Принцип работы робота кпп: Роботизированная коробка передач: устройство, принцип работы, достоинства, недостатки — Autodromo

Роботизированная коробка переключения передач.

Подробности

Категория: Трансмиссия

Опубликовано: 23 декабря 2014

Просмотров: 20343

Роботизированная коробка передач – это одна из разновидностей механической коробки передач, отличие которой состоит в том, что за включение и выключение сцепления отвечают специальные автоматизированные устройства.

В настоящее время данный вид коробки передач достаточно популярен, и по распространению может поспорить с автоматической коробкой передач.

Основные компоненты и принцип действия роботизированной коробки передач.

Для того, чтобы лучше понять принцип работы роботизированной коробки передач необходимо знать, как работает классическая механика. В обычной механической коробке передач, основу составляют два вала: первичный и вторичный. На один из валов передается усилие от двигателя, со второго вала усилие передается на ведущие колеса. Между собой валы сообщаются шестернями, но на первичном валу шестерни закреплены намертво, а на вторичном валу шестерни могут прокручиваться.

Первоначально автомобилист выжимает сцепление (первичный вал отключается от двигателя), включает необходимую передачу (на вторичном валу блокируется нужна шестерня). В дальнейшем водитель отпускает сцепление, первичный вал подхватывает крутящий момент с двигателя, и передает его на вторичный вал, и автомобиль трогается с места.

Аналогичным образом работает и роботизированная коробка передач. Главное отличие состоит в том, что за включение сцепления, и выбор передачи отвечают специальные автоматизированные устройства – актуаторы. В конструктивном плане актуатор представляет собой надежный шаговый электрический мотор, дополненный редуктором и механизмом исполнения. На некоторых моделях автомобилей (как правило, очень дорогих) актуатор выполнен в виде гидравлического мотора. Управление актуаторами происходит в полностью автоматическом режиме. Управляет ими электронной блок. Следует сказать, что электронный блок имеет несколько режимов работы (обычно «Спорт», «Город», «Эконом»).

Когда водитель переключает рукоять коробки передач (или нажимает на подруливай лепесток), привод автоматически выжимает сцепление, и выбирает передачу в зависимости от оборот двигателя. Именно благодаря этому в автомобилях с роботизированной коробкой передач отсутствует педаль сцепления – она попросту не нужна.

Надо сказать, что в современных автомобилях электронный блок управления роботизированной коробкой передач подключен к информационной сети автомобиля. Он получает и анализирует информацию от антиблокировочной системы, системы курсовой устойчивости и других вспомогательных устройств, и принимает решение о включении необходимой скорости на этих данных.

Впрочем, существует возможность переключится на псевдоручное управление, и переключать передачи с помощью рычага или под рулевых лепестков. Однако, подобное переключение достаточно условно, и электронный блок контролирует все действия водителя. Он попросту не позволит включить неправильную скорость, и исправить ошибку водителя, если он вручную включит слишком высокую или слишком низкую передачу.

Виды роботизированных коробок передач.

Классифицировать данный вид коробок передач достаточно сложно, ведь каждая крупная автомобильная компания предлагает свои собственные наработки, которые сильно отличаются от классической схемы.

Итак, как уже было сказано выше, коробка-робот может работать с помощью электрического или гидравлического мотора.

В частности, гидравлическим приводом оснащаются свои роботизированные коробки такие компании, как Fiat, BMW, Peugeot, Volkswagen, Renault, Citroen, Audi, Alfa Romeo и Ламборгини.  В свою очередь электрическим приводом оснащают свои роботизированные коробки такие крупные производители, как Toyota, Opel, Mitsubishi, Ford и Nissan. Корейские и китайские производители автомобилей пока обходят стороной данный вид коробок передач, так как он достаточно сложен в разработке и дальнейшем обслуживании.

Нельзя не сказать о роботизированных коробке передач с двумя сцеплениями. Эта технология появилась в конце 80-х годов прошлого века, и прошла серьезное испытание в автомобильном спорте и раллийных гонках. Два сцепления работают не одновременно, а попеременно. Первое сцепление включает четные передачи, а второе – нечетное. Благодаря подобной работе двух сцеплений, езда на автомобиле получается очень плавной и мягкой, однако в конструктивном плане такой агрегат достаточно сложен. Его ремонт и обслуживание может обойтись в приличную сумму денег.

Особый интерес представляет собой кулачковая роботизированная коробка передач. В автомобилях оснащенных такой коробкой имеется педаль сцепления, но используется она лишь, когда автомобиль трогается с места.

В дальнейшем переключаться можно как в спортивном мотоцикле – не пользуясь педалью сцепления. Это самая быстрая из всех видов роботизированных коробок, так как можно переключить скорость всего лишь за 0,15 секунды, а это отличный показатель для любителей быстрой езды.

Отличия коробки-робота от коробок передач других видов.

