Коробка робот принцип работы: Роботизированная коробка переключения передач (РКПП): особенности и специфика устройства

alexxlab

Содержание

Принцип работы коробки робот

Скорее всего, что третья педаль в легковых автомобилях скоро станет экзотикой. С таким темпом развития трансмиссионной автоматики, скоро нечем будет тренировать левую ногу, а автомобили с ручной механической коробкой передач станут анахронизмом. Или все же не до конца еще автоматические системы заменили человека в управлении трансмиссией? На примере роботизированной коробки передач постараемся выяснить, какие перспективы у автоматических трансмиссий.

Содержание:

  1. Коробка передач робот, что это такое
  2. Плюсы и минусы роботизированной КПП
  3. Виды приводов и как ими пользоваться
  4. Коробка DSG, прощай, педаль сцепления

Коробка передач робот, что это такое

Коробка-робот, роботизированная коробка передач, появилась немного позже гидромеханического автомата, но стала активно использоваться только сейчас. Робот представляет собой обычную механическую коробку передач, правда, переключением их и выключением сцепления занимается исключительно автоматика.

Если разобраться в логике переключения передач, то станет понятен принцип работы коробки робот. Водитель, управляющий автомобилем с механической трансмиссией, самостоятельно решает когда и какую передачу лучше включить, ориентируясь на условия передвижения и состояние дорожного покрытия. То есть человек формирует вводные данные для коробки передач и сам их исполняет. КПП остается просто проделать механическую работу по перемещению втулок и шестерней на валах коробки.

Плюсы и минусы роботизированной КПП

Преимущества роботизированной КПП в том, что она может умело сочетать конструктивную простоту механической коробки и удобство использования гидромеханического автомата. Но и это не все. Как правило, роботизированная КПП значительно дешевле автоматической коробки с классической конструкцией. Именно поэтому роботы стали появляться не только в автомобилях премиум-сегмента, но даже в бюджетных дешевых автомобилях.

Из представленных на рынке роботизированных трансмиссий существует несколько разновидностей, непринципиально отличающихся друг от друга. Общее у них одно — автоматическое управление сцеплением и автоматизированное переключение передач. В паре со всеми роботами производители применяют так называемое двойное сцепление.

Это по сути обычное фрикционное сцепление, но двойное. Применение такой конструкции позволяет передавать крутящий момент на ведущие колеса без разрыва потока мощности, что очень важно, если ставить во главу угла динамические показатели автомобиля. Сцепление может быть сухим, по аналогии с обычным сцеплением, или мокрым, работающим в масляной ванне. Такое сцепление применяется в основном в роботизированных трансмиссиях DSG концерном Фольксваген.

Виды приводов и как ими пользоваться

Мы добрались до самой сути конструкции роботизированной трансмиссии, а именно, системы привода сцепления и механизма переключения передач. Систем может быть пока только две:

  1.  Гидравлический привод. Он работает при помощи гидроцилиндров с электрическим управлением. Это значит, что для корректной работы системы привода необходимо постоянно поддерживать давление в гидравлической системе, а это, естественно, потеря энергии на привод дополнительного насоса. Однако скорость срабатывания гидравлических роботов просто потрясающая. На некоторых моделях спортивных автомобилей скорость срабатывания может достигать 0,06 секунды.
  2.  Электрический привод. Этот тип привода более медлительный, но более простой и самый недорогой. Именно поэтому его применяют чаще всего в недорогих машинах. Работает электропривод при помощи сервомеханизмов, а это определяет невысокую скорость переключения передач, но зато потребление энергии ДВС у такого привода гораздо меньше.

Единственной проблемой роботизированной трансмиссии до появления двойного сцепления считалась неинформативность сцепления. Когда человек самостоятельно управляет сцеплением, он чувствует момент смыкания дисков и может контролировать процесс так, чтобы переключение прошло плавно и мягко. Также при переключении на скорости могли присутствовать провалы.

Коробка DSG, прощай, педаль сцепления

С появлением немецкого робота DSG в 80-х годах ХХ века, эти проблемы начали потихоньку рассасываться. Основная идея этой коробки в том, что переключение происходит без разрыва потока мощности и с очень высокой скоростью. Принцип действия этой схемы прост, как первое колесо. Для устранения провалов при переключении достаточно было применить два сцепления.

Условно КПП делится на две группы передач — четную и нечетную. Когда включается первая передача и начинается движение, шестерни второй передачи уже вошли в зацепление и ждут, пока электроника или человек подадут сигнал на переключение. Поскольку у каждой группы передач есть свое сцепление, то перебросить крутящий момент с одного фрикционного диска на другой в сто раз проще, чем в реальном времени переключать шестерни.

Поскольку шестерни уже введены в зацепление, то по команде ЭБУ или водителя, сцепление моментально отключает первую передачу и включает вторую, в тем временем, третья передача уже входит в зацепление и ждет момента, пока сцепление не перебросит момент на следующую, уже заранее заготовленную, передачу.

Следовательно разница между роботом и автоматом — радикальная. Робот — это та же механика, но с автоматизированным включением сцепления и переключением передач, а автомат работает при помощи гидромеханической муфты. Но по цене АКПП пока что выше роботизированных трансмиссий, поэтому в ближайшем будущем есть все перспективы забыть как выглядит педаль сцепления. Плавных всем переключений и ровных дорог!

Читайте также Принцип работы механической коробки передач

Читайте также:

Коробка робот РКПП — отзывы, минусы, принцип работы

Для того, чтобы понять принцип работы роботизированной КПП, необходимо вспомнить, как устроена и функционирует обычная механическая коробка передач. В обзоре — принцип работы коробки робот, минусы и особенности эксплуатации автомобилей с РКПП.

Итак, базируется традиционная МКПП на двух валах, один из которых ведущий, или первичный, а второй – ведомый (вторичный). От двигателя с помощью механизма сцепления происходит передача крутящего момента на ведущий вал. Далее момент преобразуется и с ведомого вала поступает на управляемые колеса. На обоих валах есть шестерни, которые попарно находятся в зацеплении, только на ведущем валу они закреплены плотно, а на ведомом могут вращаться свободно. В нейтральном положении все шестерни вторичного вала свободно прокручиваются на нем, то есть передачи крутящего момента на колеса не происходит.

Чтобы включить передачу, водитель сначала выжимает педаль сцепления. В это время происходит отсоединение первичного вала от двигателя. Далее, при движении рычага коробки передач через систему тяг на ведомом валу начинают перемещаться специальные синхронизаторы. Приблизившись ко вторичной шестерне нужной передачи, муфта синхронизатора жестко фиксирует ее на валу. Когда сцепление включено, крутящий момент определенной величины передается на вторичный вал, от которого потом идет дальше, на главную передачу и на ведущие колеса. Часто для того, чтобы сократить длину коробки, ведомый вал разделяют на две части, между которыми и распределяют все ведомые шестерни.

Роботизированная коробка передач работает по такому же принципу. Особенность принципа работы РКПП только в том, что включение и выключение сцепления, а также выбор и переключение нужной передачи осуществляют специальные актуаторы (сервоприводы). Наиболее распространены электрические шаговые моторы, имеющие редуктор и исполнительный механизм. Но бывают коробки, оборудованные гидравлическими актуаторами.
Управление актуатором осуществляется с помощью электронного блока. После дачи команды на включение или смену передачи, первый актуатор выжимает сцепление, а второй переставляет синхронизаторы на нужную передачу. После этого сцепление плавно отпускается первым актуатором. Как видно, в салоне автомобиля с коробкой роботом даже не нужна педаль сцепления – система делает все сама. При этом команда на переключение передачи может даваться как автоматически (с помощью компьютера, самостоятельно определяющего нужный момент по показаниям приборов и датчиков), так и вручную (водителем при помощи специального селектора или рычага).

Главный минус роботизированной коробки передач в том, что нет обратной связи в сцеплении. Особенность коробки робот заключается в том, как ездить с ее помощью. Управляя обычной механикой, человек способен чувствовать скорость и момент, когда нужно переключить передачу, и делает это быстро, и в то же время плавно. Автоматике же приходится, ради избежания рывков, надолго разъединять передаваемый от двигателя к колесам поток мощности, что вызывает определенные «провалы» при разгоне. Единственным эффективным решением такой проблемы может стать сокращение отрезков времени при переключениях, но это приведет к значительному увеличению стоимости всей системы.

В этом плане переломным решением стало появление в 80-х коробки передач, имеющей два сцепления DCT, что расшифровывается как dual clutch transmission. Принципы, на которых она функционирует, можно рассмотреть на примере 6-скоростной DSG-трансмиссии от Фольксваген.
Этот концерн стал первым, кто начал массово использовать преселективные коробки на передне- и заднеприводных моделях с поперечно и продольно расположенными двигателями. Обозначение DSG — direct shift gearbox, или коробка прямого включения, уже стало использоваться как нарицательное для обозначения коробок, имеющих два сцепления, хотя это всего лишь бренд.

Такая коробка имеет два ведомых вала с находящимися на них шестернями, а также синхронизаторами, всё, как и у механики VW Golf с 6 ступенями. Однако особенность в том, что и ведущих валов у этой коробки тоже два, вдетых друг в друга как матрешки. Каждый из них имеет соединение с двигателем с помощью своего отдельного многодискового сцепления. На том валу, который находится снаружи, закреплены колеса-шестерни четных передач – второй, четвертой и шестой. Соответственно, на внутреннем – шестерни первой, третьей и пятой, а также задней передачи.

Например, автомобиль начинает движение и разгон. Вначале муфтой синхронизатора блокируется шестерня первой передачи, и она включается. Первое сцепление замыкается, происходит передача крутящего момента через внутренний ведущий вал на колеса, и машина начинает ехать.
Одновременно с активизацией первой передачи система начинает прогнозировать переключение на вторую передачу и блокирует ее шестерню. Поэтому такие коробки и носят название преселективных. Получается, что обе передачи включены одновременно. При этом нет никакого заклинивания, потому что шестерня второй передачи расположена на наружном валу, а его сцепление пока выключено.
Когда разгон уже увеличен и система будет повышать передачу, выключается первое сцепление и вместе с тем происходит смыкание второго. Теперь крутящий момент уже передается через наружный ведущий вал и пару второй передачи. В это же время на том валу, что внутри, выбирается третья передача, и так далее.
Когда автомобилю нужно замедлиться, то все это происходит наоборот. При этом все переходы происходят очень быстро и без разрывов мощности. Переключение передач коробки VW Golf происходит всего за 8 миллисекунд. Даже на Ferrari Enzo для этого требуется 150 мс!

Итак, коробки передач с двумя сцеплениями гораздо более экономичны и работают оперативнее, чем механика. Основной минус РКПП – их высокая цена. Еще недостатком можно считать то, что они не способны к передаче большой величины крутящего момента. Но эта проблема была решена, когда появились DSG от компании Ricardo в мощной, быстрой и дорогой модели Bugatti Veyron.

На сегодняшний день роботизированные коробки передач (DCT-коробки) есть не только у моделей Volkswagen, но также у новых моделей Тойота, Пежо, Ситроен, Опель, Форд, БМВ, Фиат, Митсубиси. Преселективные трансмиссии начали использовать даже в Porsche, а уж специалисты этого концерна точно знают толк в качественных технологиях. По прогнозам многих аналитиков, в недалеком будущем трансмиссии DCT и вариаторы станут самыми востребованными, а педаль сцепления вообще исчезнет, потому что человек всегда стремится пользоваться тем, что ему наиболее удобно.

Роботизированная коробка передач — плюсы и минусы

Покупатели при выборе автомобиля большое значение уделяют коробке передач, помимо других его характеристик. Естественно желание людей — ездить с комфортом.

В последнее время современные технологии представляют вниманию новые способы управления автомобилем. На смену механики приходит автоматика. Одним из новшеств является роботизированная коробка переключения передач.

Что это такое и как работает?

Роботизированной коробкой передач считается механическая КП, которая имеет автоматизированные функции управления сцеплением и переключением передач. По другому ее называют коробка-робот. Такие коробки имеют электрический или гидравлический привод сцепления и передач. Зависит от конкретного производителя.

Стоит для начала разобраться, как работает роботизированная коробка передач. Принцип её работы такой же, как у механической. Различие в том, что работой сцепления и выбором передач занимаются сервоприводы (актуаторы). В составе которых находится электромотор с редуктором и исполнительный механизм. Также есть и гидравлические актуаторы.

1 — блок управления; 2 — сервопривод сцепления; 3 — сервопривод переключения передач; 4 — датчик частоты вращения первичного вала.

В чем заключаются основные особенности управления роботизированной коробкой передач?

Роботизированная коробка передач имеет свои особенности управления. К основной можно отнести следующий фактор: управление производится путем использования специального блока на электронной основе, который воздействует на два актуатора.

Первый сервопривод отвечает за сцепление, а второй руководит работой синхронизаторов, которые отвечают за включение нужных передач. Этот подход позволяет освободить водителя от нажатия на педаль сцепления. Все функции берет на себя электроника.

Работа умной коробки может осуществляться в:

  • автоматическом;
  • ручном режимах.

При автоматическом, смена передач происходит по команде компьютера, который учитывает многие показатели (обороты двигателя, скорость, данные систем ABS, ESP и других). При ручном режиме, человек с помощью рычага селектора или подрулевых переключателей подает команду на переключение.

Видео: принцип работы сцепления и переключения передач на роботизированной коробке передач.

