. Третьи могут перемещать управляющие поверхности самолета-робота или подводной лодки. У робота может быть много разных видов эффекторов для выполнения определенных задач, но многие из этих эффекторов перемещаются с помощью двигателей.

Двигатели преобразуют электрическую энергию робота в механическую энергию, которая позволяет роботу выполнять работу. Есть два измерения двигателя, которые важны для понимания того, сколько работы он может выполнять.

Скорость — это максимальная скорость двигателя. Обычно это измеряется в оборотов в минуту или об / мин. 1 об / мин означает, что ось двигателя будет полностью вращаться по кругу раз в минуту, что очень медленно.Даже очень дешевый двигатель постоянного тока будет иметь номинальную скорость не менее 1000 об / мин.

Крутящий момент — это мера выходной мощности двигателя. Проще всего подумать об этом: если вы прикрепите руку с грузом к оси двигателя, какой максимальный вес может поднять двигатель.

Обычно (хотя и не всегда), чем выше скорость двигателя, тем ниже его крутящий момент и наоборот. Часть хитрости при проектировании и создании робота состоит в том, чтобы найти двигатели с правильным балансом крутящего момента и скорости. Gears можно использовать для преобразования скорости в крутящий момент или из крутящего момента в скорость, как в автомобиле. В автомобиле первая передача — это передача с высоким крутящим моментом, потому что двигателю требуется большая сила, чтобы начать движение вперед. Однако, когда вы едете по шоссе, инерция автомобиля будет делать большую часть этой работы, поэтому вам нужно переключиться на высокую скорость, чтобы машина продолжала двигаться на высокой скорости. Это то, что делает высшая передача автомобиля. Промежуточные шестерни уменьшают крутящий момент и увеличивают скорость по мере увеличения.

По большому счету, двигатели бывают двух основных типов:

---

I. Двигатели постоянного тока (DC)

Двигатели

постоянного тока называются так потому, что они питаются от тока, протекающего через электроды двигателя. Номинальная скорость двигателя постоянного тока — это максимальная скорость, на которой он может работать. Фактическая скорость двигателя зависит от силы тока, приложенного к двигателю. Двигатели постоянного тока могут вращаться как вперед, так и назад в зависимости от направления приложенного тока.Специальные схемы, называемые «H-мостами», позволяют использовать переключатели и транзисторы для изменения направления движения двигателя без необходимости менять какие-либо провода. По большей части двигатели постоянного тока имеют очень высокую скорость и, следовательно, очень низкий крутящий момент. Шестерни и трансмиссии позволяют нам преобразовывать скорость двигателя постоянного тока в крутящий момент, который можно использовать для других задач, таких как перемещение тяжелых роботов или подъем предметов.

---

II. Серводвигатели

Серводвигатели

— это специальные двигатели, которые работают в ответ на специальные сервосигналы, а не на изменения тока.Сервопривод всегда имеет одинаковый ток в одном и том же направлении. Он также имеет отдельный вход для сигнальных импульсов. Каждый импульс заставляет двигатель двигаться на определенное заранее заданное расстояние. Размер импульса определяет, в каком направлении вращается двигатель (обычно большие импульсы означают движение вперед, а маленькие импульсы — назад). Количество импульсов будет определять, как далеко двигатель переместится в целом. Очень хорошие сервоприводы будут совершать движения с малыми долями градуса. Даже дешевые сервоприводы обычно перемещаются всего на один или два градуса за импульс.

Сделайте шаг вперед!

21 янв.

Размещено в 09:15 в IMSystems Джеком Шоршем

5 причин, по которым индустрия робототехники должна внедрять инновации

Сегодня я собираюсь рассказать вам, почему я одержим шестеренками. Да, вы поняли меня правильно. Шестерни! Они занимают большую часть моих часов бодрствования. Они не дают мне уснуть по ночам. И я уверен, что они — механический ключ к Индустрии 4.0. Шестерни.

Wille Wonka Wonderment

И прежде чем вы перестанете читать, я хочу перенести вас во времени в волшебный момент вашего детства….