• Отличия от автоматической коробки передач. Главное отличие в том, что автоматическая коробка передач включает в себя сложнейшую планетарную передачу, которая не только увеличивает стоимость агрегата, но и повышает его массу. Коробка-автомат работает полностью самостоятельно и не дает водителю возможности переключать скорости в ручном режиме.
• Отличия от вариатора. Как известно коробка-вариатор вообще не имеет передач. В конструктивном плане данная коробка полностью отличается от коробки-робота. Также можно отметить, что вариатор, из-за своей гидромуфты, имеет достаточно низкий коэффициент полезного действия, и «отъедает» до 10% от общей мощности автомобиля.
  Естественно, это повышает расход топлива при движении.
• Отличия от ручной коробки передач. Собственно, главное отличие состоит в том, что коробка-робот имеет в своем составе актуаторы, которые включают сцепления, и управляются с помощью электронного блока. Роботизированная коробка передач намного облегчает управление автомобилем, по сравнению с ручной коробкой, но при этом не исключены рывки и задержки при переключении скоростей.

Преимущества и недостатки роботизированных коробок передач. К достоинствам таких коробок можно отнести:

• Не снижает мощности двигателя и не увеличивает расход топлива. Коробка-робот имеет достаточно простую конструкцию, не обремененную дополнительными агрегатами и хитроумными устройствами. Благодаря этому коэффициент полезного действия робота высок, он не отнимает мощности двигателя и тем самым не увеличивает расход топлива.
• Потребляет меньшее количество масла. Не для кого не секрет, что классическая автоматическая коробка передач потребляет до 10 литров масла на расходный цикл. В свою очередь коробка-робот обходится всего лишь 2-3 литрами, что очень выгодно и удобно.
• Высокий ресурс сцепления. Сцепление в механической коробке передач имеет весьма ограниченный жизненный цикл. Менять его нужно достаточно часто. Зато сцепление в роботизированной коробке живет очень долго, так как электронный блок не ошибается при переключении и не дает сцеплению «гореть».
• Высокая ремонтопригодность. Как уже было сказано выше коробка-робот имеет простую конструкцию, которую хорошо изучили во всех сервисных центрах страны. Ремонт такой коробки не займет много времени, и не обойдется в умопомрачительную сумму.
• Возможность ручного переключения. Коробка-робот – сочетает в себе комфортность автомата и приемистость ручной коробке. При необходимости езда будет комфортной, а при желании – агрессивной.

К недостаткам можно отнести:

• Большинство роботов не программируется. Автомобиль не будет подстраивается под стиль езды водителя. Придется ездить всегда в одном и том же режиме, либо переходить на ручное переключение скоростей. Лишь самые новые и дорогие роботы имеют возможность программирования, но их цена пока зашкаливает.
• Не быстрая работа. Робот не может похвастаться быстрым и отточенным переключением скоростей. Дешевые роботизированные коробки передач могут переключать скорость 2-3 секунды и это непозволительно долго. Положение исправляют агрегаты с двумя сцеплениями, но они доступны не для всех автомобилей.
• Сбои в прошивке. Ошибки в переключении скоростей – не редкость для роботизированных коробок передач. Рывки или включение неправильной скорости достаточно распространенные явления. В этом случае проблема заключается в электронном блоке, который либо прошивается заново, либо меняется целиком.

За последние два десятилетия технологии значительно продвинулись вперед, коробки-роботы стали надежны и распространены. Они пользуются заслуженной популярностью по всему миру, и люди уже не опасаются приобретать машины с подобной коробкой передач.

Роботизированная коробка передач: плюсы и минусы

Содержание

1. Устройство, особенности и принцип работы роботизированной коробки передач
2. Как правильно пользоваться роботизированной коробкой передач
3. Робот и автомат
4. Особенности управления
5. Требуется ли прогрев коробки?
6. Начало движения на подъем, его преодоление, спуск
7. Остановка, парковка
8. Другие режимы
9. Робот и автомат
10. Полезные советы

Устройство, особенности и принцип работы роботизированной коробки передач

Робот с гидроприводами переключения передач

Роботизированная КПП может быть с одним и с двумя сцеплениями. С роботом с двумя сцеплениями можно ознакомиться в статье про Powershift. Мы же продолжим разговор о КПП с одним сцеплением.

Устройство робота достаточно простое и включает в себя следующие элементы:

1. механическая часть;
2. сцепление;
3. приводы;
4. система управления.

Механическая часть содержит все компоненты обычной механики, а принцип работы роботизированной АКПП схож с принципом работы МКПП.

Приводы, управляющие коробкой, могут быть гидравлическими и электрическими. При этом один из приводов следит за сцеплением, он отвечает за его включение и выключение. Второй —  управляет механизмом переключения передач. Практика показала, что КПП с гидроприводом функционирует лучше. Как правило, такая коробка применяется на более дорогих автомобилях.

Роботизированная коробка передач имеет и режим ручного переключения передач. В этом ее уникальность – переключать передачи может как робот, так и человек.

Система управления — электронная и включает в себя следующие детали:

1. входные датчики;
2. электронный блок управления;
3. исполнительные устройства (актуаторы).

Схема работы РКПП

Входные датчики отслеживают основные параметры работы КПП. К ним относятся частота вращения, положение вилок и селектора, уровень давления и температура масла. Все данные передаются в блок управления, который контролирует актуаторы. Исполнительное устройство, в свою очередь, управляет работой сцепления с помощью сервоприводов.