Плюсы и минусы использования роботизированной коробки передач

Появилась такая возможность управления коробкой передач относительно недавно, но при этом довольно быстро приобрела своих приверженцев. Ведь ездить на роботизированной коробке передач по отзывам некоторых — удобно и комфортно.

Но, использование роботизированной коробки передач имеет свои плюсы и минусы, как и любой другой вариант. Естественно, о них следует знать, при выборе варианта управления. Выявить такие моменты позволили многочисленные тестирования коробки-робота.

Плюсы использования агрегата:

  1. Конструкция этой коробки передач весьма надежна. Основой ее остается механика, которая испытана временем и изучена. Вместе с этим по надежности она превосходит вариаторную и автоматическую системы.
  2. Считается, что использование роботизированной коробки передач способствует экономии топлива. Такая экономия может составлять до 30 процентов.
  3. Коробка робот требует использования меньшего количества масла, достаточно 2-3 литров, тогда как вариатору требуется порядка 7 литров. Все это приводит к большей экономии средств.
  4. Число передач соответствует количеству передач механической коробки.
  5. В основе роботизированной коробки переключения передач та же самая механика. Это дает дополнительную возможность свободного и простого ремонта, который может произвести практически любой автомобильный слесарь. Поэтому проблем с ремонтом не возникнет, по крайней мере, большую часть распространенных поломок можно ликвидировать быстро и качественно в обычной автомастерской.
  6. Ресурс сцепления увеличен почти на 40 процентов, если сравнение производить с механикой. Это весьма существенная разница. Причем дело не только в экономии, но и в повышенной безопасности.
  7. В условиях города, когда возникают постоянные пробки, и на крутых подъемах весьма кстати будет функция ручного переключения передач, которая присутствует в коробке-роботе. Эта функция позволяет вспомнить о обычной механике, по которой многие автовладельцы скучают.

Наряду с достоинствами имеются и недостатки данного вида коробки передач. К ним можно отнести:

  1. Главным недостатком многие автовладельцы считают невозможность перепрограммировать агрегат, с целью увеличить динамику или сэкономить ресурсы. Это также не позволяет подстроить коробку передач под свой стиль езды. Следует привыкнуть к манере работы определенной конструкции, чтобы использовать ее с удобством. Но русские умельцы находят выход из любой ситуации. После срока гарантийного использования автомобиля они просто меняют прошивку в блоке электронного управления.
  2. Скорость переключения передач робота несколько снижена, реакция замедленная. Это связано с некоторыми издержками программирования, как в любом автомате.
  3. При поездке по городу, в условиях пробок и по неровной местности необходимо переключаться на ручное управление. Иначе происходит быстрый износ сцепления и срок эксплуатации роботизированной коробки передач существенно снижается.
  4. В некоторых случаях при переключении передач можно ощутить рывки. Это объясняется тем, что не сбрасывается газ перед моментом переключения. Устранить эту неприятность можно, если нажимать педаль газа не полностью.
  5. На горке зачастую размыкается сцепление — это объясняется его перегревом. Поэтому для подъемов также лучше использовать ручной режим переключения.

Видео: как правильно ездить на роботизированной коробке передач.

Советы по выбору

Прежде чем покупать автомобиль с коробкой-роботом, стоит собрать как можно больше информации по работе конкретной модели. Некоторые из них имеют постоянные, ставшие уже нормой «глюки». Например, «задумчивость» некоторых роботов составляет около 2 секунд¸ то есть переключение передач происходит с определенным опозданием.

К проблемам можно отнести и излишнюю индивидуальность агрегатов. Даже одинаковые роботизированные коробки передач могут существенно отличаться. Такие серьезные отличия «лечатся», как правило, с помощью перепрошивки. Причем не стоит надеяться, что все само пройдет, лучше сразу обратиться к специалисту.

Но не всё так сумрачно. Например, по отзывам о роботизированной коробке передач Лада-Гранты больше половины владельцев этого автомобиля довольны таким вариантом управления. Считая, что с ним машина экономичнее и быстрее.

Видео: на АВТОВАЗе запущено производство LADA Granta с роботизированной КПП (АМТ).

Заключение. Думаю, что будущее все-таки за вариатором, а робот не приживется, к тому же он проигрывает и автомату. А вы, как думаете?!!

Загрузка…

Роботизированная коробка передач (РКПП): устройство, принцип работы, виды

На что только не идут люди, лишь бы не выжимать сцепление! Пожалуй, апогеем сложности стала коробка-автомат, после которой конструкторы поняли, что создали монстра и надо бы что-то попроще. И правда, более простую конструкцию имеет вариатор и даже, как ни странно, роботизированная коробка переключения передач, она же РКПП, РКП, DCT, DSG или «робот».

Как и все автомобильные новинки, первые модели РКПП были не самыми удачными и удобными в работе. Но со временем их конструкция совершенствовалась, так что сегодняшние модификации могут похвастаться и скоростью реакции, и надежностью.

Что же такое роботизированная коробка переключения передач?

Роботизированная коробка переключения передач

Основной принцип действия «коробки-робота» мало чем отличается от классической «механики» (за что ее, кстати, ценят автолюбители). Есть первичный вал, на который идет крутящий момент от двигателя, и вторичный, который передает вращение на главную передачу. И есть сцепление, необходимое для размыкания коробки и двигателя для переключения передач.

Главное отличие состоит в том, что управляет всем этим не водитель, а электроника. Система датчиков и электронный блок управления (ЭБУ) определяет, когда нужно разомкнуть сцепление, какую передачу включить, затем задействует сервомеханизмы (актуаторы) и умная техника срабатывает без участия человека. А значит, педаль сцепления больше не нужна. Ура!

Сервоприводов в коробке два:

  • задача одного размыкать сцепление;
  • второго – перемещать синхронизаторы для включения нужной передачи.

Управляться они могут в ручном режиме (когда водитель управляет сцеплением с помощью селектора РКП или подрулевыми лепестками) или автоматикой, когда вся информация поступает с многочисленных датчиков на ЭБУ, обрабатывается, и в виде команд поступает на блок управления коробкой.

Управление сервоприводами может осуществляться двумя способами:

  1. электромотором;
  2. гидравликой.

Первый однозначно дешевле, проще и надежней, но слегка «тупит» и потому не подходит для крутых спорткаров. Гидравлическая система работает быстрей и четче, но и цена ее выше.

Виды РКПП

В своем развитии «робот» прошел путь от «почти механики» до «автомата», соответственно росла надежность и скорость работы. Первые РКПП практически дублировали конструкцию механической коробки, с поправкой на другой принцип привода механизмов. На смену им пришли роботизированные коробки с двумя сцеплениями, и вот они произвели настоящий переворот во взглядах на этот вид трансмиссии.

РКПП с одним сцеплением

Роботизированная коробка передач с одним сцеплением

Первый опыт, первые ласточки, первые ошибки. Робот с одним сцеплением по своему принципу дублирует механическую коробку передач. Точно так же с помощью сцепления ведущий вал соединяется в коленвалом двигателя, а от него момент вращения передается на ведомый вал через шестерни-синхронизаторы.

Электроника разъединяет сцепление, переключает передачу, и затем плавно включает сцепление. В принципе, всё то же самое, что делает сам водитель. Вот только электроника немного подтормаживает с включением сцепления, из-за чего при разгоне получаются провалы скорости. Не самое приятное ощущение.

Этот вид коробок сегодня устанавливается на бюджетные модификации автомобилей. Он больше подходит для плавного «семейного» вождения и совершенно не годится для любителей рвануть с места на «соточку».

РКПП с двумя сцеплениями

Роботизированная коробка передач с двумя сцеплением

А вот это уже более интересная конструкция, в которой проведена качественная работа над ошибками.
Как сделать так, чтобы не было бесящих секундных провалов? Конструкторы решили эту проблему, установив сразу два первичных вала (то есть оба они связаны с двигателем).

Один вал пустотелый, и в него вставлен второй. Каждый из них управляется отдельным механизмом сцепления. Когда автомобиль трогается с места, включается первая передача на первом валу, при этом второй еще неподвижен, но к нему уже подключена вторая передача. Как только она понадобится, второй вал включается в работу сразу, без задержек. И вторая передача уже на нём включена.

Эта конструкция сегодня пользуется огромным успехом у автоинженеров. Преселективные РКП оказались удобными, надежными и комфортными. Конечно, за такое удовольствие приходится платить, но оно того стоит.

Устройство и принцип работы РКПП с одним сцеплением

Рассматривая устройство простой РКПП, можно всё время повторять фразу «как на механике». Основные конструктивные элементы этой коробки:

  1. Сцепление. Это стандартное, привычное нам механическое сцепление, никакого гидротрансформатора, как у АКПП, никакой жидкости ATF в нём нет;
  2. Первичный (ведущий) вал. На нём жестко закреплены шестерни, которые постоянно вращаются вместе с ним. Сам вал соединен с механизмом сцепления;
  3. Вторичный (ведомый) вал. На нём тоже насажены шестерни (по количеству столько же, сколько на первичном валу), но они не зафиксированы жестко, а могут свободно проворачиваться. Вторичный вал подключен к главной передаче и передает вращение на колёса автомобиля;
  4. Диски синхронизаторов. Их задача – блокировать на ведомом валу нужную шестерню и тем самым включать нужную передачу;
  5. Актуаторы. Это механизмы, отвечающие за включение/отключение сцепления и подключение нужных синхронизаторов. Вот их в механической коробке нет.
Устройство роботизированной коробки передач с одним сцеплением

Принцип работы роботизированной коробки с однодисковым сцеплением тоже не сильно отличается от порядка работы МКПП:

  1. Когда водитель включает передачу, сервопривод отключает сцепление. Первичный вал размыкается с двигателем, чтобы могла включиться передача;
  2. После этого второй сервопривод (актуатор) подключает синхронизатор к нужной шестерне на ведомом валу. Вместо того, чтобы свободно вращаться на валу, шестерня блокируется синхронизатором;
  3. Затем автоматика включает сцепление, шестерня на ведомом валу начинает двигаться синхронно с парной шестерней первичного вала. Зубчатая пара передает момент вращения на ведомый вал.
Работа роботизированной коробки передач с одним сцеплением

Как же приводятся в действие актуаторы? Для этого используется электрический или гидравлический привод.

Электропривод – это обычно шаговый электродвигатель с передаточным механизмом, который включается в нужный момент и на нужное время.

Гидравлический привод приводится в действие электромагнитными клапанами-толкателями, которые через жидкость действуют на сервомеханизмы. За счет того, что используется не только гидравлика, но и электрокомпоненты, второе его название – электрогидравлический привод.

Блок управления получает не только команды от водителя, но и данные с датчиков ABS, ESP, оборотов двигателя и т.д. Однако, какой бы качественной ни была система управления однодисковым сцеплением, провалы при переключении передач всё равно чувствуются. Это не спортивная коробка.

Устройство и принцип работы РКПП с двумя сцеплениями

Устройство роботизированной коробки передач с двумя сцеплениями

Преселективный робот – так называют этот тип РКП. И хоть многое в нём сохранилось от «механики», большая часть компоновки сделана по новому принципу. Основные конструктивные элементы:

  1. Первичный вал (внешний) четных передач. Это пустотелый вал, на котором жестко закреплены шестерни № 2, 4 и 6;
  2. Первичный вал (внутренний) нечетных передач. Он вставлен во внутреннюю полость внешнего вала и несет на себе шестерни № 1, 3, 5, 7 (если есть) и заднего хода;
  3. Два механизма сцепления, каждое для отдельного ведущего вала. Каждое из них управляется отдельно и в любой момент может быть включено или отключено;
  4. Два ведомых (вторичных) вала. На каждом из них установлены шестерни передач, синхронизаторы и по одной шестерне главной передачи;
  5. Гидроблок;
  6. Актуаторы сцепления и переключения передач.

То, как работает коробка с двумя сцеплениями, сильно отличается от первых моделей РКПП:

  1. При включении передачи приводится в действие сцепление: тот ведущий вал, который работал, отключается от двигателя, другой, наоборот, подключается. Если это старт, то включается сцепление вала нечетных передач;
  2. К тому валу, который в данный момент отключен от двигателя, подключается следующая передача ведомого вала. Пока она не задействована, поскольку ведущий вал не вращается, но зацепление уже готово;
  3. При переключении передачи работавший до этого вал выключается от двигателя и подключается сцепление второго. И на нём уже включена нужная передача.

Таким образом, коробка сама готовит ту передачу, которая может понадобиться в следующий момент. Чтобы не было паузы, сцепление срабатывает быстро и четко. Нет паузы на включение-отключение сцепления, нет провалов мощности. Наглядно видно на принцип работы на видео, ниже.

Этот тип коробки назвали преселективным, то есть предварительно выбирающем следующий ход.
В качестве привода используется в основном гидравлика: нет смысла делать такую быструю коробку, и полностью терять от нее эффект на задержки в работе электромотора.

Преселективные коробки бывают с «сухим» и «мокрым» сцеплением. Первый вариант – стандартная конструкция, второй – когда внутри корпуса коробки передач находится трансмиссионная жидкость. «Мокрое» сцепление отлично себя показывает на спортивных состязаниях, поскольку лучше охлаждает и защищает механизм.

Плюсы и минусы роботизированной коробки

Нет, как ни крути, а идеального ничего не бывает. Каждая конструкция имеет свои преимущества и недостатки.