Может быть, вам около восьми лет. И, возможно, вам, как и мне, посчастливилось получить новый велосипед ** с шестернями **. Ориентировочно, но сияя гордостью, вы отправляетесь в путь на своем новом комплекте колес. Вы экспериментируете с включением передачи. Внезапно мощность ваших педалей умножается, и вы можете поддерживать своих друзей по соседству (или фермерских трасс, в моем случае).Вы переключаетесь на низкую передачу и, наконец, можете крутить педали в гору, где вам обычно приходится выходить и толкать.

Позже, дома, вы найдете время, чтобы осмотреть это чудесное взаимодействие шестеренок и цепей. В возрасте восьми лет шестеренки олицетворяют механическую магию. Они предоставляют вам скорость, мощь и свободу.

Перенесемся на несколько десятилетий вперед, и удивление Вилли Вонки, которое вы чувствовали, — скорее всего, — прошло. В тех же категориях, что и, скажем, колеса, шестерни воспринимаются как должное. Как так называемая простая машина, основанная на принципе рычагов, они используются в сотнях непростых предметов нашей повседневной жизни, от автомобилей до смесителей для кухни.Но мы забываем о них, потому что они обычно скрыты от глаз. Просто предполагается, что они там есть. И что они работают.

Тем не менее, что касается шестерен, инженерное сообщество в значительной степени пренебрегло тем, чтобы включить передачу . Простите за каламбур, но последние 60 лет мы просто весело плыли. Подумайте об этом: когда был последний настоящий прорыв в технологии зубчатых передач?

Брюс Шена, бывший инженер Google Robots, может сказать вам ответ: «В подавляющем большинстве продаваемых сегодня роботов-манипуляторов используются технологии, изобретенные в том же году, когда был запущен спутник — 1957.

Что я слышу от вас? Если он не сломался, не чинить? Что ж, шестерни могут и не сломаться, но они точно мешают нам реализовать наши инженерные амбиции. Меньшие, более легкие, более эффективные, высоко автоматизированные и доступные машин , а не , станут обычным явлением без серьезных инноваций в области зубчатых передач. Незначительные улучшения. Но большой шаг вперед в том, что возможно технически, приносит пять больших преимуществ робототехнике, чистой энергии и транспорту.Вот они:

1. Сила и ловкость

Передачи в роботах (или приводы , , как их называют в отрасли) предназначены для преобразования высокоскоростного электрического входа в полезный крутящий момент, чтобы робот мог вращаться. , поднимать, толкать, тянуть… по сути, чтобы он мог выполнять любое действие, на которое он был запрограммирован.

Передаточное число определяет преобразование скорости в крутящий момент и, в конечном итоге, силу робота. Передаточное число 100: 1 является типичным, поскольку оно эффективно использует полную мощность электромотора для крутящего момента.

Соотношения означают, что роботы могут лучше размахивать руками по направлению к целевому объекту, вытягивать захваты и манипулировать объектом с желаемым уровнем силы и точности. Снова и снова и снова.

Хотя взгляд на YouTube может натолкнуть непосвященных на мысль, что роботы уже делают это массово, на самом деле, когда дело доходит до роботов, потенциальный спрос в значительной степени не задействован и останется таковым до тех пор, пока мы не овладеем лучшими механизмами.

2. Точность и безопасность

Роботизированная революция развивается урывками.Очень похоже на самих роботов. А в чем причина шаткого процесса? Вы получили это: шестерни! Традиционные зубчатые шестерни страдают от люфта — тряски, которая возникает в результате зазора между зубьями шестерни и проявляется в типичных рывках роботов. И хотя эти отрывистые движения рассматриваются как типично роботизированные, на самом деле для тех, кто работает в отрасли, они очень проблематичны. Робот, который не может поставить что-либо точно в нужное место или дрожит при экстренной остановке, не является ни эффективным, ни безопасным.

Хотя некоторые производители шестерен не заявляют о люфте, правда в том, что все шестерни с зубьями страдают от этой проблемы в большей или меньшей степени. Обратная реакция — ключевая причина, по которой Foxconn, основной контрактный производитель Apple, по-прежнему полагается на человеческий персонал для сборки сложных гаджетов. И это также одна из причин, по которым промышленных роботов держат в клетках.

Только за счет фундаментальных инноваций в зубчатых колесах (таких как избавление от зубьев) мы сможем распрощаться с негативной реакцией и раскрыть потенциал промышленной робототехники.