В роботизированной АКПП гидравлического типа система управления дополнительно оснащена гидравлическим блоком управления. Он управляет работой гидроцилиндров.

Принцип работы робота осуществляется двумя способами: автоматическим и полуавтоматическим. В первом случае коробка управляется через определенный алгоритм, который задается блоком управления на основе сигналов датчиков. Во втором – принцип работы идентичен ручному переключению передач. Передачи с помощью рычага селектора последовательно переключаются с высшей на низшую, и наоборот.

Суть такой коробки достаточно проста – имеется механическая КПП и электронный блок ее управления. У РКПП все функции, которые должен был выполнять водитель с механической коробкой (выжим сцепления, перевод рычага коробки в нужное положение) выполняется актуаторами – сервоприводами электронного блока.

Благодаря этому надежность КПП возросла за счет использования классической «механики» и возросло удобство ее пользования. Водителю всего лишь необходимо переводить селектор в нужное положение (как в автоматической КПП) и наслаждаться ездой, а электронный блок позаботится о том, чтобы выполнялось переключение передач.

При всем этом многие роботизированные коробки оснащаются еще и ручным управлением, что позволяет управлять водителю коробкой самостоятельно, с единственным отличием – нет необходимости выжимать сцепление.

Принцип работы коробки-робота достаточно прост – разработчики взяли за основу обычную механическую коробку и оснастили её специальными механизмами, самостоятельно переключающими передачи и включающими/выключающими сцепление.

Для того, чтобы весь этот роботизированный механизм переключения передач работал слаженно, его работой заведует специальный блок управления, собирающий информацию о движении машины и, в зависимости от условий, выбирающий какую передачу нужно включить в данный момент времени.

Как уже было сказано выше, РКПП состоит из механической коробки передач, а также дополнительных устройств для выжима сцепления, выбора и переключения передачи. Данные устройства называются актуаторами (актуатор сцепления, актуатор выбора передачи). Также коробка «робот» имеет собственную систему управления, которая представляет собой ЭБУ коробкой и ряд электронных датчиков, взаимодействующих с блоком.

Получается, данный тип КПП представляет собой механическую коробку с автоматическим управлением и принципиально отличается от классического «автомата», а также бесступенчатого вариатора.

Роботизированная КПП, как и обычная МКПП, имеет сцепление, в ней не используется трансмиссионная жидкость ATF в качестве рабочей для управления и т.д. Добавим, что в современных «роботах» может быть как одно, так и два сцепления. В первом случае следует понимать однодисковый «робот», а во втором преселективную роботизированную коробку передач с двумя сцеплениями.

Если говорить об устройстве коробки — робот, можно выделить следующие базовые составные элементы:

• Коробка передач, которая по устройству напоминает «механику;
• Актуаторы (сервоприводы), отвечающие за выжим сцепления и включение передачи;
• Блок управления коробкой (микропроцессорный ЭБУ) и внешние датчики;

Давайте рассмотрим устройство РКПП на примере 6-и ступенчатой роботизированной коробки передач с двумя сцеплениями. Сама коробка похожа на МКПП, однако имеет сразу два ведущих вала. Если просто, эти валы расположены друг в друге (внешний вал имеет внутреннюю полость, куда вставлен еще один внутренний первичный вал).

На внешнем валу установлены шестерни привода 2, 4 и 6 передачи. На внутреннем валу ставятся шестерни 1, 3, 5 передачи, а также передачи заднего хода. Для каждого из валов имеется отдельное сцепление.

Актуаторы роботизированной коробки представляют собой  электрические или гидросервоприводы. Электрический актуатор -электромотор с редуктором, гидравлический является гидроцилиндром, шток которого связан с синхронизатором.  Главной задачей как первого, так и второго типа устройств становится механическое перемещение синхронизаторов КПП, а также включение и выключение сцепления.

Блок управления коробкой передач является микропроцессорным ЭБУ, к которому подключены внешние датчики, которые задействованы в ЭСУД автомобиля. Другими словами, контроллер коробки передач взаимодействует с датчиками от двигателя, а также ряда других систем (например, ABS и т. д.). Часто блок управления коробкой совмещен с ЭБУ двигателем, при этом коробка работает по собственному заданному алгоритму.

Как правильно пользоваться роботизированной коробкой передач

Общий вид РКПП

Роботизированная трансмиссия сочетает в себе функции как АКПП, так и механической коробки передач. Это по сути та же механика, но с автоматическим управлением. Система управления с помощью исполнительных механизмов управляет работой сцепления и переключением передач. При этом переключение происходит так же, как и в механике, только без участия водителя.

Изначально роботизированная КПП создавалась для того, чтобы существенно снизить стоимость коробки передач в сравнении с АКПП и в то же время объединить в себе все достоинства автомата и механики, к которым в первую очередь относятся комфорт и удобство управления.

В автомобилях спортивного класса используется несколько иной тип роботизированной трансмиссии – с двумя сцеплениями. Это позволяет добиться максимально высокой скорости переключения передач.