Плюсы РКПП:

  1. В основе лежит проверенная десятилетиями, старая добрая «механика», ресурс которой измеряется десятками тысяч километров. Любимая многими автомобилистами, надежная, живучая, сравнительно недорогая в обслуживании.
  2. Еще про обслуживание. Ремонт РКП с одним сцеплением, в случае поломки, будет на порядок дешевле, чем АКПП или вариатора. Учитывая, что сломаться может абсолютно всё, это серьезный аргумент «за».
  3. Компактные размеры и сравнительно небольшой вес. Это особенно актуально сейчас, когда нужно под капот уместить побольше, а расходных материалов потратить поменьше. Обслуживание «робота» не выльется в большие деньги.
  4. И при компактных размерах – отличные показатели производительности и экономии топлива. Здесь «робот» намного превосходит даже проверенные временем классические коробки автомат.

Есть и минусы:

  1. В старых моделях РКПП, с одним сцеплением, довольно длинные паузы при переключении передач, в некоторых моделях до 2 секунд (!) Ездить на такой и оставаться психически адекватным человеком крайне сложно.
  2. Гидравлический привод всё еще дорого стоит, хоть и убирает проблему «задумчивости» коробки. Для нагнетания давления в приводе используется насос, который приводится в движение от коленвала, что значит потери мощности двигателя на работу насоса.
  3. Коробки с двойным сцеплением, хоть и достаточно надежны, при ремонте влетают в копеечку. Та же замена сцепления обойдется недешево, а ведь могут выйти из строя актуаторы, это еще дороже. И всевозможные проблемы с электроникой не только отберут деньги на ремонт, но и могут потянуть за собой проблемы неадекватной работы и раннего износа коробки.

Заключение

Однако, несмотря на возможные недостатки, у роботизированных коробок передач есть свои поклонники. И надо отметить, с каждым годом использование РКПП растет, ведь для современных людей важна простота использования, комфорт, а для передовых стран – еще и экологичность транспорта. То, что «робот» помогает экономить топливо, может стать решающим аргументом за размещение ее в новых моделях автомобилей с ДВС.

Плюсы и минусы роботизированной коробки передач

Автор: Евгений Живоглядов.
Дата публикации: .
Категория: Автотехника.

С 2015 года ВАЗ заявил, что автомобили серии Priora будут оснащаться роботизированными коробками передач, так же как и многие иномарки. Хоть подобное решение и по сей день не настолько популярно среди отечественных автовладельцев, многие уже оценили преимущества подобных систем. Вес такого «робота» составляет порядка 35 кг, а сам агрегат позволит эксплуатировать машину в более агрессивных условиях с меньшими проблемами. Например, РКПП позволяет запустить мотор при температуре порядка -40 градусов, тогда как автоматическая система (АКПП) справляется с этой задачей только до -25 градусов.

Однако не только эти преимущества требуют внимания. Сегодня производители предлагают намного больше вариантов более оптимальных технических решений. Тем не менее многие приверженцы коробок «автомат» и «механики» отмечают и негативные стороны роботизированных систем. Поэтому стоит подробнее разобраться в принципе работы таких РКПП, их плюсах и минусах.

Что такое РКПП

По сути «робот» представляет собой стандартную механическую коробку передач, в которой отсутствует рычаг КПП и сцепление. Вместо этого в ней установлены сервоприводы (также их называют актуаторами). Благодаря им информация о движении авто (скорости и прочих показателях) преобразуется в цифровой формат, который активирует движение шестерней и валов. Один сервопривод отвечает за включение и отключение сцепления, а другой перемещает шестеренки в самой КПП. Таким образом, отпадает необходимость использования педали сцепления и ручного переключения передач, что значительно облегчает вождение авто.

Однако есть несколько разновидностей таких конструкций. РКПП может быть оснащена:

  • Электроприводом. Такие коробки передач стоят дешевле и могут устанавливаться даже на самые бюджетные авто. В этом случае управление осуществляется за счет электромотора, редуктора и исполнительного механизма. Это приводит к более низкому быстродействию подобных систем.
  • Гидравлической системой. В таких устройствах за переключение передач отвечают цилиндры, которые подталкиваются за счет силы электромагнитных клапанов. Гидравлические «роботы» больше похожи на классический «автомат». Передачи переключаются быстрее, чем в случае с обычным электроприводом. Кроме этого машина едет более плавно, без рывков. РКПП с гидравликой устанавливаются преимущественно на дорогие автомобили.

Так как, роботизированные КПП по своему принципу работы схожи с «коробками автоматами», у многих водителей возникает дилемма касательно того, какое устройство лучше выбрать. В этом вопросе многое зависит от условий эксплуатации и других факторов.

Преимущества и недостатки «автомата»

Если говорить о плюсах автоматических систем, то к ним можно отнести:

  • Более легкое и простое управление.
  • Пониженные нагрузки на двигатель (данное преимущество становится более явным, если сравнивать с МКПП, где для переключения скорости требуется большее количество оборотов мотора).
  • Пониженные нагрузки на ходовую часть авто.

К минусам стоит отнести:

  • Более высокий расход топлива.
  • Плохую динамику разгона (если сравнивать с МКПП).
  • Уменьшенное КПД.
  • Больший расход масла.
  • Медленное переключение передач.
  • Риск скатывания авто, если машина находится на склоне.

Таким образом, «автомат» во многом лучше «механики», однако на пятки АКПП активно наступает роботизированная система.

Преимущества и недостатки «роботов»

Если говорить о плюсах более современных решений, то стоит выделить:

  • Высокую экономичность (в этом плане РКПП не уступает «механике»).
  • Низкое потребление масла и меньшие затраты на обслуживание и ремонт.
  • Быстрое переключение передач.
  • Меньший вес.
  • Повышенную динамику.
  • Большую надежность (так как современная РКПП изготовлена на основе проверенной временем МКПП, такие агрегаты служат дольше «автоматов»).
  • Меньшее пространство, которое система занимает под капотом.
  • Более низкую стоимость производства и ремонта.
  • Меньший расход топлива.

К недостаткам стоит отнести:

  • Слишком резкое переключение передач (водитель каждый раз ощущает небольшой рывок).
  • Задержка при переключении передач во время движения задним ходом.
  • Необходимость установки рычага в нейтральное положение при каждой остановке.
  • Значительное понижение ресурса работы КПП каждый раз, когда происходит пробуксовка.

Данные минусы во многом зависят от модели «робота». Например, в некоторых дешевых моделях задержка между переключением передач может доходить до 2 секунд. Как правило, такие проблемы наблюдаются в устройствах, оснащенных электрическими переключателями. Кроме этого, от системы с электроприводом не приходится ждать адаптивной подстройки в зависимости от стиля вождения авто.

Если же установлена гидравлическая система, то скорость переключения ступеней увеличивается. Однако такие агрегаты не только стоят дороже, но и требуют постоянного удержания тормозной жидкости под давлением. Это приводит к общему понижению мощности самого двигателя. Поэтому рациональнее устанавливать такие системы в машинах «Премиум» класса или более мощных ТС.

Также скорость переключения КПП этого типа во многом зависит от ее разновидности в зависимости от того, сколько сцеплений установлено в «роботе». Например, первые роботы были оборудованы только одним сцеплением. Такие системы, как раз, и создают эффект кивающей головы водителя и пассажиров, из-за того, что машина начинает дергаться при переключении КПП. Однако, если речь идет о более современных преселективных моделях, в которых присутствует два сцепления, то в этом случае провалов тяги удается избежать.

Такие коробки называются DCT (Dual Clutch Transmission). Более современные версии называются DSG (Direct Schalt Getrieb). Они представляют собой шестиступенчатые КПП, разработанные Volkswagen. Благодаря наличию двух валов (один внутри другого) удается значительно сэкономить время переключения передач (не более 8 миллисекунд на реакцию системы) и избежать рывков. Сегодня такие системы встречаются во многих иномарках.

Однако и тут не обошлось без негативных нюансов. Дело в том, что даже если водитель приобретает преселективную модель, то в этом случае управление КПП осуществляется исключительно за счет электрики. Поэтому при езде в сложных условиях (когда ТС часто замедляется и разгоняется) появляется риск перегрева дисков сцепления. Кроме этого, преселективные системы пока что слишком дорогие в ремонте. Хоть механическая основа и отличается высокой надежностью, в случае проблем с прошивкой блока управления может произойти серьезный сбой.

Тем не менее РКПП постоянно совершенствуются. Например, те, кто предпочитает более агрессивную езду, могут приобрести «робот мокрого типа». В этом случае вероятность перегрева сцепления снижается.

В заключении

Исходя из всего вышесказанного становится очевидно, что роботизированные системы являются очень перспективным развитием. Такие КПП обладают большим количеством плюсов и помогают значительно сэкономить на эксплуатации авто. Однако все зависит от условий езды и мощности силового агрегата. Поэтому выбирать такие системы нужно очень внимательно.

принцип работы, устройство, отличия от АКПП, плюсы и минусы

 

Инженеры, работающие в сфере автомобилестроения, постоянно придумывают что-то новое. Инновационные решения помогают производителям выдерживать конкуренцию. Коробка передач — это самый важный элемент в автомобиле. На нее в первую очередь обращают внимания автолюбители. В списке трансмиссий не так давно появился новый вид КП — роботизированная коробка передач. Рассмотрим, как работает коробка робот, какие плюсы и минусы имеет, и чем отличается от других КП.

РКПП — что это?

Роботизированная коробка передач — это агрегат, схожий по своей конструкции с механической коробкой. При этом переключение передач происходит в автоматическом режиме. Почему коробка ассоциируется со словом «робот»? Дело в том, что КП управляет электронное устройство. Входные данные задаются водителем и дорогой. Иными словами, принцип работы роботизированной коробки передач вобрал в себя свойства и механики, и автомата.

Крупные концерны начали производить машины с коробкой «робот» в середине 2000-х годов. По своему внешнему виду РКПП выглядит почти так же как АКПП. В автомобиле отсутствует рычаг переключения передач и педаль сцепления. Агрегатом управлять довольно удобно. По сравнению с автоматикой, он имеет меньшую стоимость. Это не может не радовать и производителей, и покупателей.

Сегодня роботизированная коробка встречается на грузовых авто, в «легковушках» и даже в автобусах. У каждого производителя имеются свои разработки в этой области. В целом «роботы» являются перспективными, поэтому автоконцерны из года в год стараются усовершенствовать их.

Особенности

Роботизированная трансмиссия, если внимательнее ее изучить, выглядит как механическая КП с автоматизированным переключением передач. Эксперты утверждают, что агрегаты через пару десятков лет будут самыми популярными среди остальных коробок.

Приводы переключения скоростей обладают поршневой системой или имеют электромоторчики. Независимо от устройства, они играют одинаковую роль — выжимают сцепление и перемещают синхронизаторы шестеренок.

Гидравлическая система функционирует быстрее, но ее производство обходится дороже. Именно поэтому такой агрегат устанавливают на авто премиум-сегмента. Электронный блок совмещают с блоком ДВС, либо делают его отдельным. Первый тип более целесообразен.

Устройство

Роботизированная трансмиссия состоит из множества деталей. К ним относят узлы актуаторы, рабочий элемент и блок управления. Рассмотрим устройство роботизированной коробки передач по каждому из перечисленных элементов.

Рабочий узел состоит из 4-х валов (2 первичных и 2 вторичных). Они оснащены шестеренками переключения передач. Первая пара валов отвечает за четные передачи, а вторая — за нечетные и задний ход. При этом каждая пара обладает своим сцеплением.

Узлы актуаторы функционируют либо на гидравлике, либо на электрике. Гидравлический вид — это гидроцилиндр, который управляется клапанами электромагнитного типа. Электрический вид, в свою очередь, представляет собой двигатель с редуктором.

Блок управления представлен в виде микропроцессора. С его помощью осуществляется контроль за работой всей РКПП. Внешние датчики передают данные о скорости, количестве оборотов «движка» и давлении масла. ЭБУ соединен с коробкой бортовым компьютером.

Принцип работы

Принцип работы роботизированной коробки происходит 2-мя способами. Автоматический способ управления осуществляется с помощью специального алгоритма. Она задается ЭБУ, основываясь на сигналах датчика.

Что касается полуавтоматического способа, то здесь принцип работы аналогичен переключению передач вручную. Переключение передач (от высшей до низшей и обратно) возникает с помощью рычага селектора.

Режимы работы

Чтобы понять, как работает роботизированная коробка, водителю нужно научиться ею управлять. Выбор режима осуществляется селектором.

Режимы работы РКПП следующие:

 N — нейтральный. Режим включается после остановки, перед началом езды и при долгой стоянке.

 D — движение вперед. Иногда этот режим обозначают как А/М или Е/М. Машина движется вперед на режиме «драйв», при этом скорости переключаются автоматически.

 М — управление ручное. Машина двигается вперед, но водитель переключает скорости вручную, нажимая селектор или подрулевые лепестки.

 R — задний ход. Автомобиль движется назад.

Многие водители знают, что существуют такие режимы как «спортивный» и «зимний». Но не на всех РКПП они присутствуют.

Самые удачные роботизированные коробки

Новые технологии постоянно развиваются. Коробки «робот» имеют на рынке большой спрос. Почему так происходит? Дело в том, что некоторым водителям совершенно не нравится автомат. Они чувствуют запоздание скоростей, что не дает насладиться мощью авто в полной мере.

Именно поэтому многие производители стараются совершенствовать АКПП и МКПП. В результате их работы появилась роботизированная коробка. Приведем список самых удачных КП, выпущенных разными концернами.