3. КПД

Зубчатые передачи снижают эффективность их применения. Во-первых, они требуют смазки. В случае промышленных роботов это означает остановку производства из-за грязного дела по смазке приводов. На типичном автомобильном заводе производственная линия должна быть остановлена ​​почти на год для обслуживания всех роботов.

Во-вторых, шестерни с зубьями громоздкие и достаточно тяжелые. Инновации, ведущие к созданию более легких и небольших шестеренок, в свою очередь, приведут к созданию более маневренных и эффективных роботов, которые могут легко выполнять самые сложные задачи, экономя материалы и энергию.

4. Healthy Supply

«Согласно шутке об узких местах цепочки поставок, распространенной в индустрии автоматизации производства, теперь быстрее вынашивать ребенка, чем закрепить редуктор от Harmonic Drive Systems» ^[1] Это была первая строка статьи Financial Times о , опубликованной в апреле 2018 года — забавное наблюдение о том, что спрос на самые лучшие из доступных приводов значительно превышает предложение.

Это не только показатель роста промышленной робототехники, но и отражение кустарного способа производства, на который опирается японский гигант по производству зубчатых колес — Harmonic Drive.Изготовленный на заказ дизайн и сопутствующая сложность производства означают, что очень уважаемую модель just in time , производимую в Японии, можно было бы более точно описать как « в какой-то момент …»

Инновации в зубчатых колесах означают более простые и масштабируемые процессы сборки благодаря революционным новым конструкциям.

5. Доступная цена

Если одним из факторов, сдерживающих революцию робототехники, является уровень требуемых инвестиций, то вопрос цены на шестерни является важной частью головоломки.

Типичный промышленный робот содержит шесть передач, а сложный хирургический робот — более 30, что составляет около трети стоимости оборудования. Но высокопроизводительные шестерни не должны продаваться с такой наценкой. Найдите способ сделать их сильнее, меньше, легче и проще в изготовлении, и тогда цена должна быть более доступной.

Вот и все. Пять причин, по которым инновации в зубчатых передачах имеют решающее значение для более эффективных, более доступных и более доступных роботов.И пять причин, по которым я и моя талантливая команда инженеров в IMSystems проводим дни (и ночи), работая над выпуском Archimedes Drive — нашего беззубого редуктора — в производство.

^[1] «Стоит ли инвестировать в японских производителей роботов?» — Лео Льюис, Financial Times, 9 апреля 2018 г.

Обратное движение | Энрике дель Соль

В робототехнике наблюдается тенденция к использованию приводов с обратным приводом по нескольким причинам. Один из них — необходимость делиться окружающей средой с людьми.Такому роботу нужна гибкость, чтобы приспособиться к различиям между реальными условиями окружающей среды и предполагаемыми условиями окружающей среды. Шарнирные соединения робота, возможно, должны будут быть сочленены человеком, и для этого потребуются приводы с высокой управляемостью задним ходом и низким коэффициентом трения.
Есть много других применений, где необходим привод с обратным приводом, например, в дистанционном управлении, когда реализовано позиционно-позиционное управление. При дистанционном управлении ведущим устройством управляет человек-оператор, а ведомое устройство, помещенное в безопасную зону, имитирует движения ведущего устройства. Position-Position использует разницу в положении между ведущим и ведомым устройством для расчета сил обратной связи для оператора. Чем больше позиционная ошибка, тем больше силы. Эта позиционная ошибка была бы намного меньше уменьшена с приводами без обратного привода, и тогда было бы труднее обеспечить обратную связь с оператором. В конце концов, все, что вам нужно в своем ведомом устройстве, — это вести себя как человек, реагировать на внешние силы так, как поступил бы человек. Если бы раб был очень жестким, позиционная ошибка была бы минимальной в обычных задачах, и оператор ничего не почувствовал бы.

В любых обстоятельствах, когда требуется оценка внешних сил , предпочтительным является привод с обратным приводом. Это также может относиться к шагающим роботам, где важно почувствовать удар между ногой и землей и соответствующим образом отреагировать с определенной податливостью.

Возможность движения назад важна для безопасной работы робота-манипулятора рядом с людьми; работа в неструктурированной среде; для стабильного контроля контактных сил; и для безопасного использования Якобиана-Транспонирования, чтобы обеспечить декартово управление силами, тактильными объектами и прямое декартово управление траекториями.