Преимущества и недостатки роботизированной трансмиссии для наглядности также представим в виде таблицы. Заодно проведем  сравнительную характеристику между двумя видами трансмиссий.

Преимущества роботизированной коробки передач	Недостатки роботизированной коробки передач
1. Более простая конструкция в отличии от АКПП	1. Рывки при старте и переключении передач (для РКПП с одним сцеплением)
2. Менее дорогие обслуживание и ремонт по сравнению с АКПП	2. Необходимость перевода рычага в нейтральное положение при длительной остановке и откат автомобиля на подъеме
3. Лучшая топливная экономичность	3. Непредсказуемость поведения роботизированной коробки передач в тяжелых дорожных условиях
4. Более высокий КПД	4. Эффект “задумчивости” при переключении передач

Классический селектор роботизированной КПП

Итак, робот – это скорее разновидность АКПП или МКПП? Зачастую его приравнивают к модифицированному автомату. На самом деле, в основе робота лежит механическая трансмиссия, завоевавшая это право своей простотой и надежностью. По сути, роботизированная КПП – это та же механика с дополнительными устройствами, отвечающими за переключение передач и управление сцеплением. Т.е. водитель от этих обязанностей освобожден.

Роботизированная коробка встречается как в легковых автомобилях, так и в автомобилях грузовых, а также автобусах, а в 2007 году робот был представлен даже на спортивном мотоцикле.

Производитель	Название	Производитель	Название
Renault	Quickshift	Toyota	MultiMode
Peugeout	2-Tronic	Honda	i-Shift
Mitsubishi	Allshift	Audi	R-Tronic
Opel	Easytronic	BMW	SMG
Ford	Durashift/Powershift	Volkswagen	DSG
Fiat	Dualogic	Volvo	Powershift
Alfa Romeo	Selespeed

Схема работы РКПП

Изначально коробка-робот создавалась для того, чтобы объединить в себе все достоинства коробки-автомат и механической трансмиссии. В первую очередь, сюда относятся комфорт АКПП и надежность с экономичностью механики. Для того, чтобы определить, удалась ли задумка разработчикам, сравним по основным параметрам робота с АКПП и робота с механической трансмиссией.

Робот и автомат

Сравнительную  характеристику между двумя коробками передач представим в виде таблицы. За основу сравнения возьмем ряд параметров.

Параметр	Робот	Автомат
Конструкция устройства	Проще	Сложнее
Эксплуатация и ремонт	Дешевле	Дороже
Потребление масла и топлива	Меньше	Больше
Динамика разгона автомобиля	Лучше	Хуже
Вес коробки	Меньше	Больше
КПД	Выше	Ниже
Поведение машины при переключении передач	Рывки, «эффект задумчивости»	Плавное движение без рывков
Возможность отката автомобиля на уклоне	Есть	Нет
Ресурс двигателя и сцепления	Меньше	Больше
Управление автомобилем	Сложнее	Проще
Необходимость переключения рычага в нейтральное положение при остановке	Да	Нет

Итак, что мы имеем: роботизированная КПП более экономична по всем параметрам, но в плане комфорта для водителя все же выигрывает автомат. Таким образом, главное достоинство автоматической коробки передач (комфорт при движении) робот не перенял, по крайней мере, рассматриваемая нами коробка с одним сцеплением.

Посмотрим, как обстоят дела у механики и перенял ли  робот все ее достоинства.

Теперь сравним робот с МКПП.

Параметр	Робот	МКПП
Стоимость коробки и ее обслуживание	Дороже	Дешевле
Рывки при переключении передач	Меньше	Больше
Расход топлива	Чуть меньше	Чуть больше
Ресурс сцепления (зависит от конкретной модели)	Больше	Меньше
Надежность	Меньше	Больше
Комфорт	Больше	Меньше
Конструкция	Сложнее	Проще

Какой вывод можно сделать здесь? Робот комфортнее механики, чуть экономичнее, но стоимость самой коробки выйдет дороже. МКПП все-таки остается надежнее робота. Конечно, автомат здесь уступает роботу, но, с другой стороны, еще неизвестно, как поведет себя роботизированная трансмиссия в тяжелых дорожных условиях – чего нельзя сказать о механике.

Роботизированной КПП считается механическая коробка переключения передач с автоматическим электронным блоком управления. От «механики» она наследует надежность и экономичность, а за счет автоматизации управления получает повышенный комфорт и плавность движения. Электронный блок управления считывает сигналы входных датчиков о состоянии автомобиля, скорости вращения вала, положении вилок и селектора и с помощью электрических или гидравлических сервоприводов (в зависимости от модели) посылает команду исполнительным механизмам о переключении передач.

В роботизированных КПП осуществлена функция как автоматического, так и ручного управления. В автоматическом режиме переключением передач заведует электронный блок управления. В ручном режиме, который проще всего обозначить словом «типтроник», водитель самостоятельно выбирает ограничение на переключение передач автоматом и вручную регулирует селектор.