DSG

Разработки компании Volkswagen всегда считались инновационными. Сегодня под брендом производятся две коробки, имеющие 6 и 7 ступени переключателя. Первая модель считается более технологичной, чем вторая. Ее устанавливают на премиальные машины.

К преимуществам коробки относят экономичность. Во время переключения передач не возникает посторонних шумов. Дизельный и бензиновый агрегат работают одинаково хорошо. Единственным недостатком DSG считается технологическая сложность. Для обслуживания коробки водителю придется посещать специальные станции. Других недостатков у коробки нет.

Multimode

Коробка Multimode была создана компанией Тойота. Она обладает двумя сцеплениями, поэтому функционирует лучше, чем механика и автомат. Основными преимуществами является экономичность, комфорт и простота.

Данная модель коробки считается универсальной. Она применяется с разными типами двигателя. Однако у РКПП есть ограничения — она несовместима с внедорожниками. Под каждый двигатель настраиваются индивидуальные настройки.

Японский производитель грамотно «настроил» свою продукцию. При любых настройках двигатель работает слаженно и без частых поломок.

Easytronic

Роботизированные технологии впервые начал использовать Опель. Компания выпустила коробки Easytronic. Разработчики считали, что новинка заменит собой автоматические коробки, которыми оснащены автомобили, продаваемые в Европейских странах. Но этого не произошло. Разработанные агрегаты сегодня устанавливаются лишь на Corsa.

Существует ряд нюансов, которые не позволяют ставить РКПП на остальные машины. Во-первых, их технология очень похожа на МКПП. Во-вторых, переключение скоростей возникает резко. В-третьих, отсутствует интеллектуальная система. Таким образом, «робот» не дает водителю ехать так, как хочется.

Преимущества

Разобравшись, как работает роботизированная коробка передач, водители понимают, что это действительно инновационное решение. Например, компания VAG внедряет такие КП на автомобили марок Шкода, Ауди, Порше и т.д. Роботизированной системой также оснащают некоторые модели Форд и Хонды.

По сравнению с другими коробками, роботы имеют следующие плюсы:

 Долговечность — обуславливается наличием уже проверенной конструкцией МКПП.

 Небольшой расход масла — обеспечивается благодаря малыми габаритами трансмиссии.

 Улучшенная динамика — возникает по той же причине, что и небольшой расход рабочей жидкости.

 Показатели сцепления показывают лучшую эффективность.

 Цена робота ниже, чем у автоматических коробок.

Автомобиль, оснащенный РКПП, по стоимости будет ниже, чем тот, что оснащен автоматом. Кроме этого, во всех вариациях роботизированного агрегата присутствует функция самостоятельного переключения передач.

Недостатки

Производители считают, что РКПП в скором времени заменят другие виды коробок. Но это произойдет еще через пару тройку десятков лет, поскольку роботы до сих пор имеют существенные недостатки.

АКПП робот принцип работы не такой плавный, как у автоматики. Во время движения машина «дергается», создавая водителю дискомфорт. Переключения передач также слегка затянуты.

Ресурс актуаторов и сцепления довольно низкий. Стоимость актуаторов высокая, а ремонтопригодность — сомнительная. В случае поломки придется менять актуатор на новый, а не чинить сломанный. При этом не каждая СТО возьмет на себя ответственность проводить ремонтные работы.

Что касается стоимости, то машины с коробкой-роботом на гидравлике стоят столько же, сколько авто с автоматической КП. Цены также приближены к обслуживанию.

Особенности езды на РКПП

Езда в автоматическом режиме подразумевает собой ровные дороги. Если человек заедет на размытую дождем местность или в глубокий снег, то у него есть риск забуксовать. Алгоритм начнет демонстрировать ошибочные команды, передачи перестанут корректно переключаться. Это все увеличивает риск поломок.

Нельзя давить педаль газа резко и до упора. Нужно плавно нажимать на нее, а также внимательно следить за работой двигателя, избегая перегазовки. Во время стоянки на светофоре или на парковке водителю необходимо устанавливать рычаг в положение «нейтралка». Автоинструктор в Москве поможет вам освоить азы вождения на автомобиле с роботизированной коробкой передач и почувствовать себя уверенно на дорогах большого города.

Каждые 10-15 тыс. км стоит производить перекалибровку блока управления. Этот показатель обычно предоставляется производителем. Операцию проводят из-за износа диска сцепления.

Признаки неисправности

Поломки роботизированной коробки подразделяются на механические и электронные. Первые возникают в процессе эксплуатации, а вторые — при сбоях в электронике.

Внешние «симптомы» неисправностей:

 Горение лампы сигнализации.

 Возникновение шумов во время езды.

 Утечка жидкости из коробки.

 Рывки при переключении передач.

 Буксует сцепление.

Электронные поломки встречаются чаще, чем механические. К последним относят изношенность вилки выбора передач, а также гул подшипников качения. Ремонт электроники заключается в перепрошивке ПО или в замене всего устройства.

Актуальность в РФ

В России транспорт с коробками-роботами у людей на хорошем счету. Согласно статистике, более 20% жителей приобрели бы себе такой автомобиль. Однако желающих пользоваться «автоматом» вдвое выше.

Люди, живущие в мегаполисах, выбирают АКПП из-за возможности чувствовать себя комфортно в пробках. Если стоимость бензина продолжит расти, то эта категория людей заменят машины на те, что имеют РКПП. Особенно это актуально для тех, кто пользуется транспортом не только для езды от дома на работу. Для длительных поездок и путешествий РКПП будет выгодна.

Роботизированная коробка передач, все плюсы и минусы правильного выбора

На чтение 6 мин. Просмотров 641

Роботизированная коробка передач — достойный выбор автовладельцев, сочетающий в себе надежность «механики» и удобство «автомата».

Прогресс не стоит на месте, а желание человека сделать свой быт более удобным, подталкивает его на все новые изобретения. Стараясь облегчить жизнь водителя по многочисленным пробкам, производители автомобилей постоянно совершенствуют свои детища, применяя всевозможные новшества. Вот и к механической коробке передач на автомобиле придумали автоматическое сцепление. Сложив совместно понятия автомат и механика, конструкторы получили устройство под названием роботизированная коробка передач, совместившее в себе плюсы и минусы обоих агрегатов.

Роботизированная коробка передач

Устройство роботизированной коробки

Многие автовладельцы полагают, что роботизированная коробка представляет собой обычный автомат с какими-то особенностями. Но это не так. За основу конструкции разработчики взяли механическую коробку, более надежную, чем автоматическая, добавив к ней специальные устройства, отвечающие за выжим сцепления с переключением передач.

В обычной механике переключением передачи с выжимом сцепления заведует непосредственно водитель. Он самостоятельно, ориентируясь на дорожную ситуацию используя педаль сцепления с рычагом КПП, выбирает необходимую передачу согласно времени ее включения. Изобретатели решили исключить водителя из этой цепи, доверив все действия автоматике и компьютеру. Установив узлы-актуаторы, они сделали возможным автоматическое переключение роботизированной коробки, основой которой осталась механика.

Роботизированная механическая коробка передач, совместила положительные моменты постой механики и автомата — топливную экономичность, простоту ремонта и прочее с возможностью езды в автоматическом режиме без использования педали сцепления. При этом она сохранила возможность ручного управления при помощи рычага или подрулевых переключателей по принципу Типтроника.

Принцип работы

Коробка робот работает при помощи узлов-актуаторов. Получая информацию о скорости движения, оборотах двигателя, датчиков ABS и ESP с бортового компьютера и действуя через свою механическую часть, они выжимают сцепление, перемещают синхронизаторы в коробке, выбирая необходимую передачу. Сервопривод, ответственный за сцепление, приняв необходимую команду, рассоединяет первичный вал с двигателем. В это время второй сервопривод, выбрав нужную передачу, включает ее. После включения первый актуатор восстанавливает сцепление, и автомобиль продолжает движение.

Устройство роботизированной коробки передач

Сервоприводы, которые имеет робот, могут быть двух видов — электрические и гидравлические. Электрический представляет собой шаговый электродвигатель, перемещающий через редуктор свою исполнительную часть. Гидравлический привод воздействует через гидроцилиндр, получающий команды от электронного блока управления. Поэтому его еще называют электрогидравлическим.

Плюсы и минусы роботизированной коробки передач

  1. Коробка робот, выполненная на базе механики, обладает высокой надежностью по сравнению с автоматом и вариатором;
  2. Рабочий объем роботизированной коробки значительно меньше автоматической, и, значит, меньше количество используемого масла;
  3. Сцепление робота имеет увеличенный на 30 процентов ресурс;
  4. Почти все модификации имеют функцию переключения передач вручную по принципу Типтроника на автомате;
  5. Робот дешевле при производстве и ремонте по сравнению с вариаторной и автоматической коробками;
  6. Роботизированная коробка передач весит намного меньше, чем автоматическая, что дает ей преимущество для установки на малолитражные автомобили;
  7. Позволяет снизить расход топлива при равных условиях по сравнению с использованием всех остальных видов коробок передач.

Помимо достоинств робот имеет следующие недостатки:

  1. Коробка передач робот с электрическим сервоприводом обладает значительной задержкой переключения, достигающей 2-х секунд, которая вызывает дискомфорт при разгоне и динамичной езде;
  2. При использовании гидравлического привода применяется тормозная жидкость, которая постоянно находится под давлением, ускоряя процесс переключения до 0,05 секунды. Но гидравлический привод существенно дороже в устройстве, он повышает энергонагруженность мотора, являясь уделом дорогих автомобилей или спорткаров;
  3. На обычном роботе отсутствует возможность адаптации под стиль езды водителя. Если автомат может подстроиться, то робот поддерживает только один стиль, который установлен как прошивка в блоке управления.

Преселективная коробка передач. Движение в верном направлении

Из-за своих недостатков коробка переключения передач робот была встречена первыми покупателями довольно негативно. Основная претензия была в том, что робот работает с рывками во время движения. Но конструкторы, видя перспективу конструкции в ее простоте и дешевизне, не отказались от производства, продолжив поиски решения.

Для исправления ситуации, с целью избежать задержек переключения, производители предложили использовать коробку с двумя независимыми сцеплениями. Такое решение позволило полностью избавиться от рывков и задержек, увеличив динамику автомобиля, добавив комфорт водителю с пассажирами.

Audi с роботизированной коробкой передач

Первыми, кто начал серийно выпускать такие устройства, были Ауди и Фольксваген, начавшие устанавливать коробки DSG и S-Tronic на свои автомобили с 2003 года.

Двойное сцепление дало возможность включать последующую передачу при уже включенной передаче, переходя на нее без перерыва в работе коробки, сохранив тягу в полном объеме. Поэтому другое название коробки с двойным сцеплением — преселективная, что означает предварительно выбранная.

Если обычная коробка в устройстве имеет по одному первичному и вторичному валу, то такая получила в свою конструкцию их по два, предназначенных для четных и нечетных передач. При этом первичные валы вставлены один в другой по принципу матрешки, соединяясь с двигателем каждый отдельным многодисковым сцеплением.

При включении первой передачи на одном из вторичных валов в начале движения замыкается первое сцепление, автомобиль трогается. Умная электроника, понимая, что дальше должна быть вторая замыкает следующую шестерню на другом вторичном валу, но второе сцепление остается при этом разомкнутым, не внося конфликта в работу коробки. Как только необходимая скорость будет достигнута, произойдет одновременное выключение первого сцепления с включением второго. И так далее. При торможении процесс аналогичный, только в обратную сторону. Получается, что у такой коробки одновременно включены две передачи, что еще раз подтверждает ее название преселективная.

Скорость переключения преселективной коробки робота очень высока, превышающая по своим показателям скорости работы некоторых спортивных автомобилей. Например, робот серийного Гольфа имеет скорость переключения 8 миллисекунд, что меньше времени моргания глаза, а у Феррари Энзо роботизированная коробка переключается за 150 миллисекунд. Почувствуйте разницу, как говорят.

Достоинства и недостатки

Совместив лучшее от всех разработок, коробки передач с двойным сцеплением стали экономичнее и быстрее обычных механических. При этом они более комфортны для пассажиров, чем другие. Обладая малыми габаритами, роботы предпочтительнее в использовании для малолитражных автомобилей по сравнению с автоматическими коробками.

Но несмотря на обилие плюсов, есть значительные минусы. Недостатками преселективной коробки является ее сложность ремонта при высокой стоимости производства. До недавнего времени также была проблема при передаче большого крутящего момента, но сейчас она уже решена.

Подводя итоги

И сегодня многие именитые производители, такие как Ауди, Фольксваген, Опель, Фиат, и даже Порше признали перспективность этого направления, все больше склоняясь к использованию роботов в массовом производстве. Учитывая все положительные моменты при удешевлении производства, роботизированные коробки скоро полноценно войдут в жизнь автомобилистов, значительно потеснив механику с автоматом.

Что такое робот-подборщик?

Роботы для захвата и размещения обычно используются в современных производственных средах. Автоматизация подбора и размещения ускоряет процесс подбора деталей или предметов и их размещения в других местах. Автоматизация этого процесса помогает увеличить производительность. Роботы для захвата и размещения выполняют повторяющиеся задачи, позволяя людям сосредоточиться на более сложной работе.