Возможность движения назад — это способность интерактивной передачи усилия между входной осью и выходной осью. Чтобы добиться высокой управляемости задним ходом, мы должны значительно снизить трение при передаче мощности. Возможность движения назад обеспечивает приводы с высокой чувствительностью к усилию и высокой ударопрочностью, которые механически адаптируются к быстрой внешней силе.

В реабилитационной робототехнике, особенно в робототехнике верхних конечностей, приводы должны обеспечивать высокий крутящий момент при низкой скорости.Поэтому многие реабилитационные роботы приводятся в движение комбинацией мотор-редуктор. В отличие от двигателей с прямым приводом, у редукторных приводов низкая управляемость задним ходом из-за трения в коробке передач. Обратный вращающий момент sb может быть определен как величина крутящего момента, которую человек должен приложить к роботизированному соединению, чтобы выполнить управляемое пользователем движение. Идеальная проходимость задним ходом достигается, если sb = 0 .

В [1] предполагается, что передаточное число более 60 в гармонических приводах создает приводы без обратного привода.

Ходовые качества коробки передач тесно связаны с трением и эффективностью. Следовательно, давайте посмотрим на эффективность различных типов шестерен, чтобы составить первое впечатление о них.

В [2] показано сравнение приводов Harmonic и Cycloid . В своем исследовании приводы Cycloid подходят к корпусу того же диаметра, что и гармонические приводы, с равной способностью генерировать крутящий момент.В своих исследованиях они продемонстрировали множество преимуществ перед гармоническими приводами, в том числе значительно более высокую эффективность (особенно при низких крутящих моментах) и меньшую отраженную инерцию, а также часто обеспечивали более тонкий профиль. Однако эти преимущества были нивелированы существенными недостатками, включая значительный люфт и колебания передаточного числа.

Они пришли к выводу, что ни Cycloid , ни гармонические приводы не являются универсальными для всех приложений и условий. Однако циклоидные приводы следует рассматривать для применения в антропоморфных роботах и ​​протезах, особенно в тех, в которых размер, инерция и эффективность имеют приоритет над люфтом и пульсацией крутящего момента.

Сравнительная таблица КПД передач

Нет	Тип	Диапазон нормального отношения	Диапазон эффективности
1	Шпора	от 1: 1 до 6: 1	94-98%
2	Прямой скос	от 3: 2 до 5: 1	93-97%
3	Спиральная фаска	от 3: 2 до 4: 1	95-99%
4	Червь	от 5: 1 до 75: 1	50-90%
5	Гипоид	от 10: 1 до 200: 1	80-95%
6	Винтовой	от 3: 2 до 10: 1	94-98%
7	Циклоида	от 10: 1 до 100: 1	от 75% до 85%

Двойные косозубые зубчатые передачи считаются более эффективными, чем одинарные косозубые зубчатые колеса.

Цилиндрические шестерни

Прямые конические шестерни

Спирально-конические шестерни

Гипоидные шестерни.

Циклоидный механизм.

Двойные косозубые шестерни.

Цилиндрические шестерни

Червячные передачи.

Обратный ход шарико-винтовой пары

Ознакомьтесь с моей статьей об управляемости ШВП задним ходом, чтобы узнать об основных параметрах, которые делают их управляемыми задним ходом.

[1] Инструментальные гармонические приводы для маневров роботов. Х. Казеруни.
[2] Циклоидные и гармонические приводы для использования в одноступенчатых роботизированных трансмиссиях с высоким передаточным числом. Джонатон В. Сенсинджер, член IEEE и Джеймс Х. Липси, 2012 Международная конференция IEEE по робототехнике и автоматизации
RiverCentre, Сент-Пол, Миннесота, США

Нравится:

Нравится Загрузка …

Механизмы: зубчатые передачи — BirdBrain Technologies

На этом уроке вы будете строить механизмы с шестеренками. Посмотрите это видео, чтобы увидеть пример.

Зубчатая передача — это механизм, состоящий из двух или более шестерен. Шестерни представляют собой диски с зубьями, которые сцепляются друг с другом. На схеме ниже показана зубчатая передача с двумя передачами. Этот механизм состоит из следующих частей:

• Ведущая шестерня приводится во вращение двигателем.
• Зубья ведущей шестерни зацепляются с зубьями ведомой шестерни .