Коробки-роботы имеют уже двадцатилетнюю историю и на протяжении всего этого времени они неизменно эволюционировали в сторону постоянного усложнения конструкции. Современные коробки-роботы можно обнаружить в самых разных автомобилях – от бюджетной Scoda Octavia до суперспортивного «монстра» Lamborghini Aventador. Все это, конечно, очень разные по своей конструкции и цене трансмиссии, но принцип работы у них остается единым.

И если в случае с премиальным спорткаром вы приобретаете и право на абсолютную надежность, то в бюджетных автомобилях среднего класса «роботы» несли в себе весомый ряд как плюсов, так и минусов.

Роботизированные КПП были созданы с идеей повышенного комфорта и экономичности и включали в себя ряд преимуществ «механики» и классических «автоматов»:

• По надежности «роботы» превосходят как вариаторы, так и гидротрансформаторные АКПП, ведь в их конструкции находится проверенная годами механическая КПП — система, которая знакома каждому водителю и механику.
• Роботизированные КПП позволяют серьезно экономить на топливе, в сравнении не только с «автоматами», но и подчас с «механикой». В некоторых случаях автомобили с «роботом» показывают экономию в 30% по сравнению с таким же автомобилем с установленной гидротрансформаторной АКПП.
• «Робот» требует меньшего кочества масла в сравнении с вариатором. От 3 до 5 литров против 7 литров у вариаторов. Это тоже значительный повод для экономии.
• Число передач может варьироваться от классической шестиступенчатой «механики» до 7-8 скоростей для агрегатов от Audi и BMW. Не так давно концерн Volkswagen анонсировал появление своей роботизированной КПП DSG с десятью передачами.
• Так как в основе «робота» лежит механическая КПП, то и ремонт механической части может осуществляться в условиях почти любого автосервиса. Для автомастера не станет сложностью замена и ремонт деталей коробки «робота».
• Ресурс сцепления за счет автоматизации переключения передач повышен на 30-50% в сравнении с «механикой». Электронный блок управления со встроенными алгоритмами переключения передач имеют свою «защиту от дурака» и тем самым не позволяет изнашиваться сцеплению из-за неопытности водителя.
• Возможность управления в ручном режиме в условиях города и постоянных пробок является существенным преимуществом, не позволяя изнашивать коробку сверх меры.
• Переключение передач со скоростью в 0,2 секунды для преселективных роботизированных коробок это норма. Такую скорость не продемонстрирует ни «автомат», н средний водитель на «механике».

Это было все, что касается плюсов. Теперь поговорим о минусах, которых тоже не мало и во многом именно они определяют конечный выбор автовладельца.

• Электронный блок управления – узел очень капризный, боящийся любых излишних нагрузок и, уж тем более, незапланированных модификаций. Чип-тюнинг и перепрошивка ЭБУ в неопытных руках может означать конец для всего сцепления. Как правило, водители не рискуют такими действиями, пока автомобиль находится на официальном гарантийном обслуживании. В целом же блоки управления роботизированных КПП поддаются любым модификациям, но только в опытных руках и за хорошие деньги.
• Блок управления по-прежнему является больным местом КПП. При неудачной, даже официальной прошивке, возможны сбои в программе ЭБУ, которые приводят к торможению всего сцепления и провалу передач.
• Ручной режим становится как и плюсом, так и минусом. В условиях загруженного трафика и пересеченной местности он становится вынужденной необходимостью, даже для неопытных водителей.
• Роботизированные КПП требуют определенных правил эксплуатации, в том числе и в управлении педалями газа и тормоза. Как правило, «роботы» не любят вдавливания газа до упора и, наоборот, легкого нажима на тормоз.
• При управлении автомобилем с «роботом» следует все время наблюдать за температурой сцепления – перегрев резко снижает износостойкость коробки и ведет к преждевременному ремонту. Поэтому буксование или «лаунч» могут стать для роботизированной КПП последним смертельным номером.

Перед покупкой автомобиля с роботизированной КПП прежде всего стоит задуматься, нужен вам такой вариант трансмиссии или нет.

Если это бюджетный автомобиль, то следует учитывать, что в условиях тяжелого трафика или плохих дорог в зависимости от региона страны классическая «механика» – вариант более предпочтительный и по износостойкости, и по экономичности средств на ремонт. Если вы все-таки жаждете комфорта и экологичности от вашего автомобиля, следует смотреть в сторону машин с преселективной роботизрованной КПП.

Роботизированная коробка передач как усовершенствование «механики» и альтернатива «автомату»

Особенности управления

Некоторые режимы работы РКПП получила от автоматической коробки, а именно:

• «N» — нейтраль. Режим, при котором крутящий момент на колеса от КПП не передается. То есть двигатель работает, на коробку передается вращение, но из-за положения шестерен на колеса оно не передается. Используется при длительной стоянке авто, перед началом движения, после остановки;
• «R» — движение задним ходом. Здесь все просто, водитель переводит селектор в это положение и авто движется назад.

Другие же режимы роботизированной коробки имеют свое обозначение:

• «А/М» или «Е/М» — движение вперед. Этот режим соответствует режиму «D» автоматической коробки, то есть автомобиль движется вперед, а КПП производит переключение передач. В режиме «М» выполняется ручное управление. Переводом селектора в определенный паз выбирается необходимый режим;
• « », «-» — переключатель передач. Кратковременные переводы селектора в сторону « » или «-» обеспечивают переключение передачи при ручном режиме управления «М».