Как работают роботы по подбору и укладке

Обычно роботы по подбору и укладке устанавливаются на устойчивую стойку и располагаются таким образом, чтобы дойти до разных участков для выполнения работы.Они используют передовые системы зрения для идентификации, захвата и перемещения объектов из одного места в другое. Имея множество вариантов конструкции, роботы для захвата и размещения могут быть сконфигурированы с различными вариантами инструментов на конце руки для использования в различных приложениях, таких как сборка, упаковка или сбор мусора. Например, роботов для подбора и размещения можно использовать для подбора предметов для заказа и помещения их в коробку для упаковки, или их можно использовать для подбора деталей, необходимых для сборки, и перемещения их в следующее место.

Типы роботов для захвата и размещения

Существует несколько типов роботов для захвата и размещения, в том числе:

  • Роботизированная рука — Роботизированная рука является наиболее распространенным типом роботов для захвата и размещения. 5-осевой робот-манипулятор может использоваться для стандартных задач захвата и размещения, когда объекты собираются и перемещаются в другие места в одной плоскости. 6-осевой робот-манипулятор используется для более сложных приложений, например, когда объекты необходимо повернуть или переориентировать перед размещением в другом месте.
  • Декартова система — Подобно 6-осевой роботизированной руке, декартовы роботы работают в нескольких плоскостях. Эти роботы перемещаются по трем ортогональным осям (X, Y и Z) с использованием декартовых координат. Они могут быть сконструированы с любым типом линейного привода и несколькими типами приводных механизмов, такими как ременные, шариковые или ходовые винтовые механизмы. Как правило, они имеют лучшую точность позиционирования по сравнению с 6-осевыми роботизированными манипуляторами.
  • Delta — Роботы Delta, которые часто используются в приложениях, где роботы собирают элементы группами и помещают их в шаблоны сборки или контейнеры, обладают передовыми технологиями технического зрения, которые позволяют им различать различные размеры, формы и цвета.Есть несколько конфигураций роботов Delta, но большинство из них имеют три руки, которые работают по четырем осям. У них есть тяжелые двигатели, прикрепленные к раме, с легкими рычагами, соединенными с соединительными стержнями с шарнирами на обоих концах каждого рычага (обычно шаровыми шарнирами), чтобы обеспечить движение.
  • Fast Pick — Роботы Fast Pick идеальны для использования в средне- и крупносерийных приложениях с высокоскоростными артикулами. Роботы для быстрого подбора полностью автоматизируют процесс подбора, освобождая человеческий персонал, чтобы сосредоточиться на более эффективных действиях.Они идеально подходят для быстро распространяемых товаров для пополнения запасов, таких как рекламные товары, добавляемые к заказам, или аккумуляторы. Эти роботы могут забирать до 300 SKU в час из пула до 8 SKU.
  • Совместная работа — Совместные роботы дополняют работу людей, помогая сотрудникам выбирать места и направляя сотрудников при выполнении каждой задачи. Оптимизируя маршруты в режиме реального времени и удерживая сотрудников при выполнении задач, совместные роботы помогают сотрудникам работать более эффективно.

Приложения для роботов по подбору и размещению

Роботы по подбору и размещению часто используются в производстве, но также используются в таких приложениях, как упаковка, сбор и контроль ящиков.Вот несколько наиболее распространенных приложений для роботов, занимающихся подбором и размещением, и способы их использования.

  • Сборка — Роботы для захвата и размещения, используемые при сборке, захватывают поступающие детали из одного места, например конвейера, и помещают или прикрепляют деталь к другой части изделия. Затем две соединенные детали транспортируются на следующую сборочную площадку.
  • Упаковка — Роботы для захвата и размещения, используемые в процессе упаковки, захватывают предметы из входящего источника или обозначенной области и помещают их в упаковочный контейнер.
  • Подбор ящиков — Роботы подбора и размещения, используемые в приложениях подбора ящиков, захватывают детали или предметы из ящиков. Эти роботы для захвата и размещения обычно имеют передовые системы технического зрения, позволяющие им различать цвет, форму и размер, чтобы выбирать нужные предметы даже из ящиков, содержащих случайно перемешанные предметы. Затем эти детали или элементы отправляются в другое место для сборки или упаковки.
  • Инспекция — Роботы для захвата и размещения, используемые для инспекций, оснащены передовыми системами технического зрения, позволяющими захватывать объекты, обнаруживать аномалии и удалять дефектные детали или предметы, помещая их в указанное место.

Преимущества роботов для захвата и размещения

Основными преимуществами роботов для захвата и размещения являются скорость и постоянство. Роботов можно настроить в соответствии с конкретными производственными требованиями, и они легко программируются, поэтому их можно использовать для нескольких приложений. Хотя конструкции различаются, роботы для захвата и размещения часто бывают небольшими по размеру и легкими, что делает их идеальными для использования в приложениях с ограниченным пространством.

Роботы для подбора и размещения помогают увеличить объем производства, помогая в процессах подбора и упаковки на складе.Они также обеспечивают хорошую рентабельность инвестиций для производителей. В обоих случаях роботы для подбора и размещения освобождают сотрудников и операторов от монотонной повторяющейся работы, что повышает производительность и снижает физическую нагрузку на рабочих, которая обычно возникает при выполнении таких задач.

Как выбрать подходящего робота для захвата и размещения

Роботы для захвата и размещения могут выполнять практически все операции по перемещению материалов экономически и эффективно — будь то сборка деталей, сбор бункеров или упаковка.Поскольку на рынке доступно несколько конструкций и конфигураций, может быть сложно выбрать тот, который соответствует вашим эксплуатационным потребностям. Чтобы помочь вам принять правильное решение, давайте рассмотрим некоторые факторы и особенности, на которые следует обратить внимание при покупке робота для захвата и размещения.

Количество осей

Количество осей определяет степень свободы и движения робота подбора и размещения. Как правило, большее количество осей означает большее движение и гибкость, поэтому лучше иметь больше осей, чем меньше.Для приложений выполнения заказов, в которых товары размещаются на конвейере, сборном бункере или непосредственно в упаковочный контейнер, робот должен иметь от четырех до пяти осей. Шесть или более осей предпочтительнее для приложений, в которых робот должен вращаться или двигаться линейно для выполнения задач в пределах его рабочего диапазона.

Вылет

Вылет — это часть рабочего диапазона, который описывает максимальное расстояние (по горизонтали и вертикали), в пределах которого робот захвата и размещения может обрабатывать предметы.Поскольку робот должен собирать и размещать предметы с высокой точностью, вам следует оценить его радиус действия, чтобы определить, подходит ли он для ваших операций. Максимальный горизонтальный вылет — это расстояние от центра базы робота до самой дальней точки его захвата или настраиваемого конца рычага. Максимальный вертикальный вылет робота измеряется от самой низкой точки, которую может достичь робот (обычно от его основания), до максимальной высоты, которую может поднять запястье.

Повторяемость

Повторяемость описывает способность робота подбирать и опускать предметы в одном и том же месте для каждой выполняемой им процедуры.Для высокоточных работ (таких как создание электронной платы) требуются роботы с превосходной повторяемостью и радиусом нулевого допуска. Правильный робот для захвата и размещения должен соответствовать радиусу допуска для вашего целевого приложения — примерно (<0,5 мм) для операций по выполнению заказов.

Скорость

Для повышения производительности и эффективности вам понадобится робот для подбора и укладки, который сможет последовательно выполнять ваши операции по перемещению материалов с необходимой скоростью.В технических характеристиках робота обычно указывается скорость (в градусах в секунду) в диапазоне от 0 до максимальной скорости. Убедитесь, что робот-подборщик может выполнять операции со скоростью (и выше), необходимой для вашей операции. Кроме того, лучше всего приобрести робота для захвата и размещения с максимальной скоростью, который может комфортно справляться с периодами пикового спроса.

Конфигурация и видение

Роботы для захвата и размещения могут быть:

  • Шарнирно-сочлененный робот (закрепленный с помощью поворотных рычагов на трех вертикальных осях)
  • Сферический робот, обеспечивающий одно линейное и два вращательных движения
  • Цилиндрический робот обеспечение движения по горизонтальной, вертикальной и вращательной осям

Хотя большинство роботов для захвата и размещения являются гибкими, они ограничены своими размерами, насадками для работы с продуктом и широтой движения.Эти характеристики влияют на то, где они могут быть развернуты и с какими предметами они могут обращаться. Кроме того, система визуального контроля должна быть достаточно сложной, чтобы идентифицировать несколько предметов из пула артикулов.

Полезная нагрузка

Полезная нагрузка — это максимальный вес, который робот может передать из одной точки в другую. Он включает в себя вес собираемого продукта и вес инструмента, на котором находится рука робота. Робот-подборщик должен уметь поднимать самый тяжелый предмет из вашего инвентаря, полностью вытягивать руку и точно размещать указанный предмет.

Сколько стоит сборщик и установка роботов?

Логистические операторы могут получить огромную выгоду, разместив на своих складах подходящих роботов по подбору и размещению. В связи с тем, что пандемия коронавируса нарушает цепочки поставок по всему миру, для предприятий как никогда важно автоматизировать деятельность по выполнению заказов, чтобы идти в ногу с растущим спросом потребителей и сокращением предложения рабочей силы.

Роботы для подбора и размещения выполняют задачи подбора точно, точно и надежно, не делая перерывов и не будучи подверженными усталости, монотонности и отвлекающим факторам окружающей среды.Хотя такая автоматизированная точность должна быть дорогостоящей, предварительная стоимость робота по подбору и размещению по оценкам оценивается в несколько тысяч долларов.

Время установки незначительно, поскольку компаниям не нужно вносить серьезные изменения в инфраструктуру своих складских помещений. Правильные роботы по подбору и размещению могут начать работать почти сразу после того, как они будут установлены и запрограммированы, и могут сразу же начать повышать уровень производительности.

Несмотря на высокий уровень современных технологий, используемых при создании роботов для захвата и размещения, они требуют минимального обслуживания.Используя надлежащие методы очистки и инструкции по техническому обслуживанию, предприятия могут выполнять все необходимое техническое обслуживание на месте. Это делает общую стоимость владения роботом-подборщиком намного ниже, чем у других технологий автоматизации склада.

Инвестиции в роботов для захвата и размещения позволяют компаниям получить конкурентное преимущество и максимизировать производительность своих предприятий.

Узнайте больше о Fast Lane от 6 River Systems, полностью автоматизированном решении для подбора высокоскоростных SKU.Хотите узнать больше? Давайте обсудим решение, которое подойдет вам. Свяжитесь с нами сегодня.

Как работает робот, избегающий препятствий?

Введение

Слишком сложно представить нашу жизнь без офисного программного обеспечения, ноутбуков, планшетов, развлекательных мобильных приложений и браузеров. Поскольку мы применяем эти инструменты почти каждый день, учащимся важно понимать принцип работы этих устройств. Это огромный плюс, если человек знает, как избавиться от ошибок в компьютере и вернуть его в рабочее состояние.Соответственно, еще труднее держаться подальше от темы «робот, уклоняющийся от препятствий».

Программирование — совершенно расплывчатый предмет, особенно для молодых умов и учащихся, которым нужен практический опыт, а не абстрактные концепции. С другой стороны, роботы для детей намного нагляднее и нагляднее, поэтому их легче понять. С помощью робототехники учащиеся могут создавать роботов, отслеживать, как корректировать код, изменять свое поведение, определять, что работает неправильно, и исправлять ошибки.Готов поспорить, молодым умам это никогда не надоест, они будут постоянно участвовать в работе, проектировании и анализе того, как они выполняют команды. Такие интересные и удивительные студенты-роботы в наши дни больше увлечены созданием «роботов, избегающих препятствий, использующих Arduino».

В настоящее время многие отрасли промышленности используют роботов из-за их высокого уровня производительности и надежности, что является большим подспорьем для людей. Такие виды робототехники используются для обнаружения препятствий и предотвращения столкновений.Конструкция такого робота для уклонения от препятствий требует интеграции многих датчиков.

Хотите знать, как это работает и какие датчики необходимы для точной работы? Этот пост вас расскажет.

Готов поспорить, молодым людям никогда не будет скучно только потому, что они будут постоянно вовлечены в работу, проектировать и анализировать, как они выполняют команды. И один из таких интересных и удивительных студентов-роботов, которые в настоящее время проявляют интерес к созданию, — это «Робот, избегающий препятствий, использующий Arduino.”

Как это работает: принцип роботов для избегания препятствий

Робот для объезда препятствий использует ультразвуковые датчики, помогающие машине двигаться. Для выполнения желаемой операции используется микроконтроллер. Двигатели робота для объезда препятствий подключены через микросхему драйвера двигателя к микроконтроллеру.

Каждый раз, когда робот, избегающий препятствий, движется по заданному пути, ультразвуковой датчик непрерывно передает ультразвуковые волны от своей сенсорной головки.Таким образом, всякий раз, когда на пути встречается какое-либо препятствие, объект отражает ультразвуковые волны. Вскоре информация передается в микроконтроллер, который отвечает за управление двигателями слева, справа, сзади и спереди на основе ультразвуковых сигналов.

Типы датчиков, используемых для роботов для объезда препятствий

В настоящее время многие отрасли промышленности используют роботизированные транспортные средства для избегания препятствий из-за их высокого уровня производительности и надежности, что является большим подспорьем для людей.Такая робототехника используется для обнаружения препятствий и предотвращения столкновений. Конструкция такого робота для уклонения от препятствий требует интеграции многих датчиков.

Хотите знать, как работает этот роботизированный автомобиль для уклонения от препятствий и какие датчики необходимы для точной работы? Давайте взглянем!