При вращении ведущей шестерни ее зубья вращают ведомую шестерню. Скорость вращения ведомой шестерни зависит от количества зубьев, которые она имеет по отношению к количеству зубьев ведущей шестерни.

Необходимые материалы

Бумажные шаблоны (см. Материалы для учителей)

При печати шаблонов обязательно распечатайте их в реальном размере (без масштабирования) на бумаге размером 8,5 x 11 дюймов. Вы будете использовать шаблоны для вырезания картона, как показано в приведенных ниже инструкциях. Обязательно используйте картон толщиной менее дюйма.

Другие материалы

Создание механизма зубчатой ​​передачи

• Мотор-редуктор с пластиковым адаптером для кирпича
• Очиститель труб
• 3 Фрикционные колышки оси Technic
• 1 Балка Technic 13M
• 2 Шестерни Technic с 40 зубьями
• 1 ось 3M Technic
• 1 Втулка Technic

Дополнительные материалы для исследования передаточного числа

• Очиститель труб
• 1 Шестерня Technic с 24 зубьями
• 1 Шестерня Technic с 8 зубьями
• Секундомер

Дополнительные материалы для удлинения зубчатой ​​передачи

• Другие оси, втулки и шестерни

Создание механизма зубчатой ​​передачи

1. Для этого урока вам понадобится моторный агрегат.Возможно, вы уже построили его. В противном случае вы можете использовать эти инструкции для сборки моторного блока.
2. Затем используйте это видео, чтобы собрать механизм зубчатой ​​передачи.

3. Присоедините мотор к порту мотора 1 на доске Hummingbird. Напишите простую программу для включения мотора. Наблюдайте за движением шестерен.
4. Ведущая шестерня вращается по или против часовой стрелки? Ведомая шестерня вращается по или против часовой стрелки?

Исследование передаточного числа

1. Приклейте небольшой кусок очистителя труб к втулке, как показано на рисунке ниже.
2. Установите скорость двигателя на 40 и измерьте количество времени, которое требуется ведомой шестерне, чтобы сделать десять оборотов.
   1. Включите секундомер, когда трубоочиститель пройдет черный луч.
   2. Остановите секундомер, когда устройство для очистки труб сделает десять полных оборотов. Устройство для очистки труб должно быть в том же положении, в котором оно было, когда вы включали секундомер.
   3. Введите результат измерения в таблицу ниже и вычислите время, необходимое для одного оборота ведомой шестерни.
3. Сколько времени требуется на один оборот ведущей шестерни? Поясните свой ответ.
4. Замените ведомую шестерню на шестерню с 24 зубьями. Это видео покажет вам, как это сделать. Убедитесь, что зубья ведущей шестерни входят в зацепление с зубьями новой ведомой шестерни.

5. Установите скорость двигателя на 40 и измерьте количество времени, которое требуется ведомой шестерне, чтобы сделать десять оборотов.
   1. Введите результат измерения в таблицу и вычислите время, необходимое для одного оборота ведомой шестерни.
6. Замените ведомую шестерню шестерней с восемью зубьями. Убедитесь, что зубья ведущей шестерни входят в зацепление с зубьями новой ведомой шестерни.
7. Установите скорость двигателя на 40 и измерьте количество времени, которое требуется ведомой шестерне, чтобы сделать десять оборотов.
   1. Введите результат измерения в таблицу и вычислите время, необходимое для одного оборота ведомой шестерни.
8. Передаточное число определяется как пропорция, которая связывает количество зубьев ведомой шестерни с количеством зубьев ведущей шестерни.
   1. Вычислите передаточное число для каждой ведомой шестерни и введите его в таблицу.
9. На основе ваших данных напишите уравнение, которое предсказывает время одного оборота ведомой шестерни на основе передаточного числа и времени одного оборота ведущей шестерни. Вы должны суметь защитить свое уравнение.

Удлинение зубчатой ​​передачи

Зубчатая передача может включать более двух шестерен. Шестерни между ведущей шестерней и ведомой шестерней называются пассивными шестернями .Например, на картинке ниже изображена зубчатая передача с тремя передачами. Посередине 24-зубая шестерня — пассивная.