Требуется ли прогрев коробки?

Вроде все просто, и ничего сложного в управлении такой коробки нет – достаточно перевести селектор в нужное положение, и начать движение. И все же следует знать, как управлять коробкой робот, чтобы она работала без проблем.

Начнем с интересного вопроса – нужно ли прогревать КПП перед началом движения зимой? Для автоматической коробки в зимний период прогрев обязателен и выполняется он кратковременным переводом селектора во все положения.

Роботизированная коробка, по сути, механическая и не требует прогрева. И все же зимой перед началом движения прогреть РКПП следует, хотя это не совсем прогрев. Во время стоянки масло в коробке стекает вниз и из-за мороза загустевает. Поэтому рекомендуется зимой после запуска мотора дать время, чтобы масло скорее не прогрелось, а просто растеклось по элементам коробки, снижая между ними трение.

Начало движения на подъем, его преодоление, спуск

Многие автомобили с РКПП не оборудованы системой помощи старта на подъем, поэтому правильно начинать движение нужно научиться самому водителю. При старте на подъем с роботизированной коробкой необходимо поступать, как и с «механикой». Для начала движения селектор переводится в режим «А», плавно нажимается акселератор и одновременно авто снимается с ручника.

При начале движения на подъем в зимний период лучше использовать ручной режим, при этом устанавливать первую передачу. Сильно газовать не стоит, чтобы не было пробуксовки колес.

При движении на подъем при выбранном автоматическом режиме коробка самостоятельно начнет переходить на пониженные передачи, что является вполне логичным, ведь при повышенных оборотах преодолеть подъем легче. Такая КПП оснащена гироскопом, который определяет положение автомобиля, и если датчик показывает подъем, то коробка буде работать соответственно.

При спуске же никаких действий от водителя не требуется. Достаточно перевести селектор в положение «А», и снять ручник. При этом авто будет производить торможение мотором.

Остановка, парковка

И третий немаловажный вопрос – правильность парковки и остановки. После полной остановки авто, селектор необходимо перевести в нейтраль «N», поставить на ручник и после заглушить двигатель. При кратковременных остановках перевод селектора в нейтраль необязателен, вполне можно оставаться и на режиме «А».

Другие режимы

Робот и автомат

Это основные правила, как управлять роботизированной коробкой. Но есть и другие особенности, к примеру, некоторые РКПП имеют дополненные режимы – спорт и зимний, так называемая «снежинка».

«Снежинка» направлена на то, чтобы как можно плавнее и без пробуксовок начать движение на обледенелой дороге. Все что она делает, это обеспечивает начало движения сразу со второй передачи и более плавные переходы на повышенные передачи.

Режим «спорт» производит переход на повышенные передачи при больших оборотах, чем в обычном режиме. Это позволяет быстрее ускоряться. То есть, если при обычном режиме переход на 2 передачу выполнялся, к примеру, при 2500 об/мин, то в режиме «спорт» этот переход будет осуществляться при 3000 об/мин.

Теперь о возможности перехода из автоматического режима в ручной и обратно во время движения. Роботизированная коробка без проблем позволяет это делать. Также позволяется самостоятельно понижать или повышать передачу для изменения скорости движения. Но стоит учитывать, что полностью управление коробкой электронный блок не передаст, он будет постоянно контролировать работу.

Поэтому если водителю вздумается перейти, к примеру, на две передачи вниз, то электронный блок сделать это даст, но при этом проконтролирует обороты двигателя и если они не будут соответствовать выбранной передачи, электроника самостоятельно выполнит переход на допустимую передачу – сработает так называемая «защита от дурака».

Здесь все просто – электронный блок запрограммирован так, что каждой передаче соответствует определенный диапазон оборотов двигателя. И если выбранная вручную передача соответствует своему диапазону, то коробка выполнит переключение, а если нет – включит необходимую скорость.

Полезные советы

Напоследок некоторые рекомендации по эксплуатации и обслуживанию роботизированной коробки.

Такая коробка «не терпит» резких нажатий на педаль газа, поэтому лучше осуществлять движение в спокойном режиме. Даже при необходимости ускориться — лучше жать на акселератор плавно, при этом стоит перейти в ручной режим. А при торможении следует наоборот – переходить в автоматический режим.

Особенностью РКПП является наличие небольших толчков при переключении передач. От них можно избавиться достаточно просто – при переключении передач сбрасывать обороты двигателя, то есть действовать по аналогии с обычной механической коробкой.

Наличие ручного режима позволяет даже выполнять выезд «враскачку» в случае, если авто застряло в сугробе. Но при этом на пользу КПП это не пойдет, так как буксовать на РКПП не рекомендуется, это может привести к декалибровке исполнительных механизмов. Поэтому застрявшее авто все же лучше извлекать с привлечением сторонней помощи.

Обязательно при каждом ТО делать инициализацию и проводить диагностику состояния РКПП, что позволит устранить все неисправности коробки еще на раннем этапе.