Обнаружение препятствий

Инфракрасные датчики роботизированного транспортного средства для уклонения от препятствий используются для обнаружения препятствий для робота, уклоняющегося от препятствий, за которым следует выходной сигнал датчика, который затем отправляет сигнал на микроконтроллер.Микроконтроллер управляет транспортным средством с помощью двигателя постоянного тока, установленного в транспортном средстве. Если внутри ИК-датчика появится какое-либо препятствие, микроконтроллер немедленно остановит автомобиль, и включится сирена. Затем, всего через несколько минут, робот немедленно проверит статус пути.

Если препятствие устранено, робот тут же движется вперед. В противном случае он вернется к месту начала движения. Датчик выдает импульс на хост, который прекращается при обнаружении эха; следовательно, считается, что ширина от одного импульса к следующему дает результаты в отношении расстояния до объекта.

Обнаружение пути

Обычно причиной является то, что оба датчика выдают ориентиры, и робот следует за ними, двигаясь прямо по траектории. Как только линия заканчивается, робот разворачивается на 180 и возвращается в то же место. Но тогда для чего используется датчик приближения? Ну, он используется для определения пути. Если подходящий датчик не обнаружен на кривой, микроконтроллер активирует левый двигатель, чтобы повернуть налево. Как только обнаруживается сигнал о том, что робот избегает препятствия на Arduino, моторы активируются, чтобы двигаться вперед.Когда линия заканчивается, робот разворачивается на 180 и возвращается в то же место.

Ультразвуковой датчик

Этот датчик используется только для обнаружения препятствия и имеет тенденцию передавать ультразвуковые волны от своей сенсорной головки. Затем он снова принимает ультразвуковые волны, отраженные от объекта. Этот датчик слишком компактен и обладает очень высокими характеристиками.

Заключение

Уроки STEM необходимы учащимся, готовящимся к работе в 21 веке.С помощью роботов Arduino, избегающих препятствий, учащиеся узнают больше, чем просто «как писать код». Мало того, они обладают высокой квалификацией в лидерстве, вовлечении сообщества, общении на различных технологических платформах, поиске своих увлечений и командной работе, что позволит им добиться успеха далеко за пределами школьных лет.

Изучение робототехники с помощью заданий Stem для детей поможет заложить основу для будущей карьеры учащегося. Кроме того, набор роботов для избегания препятствий, предлагаемый MySparklebox, позволяет учащимся развивать технические и межличностные навыки, которые потребуются им для влияния на экономику в будущем.

Итак, если вы ищете Arduino, позволяющую избегать автомобилей с препятствиями, зайдите сюда и купите его для своего маленького чемпиона. Пусть он сверкает этими удивительными коробками от MySparklebox!

Если вам это понравилось, вам также может понравиться…

5 уловок, которые сделают математику интересной и увлекательной для вашего ребенка, в том числе с помощью наборов для математики!

6 лучших игрушек для творчества и рукоделия для начинающего художника

Самостоятельное обучение с помощью учебных комплектов для детей

Что такое роботы и как они работают?

Робот — это тип автоматизированной машины, которая может выполнять определенные задачи с минимальным вмешательством человека или без него, а также со скоростью и точностью.Область робототехники, которая занимается проектированием, проектированием и эксплуатацией роботов, за последние 50 лет значительно продвинулась вперед.

IDC определяет робототехнику как один из шести ускорителей инноваций, способствующих цифровой трансформации. К другим относятся 3D-печать, когнитивные вычисления, безопасность нового поколения и виртуальная реальность или дополненная реальность.

Что умеют роботы?

По сути, существует столько разных типов роботов, сколько задач, которые они должны выполнять.Роботы могут выполнять одни задачи лучше, чем люди, но другие лучше оставить людям, а не машинам.

Роботы умеют лучше людей:

  • Автоматизируйте ручные или повторяющиеся действия в корпоративных или промышленных условиях.
  • Работайте в непредсказуемых или опасных условиях, чтобы выявлять опасности, например утечки газа.
  • Обработка и предоставление отчетов для обеспечения безопасности предприятия.
  • Заполните рецепты на лекарства и приготовьте внутривенные инъекции.
  • Доставляйте онлайн-заказы, обслуживание номеров и даже пакеты с едой во время чрезвычайных ситуаций.
  • Ассистент во время операций.
  • Роботы также могут создавать музыку, следить за береговой линией на предмет опасных хищников, помогать в поиске и спасении и даже помогать в приготовлении пищи.

Несмотря на растущее повсеместное распространение, использование роботов имеет несколько недостатков.

Могут, например:

  • оперируют, но не успокаивают напуганных пациентов;
  • распознает незаметные шаги в закрытом пространстве, но не принимает мер против взломщиков ворот;
  • проводят занятия для пожилых людей, но не облегчают их одиночество;
  • помогать медицинским работникам с диагнозами, но не сочувствовать пациентам; и
  • учится на данных, но неправильно реагирует на непредвиденные ситуации.

Усложняющиеся возможности роботов в конечном итоге устранят некоторые человеческие задачи, но не все. Современные технологии робототехники могут автоматизировать только 25% задач в непредсказуемых, зависящих от человека областях, таких как строительство и уход. Но роботы зависят от человеческого программирования — и они (вероятно) всегда будут.

Виды роботов

Есть столько разных типов роботов, сколько и задач.

1. Андроиды

Андроиды — это роботы, похожие на людей.Часто они подвижны, передвигаются на колесах или гусеничном ходу. По данным Американского общества инженеров-механиков, эти гуманоидные роботы используются в таких областях, как уход и личная помощь, поиск и спасение, освоение космоса и исследования, развлечения и образование, связи с общественностью и здравоохранение, а также производство. По мере роста количества вариантов использования и приложений рынок Android-устройств к 2026 году достигнет 13 миллиардов долларов.

2. Телечир

Телечир — это сложный робот, которым дистанционно управляет человек-оператор для системы телеприсутствия.Это дает человеку ощущение того, что он находится в отдаленной, опасной или чужой среде, и позволяет им взаимодействовать с ним, поскольку телечир постоянно обеспечивает сенсорную обратную связь.

3. Робот дистанционного присутствия

Робот телеприсутствия имитирует опыт — и некоторые возможности — физического присутствия в определенном месте. Он сочетает в себе удаленный мониторинг и управление с помощью телеметрии, передаваемой по радио, проводам или оптоволокну, и обеспечивает удаленные бизнес-консультации, здравоохранение, домашний мониторинг, уход за детьми и многое другое.

Роботизированная хирургическая система da Vinci позволяет хирургам управлять миниатюрными хирургическими инструментами, установленными на роботизированных манипуляторах, с помощью другой руки, имеющей увеличенную 3D-камеру. Камера обеспечивает врачам обзор участка, когда они манипулируют инструментами с помощью управляемых пальцев главного управления.
4. Промышленный робот

IFR (Международная федерация робототехники) определяет промышленный робот как «автоматически управляемый, перепрограммируемый многоцелевой манипулятор, программируемый по трем или более осям.«Пользователи также могут адаптировать этих роботов к различным приложениям. Сочетание этих роботов с ИИ помогло предприятиям перейти от простой автоматизации к более высокоуровневым и более сложным задачам.

По данным IFR, в 2019 году по всему миру было установлено более 3

промышленных роботов, при этом лидирующие позиции занимают Китай, Япония и США.

В промышленных условиях такие роботы могут:

  • оптимизировать производительность процесса;
  • автоматизировать производство для повышения производительности и эффективности;
  • ускорить разработку продукта;
  • повысить безопасность; и
  • снижение затрат.
5. Роевой робот

Роботы Swarm (также известные как роботы-насекомые) работают в составе флотов от нескольких до тысяч, и все они находятся под контролем одного контроллера. Эти роботы аналогичны колониям насекомых, поскольку индивидуально демонстрируют простое поведение, но демонстрируют более сложное поведение со способностью выполнять сложные задачи в целом.

6. Умный робот

Это самый продвинутый вид роботов.Умный робот имеет встроенную систему искусственного интеллекта, которая учится на своей среде и опыте, чтобы накапливать знания и расширять возможности для постоянного улучшения. Умный робот может сотрудничать с людьми и помогать решать проблемы в следующих областях:

  • Нехватка сельскохозяйственных рабочих мест;
  • пищевые отходы;
  • исследование морских экосистем;
  • организация продукции на складах; и
  • Расчистка от завалов зон бедствия.
Baxter, умный робот от Rethink Robotics

Общие характеристики роботов

Не все роботы похожи на HAL 9000 в 2001: Space Odyssey или BigDog — внедорожный четвероногий робот со сложными датчиками, гироскопами и гидравлическими приводами — от Boston Dynamics.Некоторые из них имеют человеческие черты (андроиды), а другие — все механические конечности (PackBot). Третьи выглядят как брелки (тамагочи) или летающие игрушки (Roomba).

Тем не менее, все роботы имеют некоторые общие характеристики, например:

  • механическая конструкция
  • электрические компоненты
  • компьютерное программирование

По мере развития ИИ и программного обеспечения роботы станут умнее, эффективнее и будут решать более сложные задачи.

Роботизированная автоматизация процессов и интеллектуальная автоматизация процессов

Технология роботизированной автоматизации процессов (RPA) включает в себя проектирование, развертывание и использование программных роботов для выполнения следующих задач:

  • автоматизировать бизнес-процессы на основе правил;
  • оптимизировать работу предприятия;
  • экономия человеческих усилий; и
  • снижение затрат.
Несколько задач, которые можно автоматизировать с помощью робототехники.

RPA автоматизирует повторяющиеся задачи, чтобы человеческий персонал мог сосредоточиться на более ценной работе. Сценарии использования могут быть простыми (автоматические ответы по электронной почте) или сложными (автоматизация тысяч заданий).

RPA — это ступенька к более продвинутой интеллектуальной автоматизации процессов (IPA). IPA добавляет возможности принятия решений, инструменты искусственного интеллекта и когнитивные технологии, такие как обработка естественного языка и машинное обучение.

RPA ведет к более совершенным интеллектуальным системам автоматизации процессов.

Роботы и робототехника: краткая история

Пьеса 1921 г., р.U.R. , ​​что означает универсальные роботы Россум, чешский писатель Карел Чапек, впервые ввел слово «робот». Эти роботы были искусственными людьми, а не машинами, и могли думать самостоятельно, поэтому они чем-то похожи на современных андроидов. Айзек Азимов сказал, что Чапек ввел слово «робот» во все языки, на которых написана научная фантастика. Азимов представил слово «робототехника» и свои знаменитые «Три закона робототехники» в своем рассказе «Обход».

Первые роботы, хотя в то время их так не называли, на самом деле появились за несколько веков до ревущих двадцатых.В 1478 году Леонардо да Винчи сконструировал самоходный автомобиль, который до сих пор считается важным для робототехнических разработок. Хотя эта автономная система не прошла мимо чертежной доски, в 2004 году группа итальянских ученых воспроизвела ее конструкцию в виде цифровой модели, доказав, что она работает.

Новаторские работы Азимова и да Винчи заложили основу для последующих разработок. В 1950 году английский ученый-компьютерщик Алан Тьюринг разработал тест Тьюринга, который первоначально назывался «Имитационная игра», и заложил основу для дальнейших исследований в области искусственного интеллекта и робототехники.

Тест Тьюринга, разработанный Аланом Тьюрингом, представляет собой метод исследования, позволяющий определить, может ли устройство ИИ (компьютер, робот и т. Д.) Думать как человек.

Стэнли Кубрик « 2001: Космическая одиссея » представляет одного из первых в мире роботов с искусственным интеллектом, HAL 9000 . HAL может распознавать речь, понимать естественный язык и даже выигрывать шахматные партии. Теперь, когда HAL входит в Зал славы Университета Карнеги-Меллона, он по-прежнему вдохновляет ученых на поиск способов дублирования своих возможностей, которые предполагались в 1960-х годах.

В 1950-х годах Джордж К. Девол изобрел перепрограммируемый манипулятор — Unimate. Инженер Джозеф Энглебергер приобрел патент на робота Девола и преобразовал его конструкцию в первого в мире промышленного робота . В конце концов он получил звание «Отец робототехники».

В 1966 году Массачусетский технологический институт разработал одного из первых ботов на основе искусственного интеллекта, ELIZA, в то время как SRI International позже разработала Shakey, самоуправляемого робота для специализированных промышленных приложений. К началу 70-х ученые успешно интегрировали ботов в медицину с MYCIN, чтобы помочь идентифицировать бактерии, и компьютерный диагностический инструмент INTERNIST-1.В 80-х годах прошлого века была разработана робототехника ALVINN, которая используется в современных беспилотных автомобилях.

К 1990-м годам боты, ориентированные на потребителя, появились в виде компьютерных игр, таких как Tamagotchi. После 2000 года интерес к роботам и робототехнике резко вырос с выпуском SmarterChild, запрограммированного бота в AOL Instant Messenger, который теперь считается предшественником искусственного интеллекта Siri от Apple.

В начале 2000-х годов были изобретены PackBot, военный робот, и Stanley, автомобильный бот , .Примечательно, что PackBot сыграл важную роль в ликвидации последствий терактов 11 сентября, так как службы быстрого реагирования отправили робота в завалы для поиска жертв и оценки структурной целостности обломков. PackBot отправил обратно фотографии из труднодоступных мест, помогая в спасательных операциях.

Stan — робот, который автономно перемещает транспортные средства в целях логистики.