Попробуйте построить разные зубчатые передачи. Как количество шестерен в поезде влияет на направление вращения ведомой шестерни?

В этом уроке передаточное число всегда было больше или равно 1. Однако это не является обязательным требованием. Попробуйте использовать меньшую шестерню в качестве ведущей!

Использование шестерен для создания роботов

Шестерни используются в конструкции роботов для увеличения или уменьшения скорости двигателя.Увеличение скорости двигателя уменьшает крутящий момент, который он может приложить; это означает, что двигатель не может приложить столько силы, чтобы повернуть объект. Уменьшение скорости вращения двигателя увеличивает крутящий момент, который он может приложить. Если вам нужно, чтобы ваш робот вращал что-то тяжелое, вам нужно будет использовать шестерни, чтобы уменьшить скорость вращения.

Зубчатые передачи часто используются в транспортных средствах; Например, в этом видео показано, как в автомобиле используются шестерни. Однако шестерни можно использовать и по-другому.На видео ниже показано, как шестерни были использованы для создания роботизированного эскиза Etch-A-Sketch и балерин, которые вращаются с разной скоростью.

Теперь пришло время использовать шестеренки для создания собственного робота! Вы хотите увеличить или уменьшить скорость вращения мотора? Сколько шестерен вам нужно в зубчатой ​​передаче?

Получение дополнительной информации

Gear

Connect

(5-10 минут)

Шестерни представляют собой колеса с зубьями, которые входят в зацепление друг с другом.Поскольку зубы сцепляются вместе, они могут эффективно передавать силу и движение.

Знаете ли вы?
Не все шестерни круглые. Некоторые шестерни бывают квадратными, треугольными и даже эллиптическими.

Ведущая шестерня — это шестерня, которая приводится во вращение внешним усилием, например рукой или двигателем. Любая шестерня, которую вращает другая шестерня, называется ведомой шестерней или ведомой. Ведущая шестерня обеспечивает входную силу, а ведомая шестерня — выходную силу.
Использование зубчатой ​​передачи может изменить скорость, направление и силу.Но всегда есть достоинства и недостатки. Например, у вас не может быть одновременно большей выходной силы и увеличения скорости.

Чтобы определить передаточное отношение двух зацепленных шестерен, которые будут перемещаться относительно друг друга, разделите количество зубьев ведомой шестерни на количество зубьев ведущей шестерни. Это называется передаточным числом. Если ведомая шестерня с 24 зубьями входит в зацепление с ведущей шестерней с 48 зубьями, то передаточное отношение 1: 2. Это означает, что ведомая шестерня будет вращаться в два раза быстрее ведущей.

Шестерни используются во многих машинах, где необходимо контролировать скорость вращения и усилие поворота. Распространенные примеры включают электроинструменты, автомобили и взбиватели для яиц!

Construct

(5-10 минут)

Соберите следующие модели. Используйте идеи «Созерцание» ниже и в Рабочем листе учащегося, чтобы по очереди изучать каждую модель.

Сборка G1, книга III, страница 2
Сборка G2, книга III, страница 3
Сборка G3, книга III, страница 4
Сборка G4, книга III, страницы 5–6
Сборка G5 книги III, страницы 7–8
Сборка G6, книга III , страницы 9–10
Сборка G7, книга III, страницы 11–14
Сборка G8, книга III, страницы 15–18
Сборка G9, книга III, страницы 19–22
Сборка G10, книга III, страницы 23–25

Contemplate

(10-15 минут)

G1
Эта модель показывает передаточное число 1: 1.Скорости ведущей шестерни и ведомой шестерни одинаковы, потому что у них одинаковое количество зубьев. Ведущая и ведомая шестерни вращаются в противоположных направлениях.

G2
Эта модель имеет передаточное число 1: 3. Ведущая шестерня большего размера вращает ведомую шестерню меньшего размера, в результате чего увеличивается скорость, но уменьшается выходное усилие. Это называется подготовкой к работе.

G3
Эта модель имеет передаточное число 3: 1. Меньший привод вращает большую ведомую шестерню, что приводит к снижению скорости, но увеличению выходной силы.Это называется понижением передачи.