Есть и другие мелкие особенности таких коробок, которые зависят от изготовителя. Ими лучше сразу поинтересоваться, чтобы в дальнейшем не возникло недоразумений с эксплуатацией роботизированной коробки.

Как правило, водители, которые ранее эксплуатировали автомобили с классической АКПП, отмечают определенные особенности и отличия простых роботизированных коробок с одним сцеплением.

Данная коробка (однодисковый робот), может «затягивать» включение передач, отличается «задумчивостью» при понижении или повышении передачи и т.п. Также РКПП может работать не совсем корректно при резких нажатиях на акселератор и больше подходит для спокойной езды.

Чтобы резко ускориться, оптимально перейти в ручной режим, а также нажимать на газ плавно, чтобы минимизировать задержки и провалы. Что касается торможения двигателем, данный эффект вполне приемлемо реализован в автоматическом режиме.

Также для РКПП характерны легкие толчки при переключении передач. Все дело в том, что толчок появляется в момент, когда сцепление «смыкается». Избежать таких толчков можно, интуитивно угадывая, когда электроника инициирует переключения, и немного сбрасывая газ перед таким переключением.

Шестерни внутри запястья промышленного робота

С механической точки зрения, запястье — это три последних соединения механизма робота (для шестиосного робота: J4 / J5 / J6). Больше механизмов — самая интересная часть манипулятора робота. Мне всегда интересно посмотреть, как эта часть робота устроена в разных типах рук. К счастью, у нас есть YouTube, так что можно заглянуть под обложку, не разбирая робота самостоятельно 🙂 Вот краткий список моих любимых видео, показывающих разные решения.

Шестерни Fanuc M-10iA пятой и шестой оси погружены в масло

Проверьте лучшее Книга по промышленным роботам

«Все, что вам нужно знать о робототехнике от новичка до эксперта!»

«Такие термины, как «Кинематика» и «Прямая/обратная кинематика», кажутся сложными, хотя в этой книге они описаны таким образом, чтобы их мог понять ребенок».

«Настоятельно рекомендуется».

Узнать больше ➡️

Купить прямо сейчас на Amazon!

KUKAKUKA — производитель промышленных роботов и решений для автоматизации производства. Корпорация KUKA Robotics Corporation имеет 25 дочерних компаний по всему миру, в основном дочерние компании по продажам и обслуживанию, в том числе в Соединенных Штатах,… Подробнее Запястье промышленного робота KR500
Запястье мотоциклиста со скрытыми двумя серводвигателями внутри корпуса

Как видите, механизм запястья робота может быть действительно сложный. Еще одна интересная вещь внутри манипулятора — это редукторы для осей A1-A3. Сегодня все используют гармонические редукторы, которые представляют собой довольно сложный механизм. Ниже видео, объясняющее, как они работают.

Помните, что для бесперебойной, безотказной работы робота необходимо подумать о правильной смазке. Всегда используйте масла и шестерни, рекомендованные вашим поставщиком роботов. Внимательно прочитайте руководство по техническому обслуживанию, оно может быть разным для каждой оси!

Как создаются промышленные роботы? Руководство по компонентам и движению манипуляторов роботов| XYZ

22.05.2018

Одинаковая ли структура роботов и людей?

Роботы и люди имеют общие черты. Люди и механические роботы — какими бы противоположными они ни казались, на самом деле они имеют одну и ту же базовую структуру звеньев (костей) и суставов. Основной скелет промышленных роботов, состоящий в основном из манипуляторов, представляет собой комбинацию звеньев и соединений. По отношению к человеческому телу части, которые могут свободно сгибаться и двигаться, такие как локоть и плечо, являются суставами, а кости, соединяющие эти суставы, эквивалентны звеньям робота. Принцип движения суставов и передачи энергии через звенья является общим как для людей, так и для роботов.

Локоть и плечо человека — это суставы, а соединяющие их кости — звенья.

Роботы можно условно разделить на два типа в зависимости от того, как устроены их соединения: 1) последовательное соединение и 2) параллельное соединение. Человеческая рука классифицируется как последовательное звено, поскольку ее суставы — плечо, рука и запястье — расположены последовательно.

Промышленные роботы подразделяются на несколько категорий, таких как вертикальный шарнирный тип и горизонтальный шарнирный тип (манипулятор робота с селективной податливостью SCARA), в зависимости от движений суставов и конструкции. Дополнительную информацию см. в статье ниже.

Какие виды промышленных роботов существуют? Руководство по характеристикам основных 6 типов

В этой статье будет объяснено движение и внутреннее устройство промышленных роботов.

Сравнение движений робота и человека

Теперь давайте в качестве примера рассмотрим движение вертикального сочлененного типа, имеющего ту же механическую структуру, что и человеческая рука.

Вертикально-шарнирный робот представляет собой промышленный робот со структурой последовательной связи. Обычно он состоит из шести суставов (6 осей).

На следующем рисунке показано сравнение движения робота и человека.