PackBot вдохновил новую эру робототехники, ускорив разработку более совершенных автономных машин, которые теперь помогают в следующих областях:

  • Управление операциями в случае стихийных бедствий
  • правоохранительные органы
  • прогнозы погоды
  • бытовая гигиена
  • военная разведка

Позже бытовые роботы, такие как Roomba, и роботы на основе искусственного интеллекта, такие как Siri и Alexa, проложили путь для роботов в повседневной жизни людей, расширив их потенциал.

Современные роботы могут выполнять ряд сложных задач, которые даже полвека назад сочли бы научной фантастикой. Умные, интеллектуальные роботы теперь сотрудничают с людьми и помогают решать проблемы, которые в прошлом казались неразрешимыми.

См. Также: нанотехнологии, сверхъестественная долина, робот телеприсутствия и робототехника

Как работают роботы доставки? Как они безопасно доставляют ваши посылки

Далекое будущее, связанное с роботизированной доставкой посылок, теперь стало реальностью.Достижения в области робототехники, GPS-слежения, автоматизации и навигации теперь означают, что вы можете не найти доставщика на пороге с вашей посылкой.

Вместо этого вы можете найти робота-доставщика.

С появлением в мире полуавтономных роботов, рассмотрим, как работают роботы-доставщики.

Что такое робот-доставщик?

Робот-доставщик — это автоматизированный робот, который доставляет вашу посылку прямо к вашей двери.Эти роботы не ходят и не разговаривают гуманоидами; Скорее, эти роботы представляют собой симпатичные контейнеры для доставки на шести колесах, напоминающие гигантских (но дружелюбных!) жуков.

Как и в случае с другими службами доставки, вы делаете покупки через приложение с поставщиками в зависимости от вашего местоположения. Робот подъезжает к продавцу — за покупками, едой, напитками или чем-то еще — а затем направляется к вам домой.

Как работает робот-доставщик?

Основным примером роботов-доставщиков в действии является компания Starship Technologies, базирующаяся в Сан-Франциско, с инженерными предприятиями в Эстонии и Финляндии.Starship Technologies — детище соучредителей Skype Януса Фрииса и Anti Heinla, и в настоящее время они являются крупнейшей компанией по производству роботов для доставки «последней мили» в мире.

Итак, как же автономный робот-доставщик осуществляет доставку?

Роботы имеют грузоподъемность около 9 кг, могут двигаться с максимальной скоростью 4 мили в час, весят около 25 кг и стоят более 5000 долларов в производстве. Робот-доставщик использует многие из тех же функций, что и автономный автомобиль: 10 камер для кругового обзора, несколько ультразвуковых датчиков, GPS-навигация, измерительные блоки, гироскопы и многое другое.

Как перемещаются роботы доставки?

Маршрут между поставщиком и точкой доставки может выглядеть от А до Б, если вы подключите местоположения к навигационному приложению … но есть дополнительные соображения для робота доставки, включая тротуары, переходы, подъездные пути, людей, животных, транспортные средства. , и так далее.

Роботы Starship рассчитывают маршрут на основе кратчайшего расстояния и спутниковых снимков с подробным описанием маршрута. Каждая функция на маршруте (переходы, проезды и т. Д.) получает расчет времени, который робот учитывает при выборе маршрута и времени доставки.

Со временем роботы создают совместную память о местности, создавая каркасную карту постоянных объектов (здания, переходы, статуи, тропы и т. Д.) И гарантируя, что будущие путешествия по этой области будут быстрее. Совместное построение области упрощает навигацию для каждого робота в непосредственной близости, при этом все единицы вносят свой вклад в построение локальной карты.

Но навигация не всегда проходит гладко. Помимо обычных навигационных дилемм, у неисправного робота есть свои проблемы. Например, робот Starship в Милтон-Кейнсе вышел из строя — и въехал прямо в канал.

Кто-нибудь управляет роботом-доставщиком?

Хотя роботы Starship Technology автономны, они не отключены от своих операторов. Если робот сталкивается с серьезной проблемой, такой как особенно массивный бордюр (он может взбираться и преодолевать обычные бордюры тротуара), человек-оператор может взять на себя управление и найти решение.

Но по большей части роботы спроектированы с учетом всего , ​​уделяя особое внимание тротуару. Роботы-доставщики, использующие те же маршруты, что и пешеходы, могут вызвать раздражение.

Все эти потенциальные проблемы рассматриваются, но роботы должны научиться правильному способу взаимодействия с людьми. Сколько раз вы сталкивались с неловкой ситуацией, когда вы идете в таком же темпе, что и кто-то впереди вас? Вы ускоряетесь, чтобы пройти, а затем продолжаете идти быстрее? Вы замедляете темп, чтобы дать им время двигаться дальше? Ваш пункт назначения достаточно близок, чтобы вам не приходилось обгонять?

Роботы-доставщики учатся решать эти и многие другие проблемы.

Если вы хотите заняться робототехникой, ознакомьтесь с этими наборами роботизированных манипуляторов своими руками.

Как сделать заказ на вынос у робота?

Группа доставки роботов Starship в настоящее время работает в нескольких городах США, но в ограниченных географических районах. Например, вы можете сделать заказ через Starship в Университете штата Аризона, в Фэрфакс-Сити, штат Вирджиния, или Модесто, штат Калифорния, — но только в ограниченном районе. На изображениях ниже показаны районы доставки для этих местоположений:

Если поставщик, у которого вы хотите сделать заказ, и ваш адрес доставки находятся в пределах границ робота, вы можете сделать заказ из приложения Starship Delivery.Приложение отображает список поставщиков, у которых вы можете сделать заказ. Вы размещаете заказ, и местный робот-доставщик направляется к продавцу, чтобы забрать ваш заказ. Затем робот подъезжает к вашей входной двери. Вы отслеживаете робота-доставщика с помощью приложения, а также открываете безопасный грузовой отсек.

Стоимость доставки Starship Technologies составляет 1,99 доллара США за доставку.

Для вендоров реальность немного иная. Роботы-доставщики симпатичны и выполняют свою работу, но условия партнерства Starship могут сократить до 20% за доставку после бесплатной месячной пробной версии службы.

Роботы-доставщики и COVID-19

Пандемия COVID-19 2020 года дала новую и интересную динамику для Starship Technologies и ее роботов-доставщиков. С огромным количеством людей, попадающих в изоляцию в разное время, и когда многие люди пытаются самоизолироваться и социально дистанцироваться от широкой публики, роботы-доставщики представляют собой идеальную нечеловеческую систему доставки.

В Милтон-Кейнсе, Великобритания, спрос на поставки роботов значительно вырос на ранних этапах блокировки Великобритании COVID-19.В городах и университетских городках США также наблюдался аналогичный спрос на доставку роботов, практически без взаимодействия с человеком. Для тех, кто находится в списках групп риска из-за ранее существовавших условий или медицинских работников, изо всех сил пытающихся купить продукты после долгой смены, доставка с помощью роботов является жизненно важным средством выживания.

Есть ли у Amazon роботы для доставки?

Starship Technologies была первой компанией, которая использовала роботов для доставки в качестве основного метода доставки. Признание того, что доставка «последней мили» — это феноменально большой рынок, — это мастерский ход.Но крупнейший в мире онлайн-рынок Amazon не отстает.

Amazon Scout — еще один шестиколесный робот, который перемещается по тротуарам и переходам пешком, но этот доставит вашу доставку Amazon прямо к вашей двери. В настоящее время Scout доступен клиентам Amazon в районе штаб-квартиры Amazon в Сиэтле, а также в Ирвинге, Калифорния, с недавними пробными расширениями до Атланты, Джорджия и Франклина, Теннесси.

Роботы-доставщики прибывают к вам домой

Дружелюбный робот-доставщик, доставляющий карри к вашей двери, очарователен и является реальностью для миллионов людей.Внедрение роботов для доставки не произойдет в одночасье, и перед сектором робототехники для доставки, а также в сельских общинах возникнут серьезные проблемы.

Если вам нравится звук роботов, обратите внимание на этих роботов, которые сделают вашу работу по дому!

Кредит изображения: JHVEPhoto / Shutterstock

Как согреть руки при наборе текста

При наборе текста у многих холодеют руки.Вот несколько эффективных способов согреть пальцы во время набора текста.

Читать далее

Об авторе Гэвин Филлипс (Опубликовано 976 статей)

Гэвин — младший редактор отдела Windows and Technology Explained, постоянный автор Really Useful Podcast и регулярный обозреватель продуктов.У него есть степень бакалавра (с отличием) «Современное письмо с использованием методов цифрового искусства, разграбленных на холмах Девона», а также более десяти лет профессионального писательского опыта. Он любит много пить чая, настольные игры и футбол.

Более От Гэвина Филлипса
Подпишитесь на нашу рассылку новостей

Подпишитесь на нашу рассылку, чтобы получать технические советы, обзоры, бесплатные электронные книги и эксклюзивные предложения!

Нажмите здесь, чтобы подписаться

Глоссарий терминов по робототехнике | Определения и примеры робототехники

Термины, определения и примеры робототехники

Функция графического 3D-дисплея
Функция трехмерного графического отображения (далее именуемая функцией трехмерного отображения) заключается в том, что трехмерная модель робота отображается в окне подвесного программирования, и может быть подтверждено текущее значение робота.Используя многооконную функцию, позиция обучения задания, отображаемая в содержании задания, также может быть подтверждена в окне 3D-дисплея. Когда функция функциональной безопасности активна, также может отображаться диапазон функциональной безопасности.

Абсолютные данные (данные ABSO)
Абсолютные данные (данные ABSO) — это поправочный коэффициент для данных, который устанавливает указанное нулевое значение, когда робот находится в заданном исходном положении (положение калибровки).

Точность
Точность — это измерение отклонения между командной характеристикой и достигнутой характеристикой (R15.05-2), или точность, с которой может быть достигнуто вычисленное или вычисленное положение робота. Точность обычно хуже, чем повторяемость руки. Точность не является постоянной по всему рабочему пространству из-за влияния кинематики звена.

Робот с активным соответствием
Активно совместимый робот — это робот, в котором изменение движения во время выполнения задачи инициируется системой управления. Модификация индуцированного движения незначительна, но достаточна для облегчения выполнения желаемой задачи.

Фактическая позиция
Положение или расположение точки управления инструментом. Обратите внимание, что это не будет в точности таким же, как позиция запроса, из-за множества невыявленных ошибок, таких как отклонение линии связи, нерегулярность передачи, допуски в длине линии связи и т. Д.

Привод
Силовой механизм, используемый для движения или поддержания положения робота (например, двигатель, который преобразует электрическую энергию, чтобы вызвать движение робота) (R15.07). Привод реагирует на сигнал, полученный от системы управления.

Плечо
Взаимосвязанный набор звеньев и механических соединений, включающий робот-манипулятор, который поддерживает и / или перемещает запястье и руку или рабочий орган в пространстве. Сама рука не имеет рабочего органа.
См. Манипулятор, Рабочий орган и Запястье.

Шарнирно-сочлененный манипулятор
Манипулятор с рукой, которая разделена на секции (звенья) одним или несколькими суставами.Каждое из сочленений представляет собой степень свободы в системе манипулятора и допускает поступательное и вращательное движение.

Шарнирное соединение
Описывает сочлененное устройство, например сочлененный манипулятор. Шарниры обеспечивают вращение вокруг вертикальной оси и подъем из горизонтальной плоскости. Это позволяет роботу достигать ограниченного пространства.

Робот-сборщик
Робот, специально разработанный для соединения, подгонки или иным способом сборки различных деталей или компонентов в готовые изделия.В основном используется для захвата деталей и соединения или подгонки их друг к другу, например, при производстве на конвейере.

Функция автоматического измерения
Для оптимального движения робота необходимо указать массовые характеристики рабочего органа. Эти свойства могут быть получены из CAD-модели инструмента. Функция автоматического измерения является альтернативой модели САПР и использует саму руку робота для измерения свойств инструмента. С помощью этой функции пользователь может регистрировать нагрузку на инструмент, положение центра тяжести инструмента и момент инерции в центре тяжести.

Автоматический режим
См. Режим воспроизведения.

Ось
Направление, используемое для задания движения робота в линейном или вращательном режиме. (ISO 8373)

Взаимодействие осей
Область пересечения осей — это функция, которая определяет текущее положение каждой оси и выводит сигнал в зависимости от того, находится ли текущее положение в пределах заранее определенного диапазона.

База
Устойчивая платформа, к которой крепится промышленный робот-манипулятор.

Базовая система координат
Базовая система координат (иногда называемая мировой системой координат) определяет общую точку отсчета для ячейки или приложения. Это полезно при использовании нескольких роботов или устройств, поскольку позиции, определенные в базовых координатах, будут одинаковыми для всех роботов и устройств. (см. рисунок справа)

Базовая ссылка
Стационарная базовая конструкция манипулятора, поддерживающая первый сустав.

Приработка
Burn-In — это процедура тестирования робота, при которой все компоненты робота работают непрерывно в течение длительного периода времени.Это делается для проверки движения и программирования движения робота на ранних этапах, чтобы избежать сбоев в работе после развертывания.

Компьютерное проектирование (CAD)
Компьютерное проектирование (САПР). Приложения компьютерной графики, предназначенные для проектирования объектов (или частей), которые должны быть изготовлены. Компьютер используется в качестве инструмента для разработки схем и создания чертежей, которые позволяют точно производить объект. Система CAD позволяет создавать трехмерные чертежи основных фигур, точно определять размеры и размещение компонентов, создавать линии заданной длины, ширины или угла, а также удовлетворять различные геометрические формы.Эта система также позволяет проектировщику испытывать моделируемую деталь при различных напряжениях, нагрузках и т. Д.