G4
Эта модель имеет передаточное число 1: 1. Малая средняя шестерня — холостая. Промежуточная шестерня не влияет на передаточное число, скорость или выходное усилие ни ведущей, ни ведомой шестерен. Ведущая и ведомая шестерни вращаются в одном направлении и с одинаковой скоростью.

G5
Эта модель представляет собой составную передачу с передаточным числом 9: 1. Из-за этого значительно снижается скорость вращения и значительно увеличивается выходное усилие.Меньшая ведущая шестерня медленно вращает большую ведомую шестерню. Меньшая шестерня на той же оси, что и ведомая шестерня, теперь приводится в движение и медленно вращает вторую большую ведомую шестерню, заставляя ее вращаться еще медленнее.

G6
Эта модель показывает зубчатую передачу, настроенную для периодического движения, например, ведомая шестерня ненадолго проворачивается, затем на мгновение останавливается. Скорость значительно снижается, поскольку движение происходит только тогда, когда ведомая шестерня входит в зацепление с одной из двух ведущих шестерен.

G7
Эта модель представляет собой угловую передачу с передаточным числом 1: 1. Две конические шестерни с зацеплением передают скорость и усилие без изменений, но под углом 90 °.

G8
В этой модели используется дифференциал с передаточным числом 28:20 или 7:10. Входная сила передается двум выходным силам под углом 90º. Когда один выходной указатель останавливается, скорость другого удваивается по сравнению с исходной скоростью. Когда оба выходных указателя остановлены, ручку нельзя повернуть.

G9
В данной модели показана червячная передача с передаточным числом 24: 1. Это значительно снижает скорость, поскольку требуется полный оборот червячной передачи, чтобы переместить шестерню выше на один зуб. Он меняет направление на 90º. Выходное усилие значительно увеличивается. Червячные передачи можно использовать только как ведущую.

G10
В этой модели показана реечная передача. В отличие от предыдущих передач, реечная шестерня может использоваться только для линейного движения, а не для вращения.При повороте ручки зубчатая рейка перемещается вперед или назад в зависимости от направления вращения маленькой шестерни (называемой шестерней).

Проверка медицинского защитного снаряжения — идеальная работа для роботов, но не без помощи людей.

Спустя несколько месяцев после начала пандемии в Соединенных Штатах по-прежнему существует высокий спрос на хирургические маски, халаты и другие виды средств индивидуальной защиты. Отчасти это связано с стрессом, который кризис вызвал COVID-19 для цепочки поставок в сфере здравоохранения по производству и распространению средств защиты.

Одна из причин, по которой этот процесс оказался узким местом, заключается в том, что, в отличие от самодельных или коммерческих масок, маски для лица , которые носят медицинские работники, должны пройти специальный набор тестов, чтобы убедиться, что они будут безопасными для персонала больницы.

Но эти тесты сложно выполнить, требуются специализированные помещения, которые есть только в некоторых лабораториях в США.И из-за логистики отправки материалов во внешнее учреждение во время пандемии такое тестирование может занять более нескольких недель. полная, что приводит к медленному распространению среди производителей.

Студенты с северо-востока Вальтер Ройсс (слева) и Якоб Ландгребе разрабатывают испытательные стенды для описания хирургических масок. Фото Мэтью Модоно / Северо-Восточный университет

Чтобы преодолеть эту проблему, Таскин Падир , доцент кафедры электротехники и вычислительной техники, мобилизовал свою команду на ранней стадии пандемии, чтобы начать создание роботизированной технологии, которая может помочь производственным рабочим и устранить необходимость отправки маски для сторонних лабораторий для тестирования.

Padir создает систему, которая объединяет роботизированные компоненты и машинное обучение для ускорения тестирования, используя интеллект человека, который может контролировать робота и помогать ему. По его словам, система включает в себя датчики, которые помогут роботу-манипулятору быстро и эффективно обрабатывать различные объекты.

Таскин Падир — доцент инженерного колледжа. Фото Мэтью Модоно / Северо-Восточный университет

Недавно он был выбран Advanced Robotics for Manufacturing Institute для получения финансирования от U.С. Министерство обороны именно так и поступило. План состоит в том, чтобы помочь справиться с нынешними и будущими пандемиями.