Оси с 1-й по 3-ю — это талия и рука, а оси с 4-й по 6-ю — от запястья до кончиков пальцев. Первые три оси переносят запястье в определенное положение, а следующие три оси свободно перемещают запястье. Эта 6-осевая конструкция позволяет роботам свободно двигаться, как и людям.

Давайте проверим реальные движения на видео.

Все оси, с первой по шестую, двигаются как человек.

Что нужно для движения суставов?

Далее давайте подробно рассмотрим внутреннюю структуру промышленных роботов.

На приведенном ниже рисунке показана конструкция универсального робота малой и средней полезной нагрузки серии R от Kawasaki Heavy Industries или Kawasaki. Эта серия R используется в широком диапазоне областей, таких как сборка электронных устройств и дуговая сварка. Поскольку кабели и жгуты могут быть встроены внутрь манипулятора, можно избежать помех периферийному оборудованию, и робот может работать в небольшом пространстве. Его отличительной чертой является быстрая работа, которая может соответствовать проворным движениям.

На этом рисунке видно, что робот состоит из множества разных частей. Среди этих частей четыре особенно важные: привод, редуктор, энкодер и трансмиссия, каждая из которых будет объяснена отдельно.

Привод

Привод — это компонент, функционирующий как шарнир робота, который позволяет роботу перемещать руку вверх и вниз или вращаться, а также преобразовывать энергию в механические движения. Может быть трудно понять эту концепцию, но подумайте о двигателях в качестве примера. Точки, отмеченные красными кружками на рисунке ниже, являются положением двигателей серии R.

Однако, если это простой двигатель, такой как те, которые используются в комплектах пластиковых моделей, невозможно выполнить точную операцию, которая требует точных движений и точности, например, 0,01 мм. Поэтому для промышленных роботов используется высокофункциональный двигатель, называемый серводвигателем, который может управлять положением и скоростью.

Наиболее распространенным источником энергии для силовых приводов является электричество, но также может использоваться гидравлическая и пневматическая энергия. Некоторые приводы с гидравлическим приводом уникальны тем, что они могут генерировать большую мощность и устойчивы к ударам.

Редуктор

Редуктор — это устройство для увеличения мощности двигателя. Один только двигатель ограничен по мощности, которую он может выдавать. Для получения большой мощности двигатели в основном используются в сочетании с этим редуктором. Области, обведенные синим цветом на следующем рисунке, представляют собой редукторы.

Если объединить зубчатые колеса с разным количеством передач и уменьшить скорость вращения двигателя в 10 раз, мощность двигателя увеличится в 10 раз. Это тот же принцип, что и в велосипедной трансмиссии. Велосипеды имеют разные по размеру шестерни на переднем и заднем колесе. Как правило, трансмиссия используется для переключения передач заднего колеса. Когда выбрана большая передача и количество оборотов колеса сведено к минимуму, крутить педали становится легче за счет скорости, но даже ехать вверх по крутым склонам становится намного легче. Другими словами, выходная мощность может быть увеличена.

Энкодер

Энкодер — это устройство, которое указывает положение (угол) вращающегося вала двигателя. Имея энкодер, он может предоставить осязаемые данные о том, в каком направлении и сколько движется робот. У обычных оптических энкодеров диск прикреплен к вращающемуся валу двигателя. Диск имеет прорези через равные промежутки времени для пропускания света, а по обеим сторонам диска расположены светоизлучающие диоды (СИД) и светоприемные элементы (фотодиоды) для различения интенсивности света (светлый и темный).

Когда двигатель вращается, свет либо проходит через щели, либо блокируется, поэтому угол поворота и скорость можно определить, считывая сигналы. Это позволяет серводвигателям точно контролировать позиционирование и скорость.

Трансмиссия

Трансмиссия — это компонент, передающий мощность, генерируемую исполнительными механизмами и редукторами. Трансмиссия также способна изменять направление и величину мощности. Как и прежде, рассматривая велосипед в качестве примера, цепь, соединяющая кривошип с задним колесом, является трансмиссией. Велосипеды приводятся в движение, принимая вращательное движение от педалей и передавая его на заднее колесо с помощью трансмиссии.

Эта идея также применима к конструкции робота. Двигатель, используемый в роботах, обычно размещается рядом с суставами, но его также можно разместить вдали от суставов с помощью передаточных механизмов, таких как ремни и шестерни. Например, в запястье роботов серии R, поскольку двигатель может быть установлен на локтевой части руки с помощью проводящего механизма, возможно компактное запястье.

Добавление функций с помощью сменного концевого зажима

Люди могут выполнять различные задачи с помощью инструментов. В случае с промышленными роботами замена устройства, прикрепленного к их запястью, делает роботов очень универсальными и позволяет им выполнять различные работы. Это устройство называется «концевой эффектор», и существует множество готовых к использованию устройств, включая руки для подъема предметов, вакуумные (всасывающие) типы, а также инструменты для сварки и покраски. Робот может выполнять очень широкий спектр работ, сочетая гибкое движение, реализуемое валами роботов, и специальные концевые эффекторы.

В этой статье была подробно описана базовая структура промышленных роботов, и из нее мы узнали о компонентах, из которых построена конструкция, — где они расположены и какую роль играют.