«Мне не нужно отправлять свои продукты в национальную лабораторию и ждать результатов пару месяцев», — говорит Падир, который также обратился за помощью. Эннио Минголла , профессор коммуникационных наук и беспорядки, и Дениз Эрдогмус , профессор электротехники и компьютерной инженерии для проекта.

В мае Падир начал переговоры с Массачусетской больницей общего профиля, когда больница анализировала различные планы на случай непредвиденных обстоятельств, чтобы подготовиться к потенциальной нехватке хирургических масок.По словам Падира, они рассматривали возможность производства собственных масок и должны были обеспечить их соответствие руководящим принципам, установленным Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США.

Студенты с северо-востока Вальтер Ройсс и Якоб Ландгребе разрабатывают испытательные стенды для описания хирургических масок. Фотографии Мэтью Модоно / Northeastern University

В мае он помог больнице построить испытательный стенд, чтобы испытать свои собственные хирургические маски. Именно тогда он заручился помощью Уолтера Ройсса и Якоба Ландгреба, двух студентов-электротехников, которые работали вместе в команде Падира.Они помогли проанализировать конкретные способы, с помощью которых хирургические маски и халаты проходят тестирование на соответствие медицинскому уровню.

Ткани, используемые в масках, должны пройти различные стандартизированные тесты, чтобы проверить, насколько легко они горят и насколько эффективно одежда защищает пользователя от брызг жидкости, например крови.

Студенты с северо-востока Вальтер Ройсс и Якоб Ландгребе разрабатывают испытательные стенды для описания хирургических масок. Фото Мэтью Модоно / Северо-Восточный университет

В лаборатории Ройсс и Ландгребе подожгли маски, наблюдая, как долго материал полностью сгорел.Чтобы проверить способность блокировать жидкость, они залили материалы синтетической кровью.

Эти первые эксперименты, по словам Падира, сыграли важную роль в разработке роботизированной системы, которую он сейчас строит.

«Мне бы не о чем говорить об этом проекте, потому что они были чемпионами на раннем этапе, когда мы узнали обо всем процессе», — говорит он. «Теперь мы пытаемся внедрить в этот процесс робототехнику и автоматизацию, чтобы их можно было интегрировать в объемы производства».

Проект

Padir теперь является партнерством с Merrow Manufacturing , производителем тканей в Фолл-Ривер, штат Массачусетс.Когда компания превратила в производство тканей для средств индивидуальной защиты и стала крупнейшим поставщиком таких материалов в США, Падир решил обратиться к своему генеральному директору Чарли Мерроу. Позже к команде присоединилась Boston Engineering Corporation из Уолтема, Массачусетс.

Учитывая его опыт интеграции робототехники в рабочие места в различных отраслях промышленности, Падир считает, что трудоемкий и методичный процесс тестирования и проверки материалов масок — идеальная работа для робота.Тем не менее, по его словам, обращение с материалами, используемыми в хирургических масках и халатах, также может быть кошмаром для роботов.

В отличие от людей, роботы не способны полностью ощущать то, к чему прикасаются. Держаться за материалы или предметы, которые меняют форму, например ткань, может быть сложно.

«Когда я касаюсь предмета одежды, и она начинает скользить, я чувствую это и могу действовать», — говорит Падир. «Но у роботов еще нет такой возможности — у нас нет технологий, доступных для такого уровня точности.”

Система, которую Падир строит с Мерроу, представляет собой тип роботизированной руки, которая вместо непосредственного обращения с тканью может взаимодействовать с тестовыми гаджетами, используемыми людьми. После помещения испытательного образца в раму, специально предназначенную для работы с роботом, человек может отойти и позволить системе провести испытания автоматически.

Padir также стремится автоматизировать весь процесс тестирования от начала до конца, от загрузки сырья до извлечения части снаряжения, например маски, — со шитьем, сваркой и резкой. делается автоматически.

Роботизированная система, которая может начать работу с материалами, когда они проходят испытания, является одним из звеньев в цепи этого видения.

«Это также поможет нам понять все производственные процессы, — говорит Падир, — и, возможно, переосмыслить будущее производства СИЗ с помощью автоматизированных систем».

По вопросам СМИ обращайтесь к Шеннон Нарги по телефону [email protected] или 617-373-5718.

.

No related posts.