Карусель
Вращающаяся платформа, которая доставляет объекты роботу и служит системой очереди объектов. Эта карусель доставляет объекты или детали на станцию ​​загрузки / выгрузки робота.

Декартовы координаты
Декартовы координаты — это тип системы координат, которая определяет положение точки в двухмерном пространстве с помощью пары числовых чисел, которые дополнительно определяют расстояние до фиксированных осей, перпендикулярных друг другу.Проще говоря, график XY представляет собой двумерную декартову систему координат. Когда точка задана в трехмерном пространстве (график XYZ), она составляет трехмерную декартову систему координат. Положение TCP робота указывается в декартовой системе координат.

Декартов манипулятор
Декартов манипулятор — это манипулятор с призматическими шарнирами, который позволяет перемещаться по одной или нескольким из трех осей в системе координат X, Y, Z.

Декартова топология
Топология, в которой повсюду используются призматические соединения, обычно расположенные перпендикулярно друг другу.

Робот в декартовых координатах
Робот с декартовыми координатами — это робот, чьи степени свободы манипулятора определяются декартовыми координатами. Это описывает движения восток-запад, север-юг и вверх-вниз, а также вращательные движения для изменения ориентации.

Категория 3 (Cat3)
Категория 3 (категория 3) означает, что части системы управления, связанные с безопасностью, будут спроектированы таким образом, чтобы:

  • Одиночные неисправности не препятствуют правильной работе функции безопасности.

  • Одиночные неисправности будут обнаружены при следующем запросе функции безопасности или до него.

  • Когда происходит единичный отказ, безопасное состояние должно поддерживаться до тех пор, пока обнаруженный отказ не будет исправлен.

  • Обнаружены все разумно предсказуемые неисправности.

Центробежная сила
Когда тело вращается вокруг оси, отличной от той, которая находится в центре его масс, оно оказывает внешнюю радиальную силу, называемую центробежной силой, на ось, которая удерживает его от движения по прямой тангенциальной линии.Чтобы компенсировать эту силу, робот должен приложить противоположный крутящий момент в суставе вращения.

Тип кругового перемещения
Расчетный путь, который выполняет робот, имеет круглую форму.

Зажим
Конечный эффектор, который служит пневматической рукой, которая контролирует захват и отпускание объекта. Тактильные датчики и датчики силы обратной связи используются для управления силой, приложенной зажимом к объекту. См. «Концевой эффектор».

Зажим
Максимально допустимая сила, действующая на область тела в результате столкновения робота, когда период контакта приводит к пластической деформации мягких тканей человека.

Сила зажима
При контакте может привести к зажатию части (ей) тела.

Замкнутый
Управление осуществляется роботом-манипулятором посредством обратной связи. Когда манипулятор находится в действии, его датчики постоянно передают информацию контроллеру робота, который используется для дальнейшего направления манипулятора в рамках данной задачи. Многие датчики используются для передачи информации о размещении манипулятора, скорости, крутящем моменте, приложенных силах, а также о размещении целевого движущегося объекта и т. Д.См. Обратную связь.

Коллаборативный робот
Термин, используемый для описания роботизированной системы, предназначенной для работы в одном или нескольких из четырех совместных режимов.

Командный интерпретатор

Модуль или набор модулей, определяющий значение полученной команды. Команда разбивается на части (разбирается) и обрабатывается.

Командная позиция
Конечная точка движения робота, которую пытается достичь контроллер.

Соответствие
Смещение манипулятора в ответ на силу или крутящий момент. Высокая податливость означает, что манипулятор немного перемещается при нагрузке. Это называется пористым или упругим. При стрессе низкая комплаенс будет жесткой системой.

Робот, соответствующий требованиям
Робот, который выполняет задачи по отношению к внешним силам, изменяя свои движения таким образом, чтобы эти силы сводились к минимуму. Указанное или разрешенное движение достигается за счет поперечной (горизонтальной), осевой (вертикальной) или вращательной податливости.

Конфигурация
Расположение ссылок, созданное определенным набором совместных позиций на роботе. Обратите внимание, что может быть несколько конфигураций, приводящих к одному и тому же положению конечной точки.

Контактный датчик
Устройство, которое обнаруживает присутствие объекта или измеряет величину приложенной силы или крутящего момента, приложенного к объекту при физическом контакте с ним. Контактное зондирование можно использовать для определения местоположения, идентичности и ориентации деталей.

Непрерывный путь
Описывает процесс, при котором робот контролирует весь пройденный путь, в отличие от метода обхода от точки к точке. Это используется, когда траектория рабочего органа наиболее важна для обеспечения плавного движения, например, при окраске распылением и т. Д. См. «От точки к точке».

Алгоритм управления
Монитор, используемый для обнаружения отклонений траектории, в котором датчики обнаруживают такие отклонения, и приложения крутящего момента вычисляются для приводов.

Команда управления
Команда, подаваемая роботу с помощью устройства ввода от человека к машине. См. Кулон (Обучение). Эта команда принимается системой контроллера робота и интерпретируется. Затем соответствующая команда подается на исполнительные механизмы робота, которые позволяют ему реагировать на начальную команду. Часто команда должна интерпретироваться с использованием логических единиц и определенных алгоритмов. См. «Устройство ввода и цикл команд».

Устройство управления
Любая часть управляющего оборудования, обеспечивающая средства для вмешательства человека в управление роботом или роботизированной системой, например кнопка аварийного останова, кнопка запуска или селекторный переключатель.(R15.06)

Режим управления
Средства, с помощью которых инструкции передаются роботу.

Управляемость
Свойство системы, с помощью которого входной сигнал может переводить систему из начального состояния в желаемое состояние по предсказуемому пути в течение заранее определенного периода времени.

Контроллер
Устройство обработки информации, входными данными которого являются как желаемое, так и измеренное положение, скорость или другие соответствующие переменные в процессе, а выходными данными являются управляющие сигналы для управляющего двигателя или исполнительного механизма.(R15.02)

Система управления
Механизм управления роботом обычно представляет собой компьютер определенного типа, который используется для хранения данных (как робота, так и рабочей среды), а также хранения и выполнения программ, управляющих роботом. Система Контроллера содержит программы, данные, алгоритмы; логический анализ и различные другие операции обработки, которые позволяют ему выполнять. См. Робот.

Система координат или рама
Система координат (или рамка) определяет исходное положение и ориентацию, с которой можно измерить положение робота.Все положения робота определены со ссылкой на систему координат. Роботы Yaskawa используют следующие системы координат:

Центральный процессор (ЦП)
Центральный процессор (ЦП) — это основная печатная плата и процессор системы контроллера.

Кубическая зона помех
Эта область представляет собой прямоугольный параллелепипед, который параллелен базовой координате, координате робота или координате пользователя. Контроллер YRC1000 определяет, находится ли текущее положение TCP манипулятора внутри или за пределами этой области, и выводит это состояние в качестве сигнала.

Цикл
Однократное выполнение полного набора движений и функций, содержащихся в программе робота. (R15.05-2)

Циклическая система координат
Система координат, которая определяет положение любой точки с точки зрения углового размера, радиального размера и высоты от базовой плоскости. Эти три измерения определяют точку на цилиндре.

Цикло-привод
Торговая марка устройства понижения скорости, которое преобразует низкий крутящий момент на высокой скорости в высокий крутящий момент на низкой скорости, обычно используемое на большой (большей) оси.

Цилиндрическая топология
Топология, в которой плечо следует радиусом горизонтального круга с призматическим шарниром для подъема или опускания круга. Не популярен в промышленности.

Выключатель аварийного отключения
Устаревший срок. См. Включение устройства.

Степени свободы
Количество независимых направлений или суставов робота (R15.07), которые позволяют роботу перемещать свой конечный эффектор через требуемую последовательность движений.Для произвольного позиционирования необходимо 6 степеней свободы: 3 для положения (влево-вправо, вперед-назад и вверх-вниз) и 3 для ориентации (рыскание, тангаж и крен).

Прямой привод
Совместное срабатывание, в том числе без элементов трансмиссии (т. Е. Тяга привинчена к выходу двигателя).

Простои
Период времени, в течение которого робот или производственная линия останавливаются из-за неисправности или отказа. См. Время безотказной работы.

Привод
Редуктор скорости (зубчатый) для преобразования низкого крутящего момента на высокой скорости в высокий крутящий момент на низкой скорости.См. Разделы Harmonic Drive, Cyclo Drive и Rotary Vector Drive).

Прямая доставка
Метод подвода предмета к рабочему месту под действием силы тяжести. Обычно желоб или контейнер размещают таким образом, чтобы по окончании работы над деталью она упала или упала в желоб или на конвейер с небольшой транспортировкой робота или вообще без нее.

Динамика
Изучение движения, сил, вызывающих движение, и сил, обусловленных движением. Динамика манипулятора робота очень сложна, поскольку является результатом кинематического поведения всех масс внутри конструкции руки.Кинематика манипулятора робота сложна сама по себе.

Аварийный останов
Работа схемы с использованием аппаратных компонентов, которая перекрывает все другие органы управления роботом, снимает мощность привода с исполнительных механизмов робота и вызывает остановку всех движущихся частей. (R15.06)

Переключатель включения
См. Включение устройства.

Разрешающее устройство
Устройство с ручным управлением, которое при постоянном включении разрешает движение.Освобождение устройства должно остановить движение робота и связанное с ним оборудование, которое может представлять опасность. (R15.06)

Кодировщик
Устройство обратной связи в руке робота-манипулятора, которое предоставляет контроллеру данные о текущем положении (и ориентации руки). Луч света проходит через вращающийся кодовый диск, который содержит точный узор из непрозрачных и прозрачных сегментов на своей поверхности. Свет, который проходит через диск, попадает в фотодетекторы, которые преобразуют световой рисунок в электрические сигналы.См. Раздел «Обратная связь, управление с обратной связью» и «Датчик обратной связи».

EOAT
См. Захват или Концевой эффектор.

Рабочий орган
Вспомогательное устройство или инструмент, специально предназначенные для крепления к запястью робота или монтажной пластине для инструмента, чтобы робот мог выполнять свою задачу. (Примеры могут включать: захват, пистолет для точечной сварки, пистолет для дуговой сварки, распылительный пистолет или любые другие инструменты.) (R15.06)

Конечная точка
Номинальное управляемое положение, которого манипулятор будет пытаться достичь в конце пути движения.Конец дистального звена.

Ошибка
Разница между фактическим ответом робота и отданной командой.

Расширяемость
Возможность добавлять в систему ресурсы, такие как память, жесткий диск большего размера, новая карта ввода-вывода и т. Д.

Предел внешней силы
Пороговое значение, при котором робот перемещается или сохраняет положение даже при приложении внешних сил (при условии, что силы не превышают пределов, которые могут вызвать ошибку).

Обратная связь
Возврат информации от манипулятора или датчика к процессору робота для обеспечения самокорректирующегося управления манипулятором.
См. Раздел «Управление обратной связью» и «Датчик обратной связи».

Управление обратной связью
Тип управления системой, получаемый, когда информация от манипулятора или датчика возвращается контроллеру робота для получения желаемого эффекта робота. См. Раздел «Обратная связь, управление с обратной связью» и «Датчик обратной связи».

Датчик обратной связи
Механизм, через который информация от сенсорных устройств возвращается в блок управления роботом. Информация используется в последующем направлении движения робота. См. «Управление с обратной связью и управление с обратной связью».

Гибкость
Способность робота выполнять самые разные задачи.

Силовая обратная связь
Метод обнаружения, использующий электрические сигналы для управления рабочим органом робота во время работы рабочего органа.Информация поступает от датчиков силы рабочего органа к блоку управления роботом во время выполнения конкретной задачи, чтобы обеспечить улучшенную работу рабочего органа.
См. Раздел «Обратная связь», «Датчик обратной связи» и «Датчик силы».

Датчик силы
Датчик, способный измерять силы и крутящий момент, прилагаемые роботом и его запястьем. Такие датчики обычно содержат тензодатчики. Датчик предоставляет информацию, необходимую для обратной связи по силе. См. Force Feedback

.

Решение прямой кинематики

Расчет, необходимый для определения положения конечной точки с учетом положений суставов.Для большинства топологий роботов это проще, чем найти решение с обратной кинематикой.

Передняя кинематика
Вычислительные процедуры, определяющие, где находится рабочий орган робота в пространстве. В процедурах используются математические алгоритмы вместе с совместными датчиками для определения его местоположения.

Рама
Система координат, используемая для определения положения и ориентации объекта в пространстве, а также положения робота в его модели.

Блок функциональной безопасности (FSU)
Блок функциональной безопасности (FSU) — это компонент контроллера робота Yaskawa, который обеспечивает программируемые функции безопасности, которые обеспечивают совместную работу робота. Поскольку эти функции безопасности являются программируемыми, FSU позволяет минимизировать площадь, занимаемую расположенным поблизости оборудованием, а также зоны, доступные для человека. FSU состоит из двух параллельных центральных процессоров (ЦП), работающих одновременно, что обеспечивает двухканальную проверку.Кроме того, FSU получает позицию робота от своих энкодеров независимо от системы управления движением робота. Основываясь на этой обратной связи, FSU контролирует положение, скорость и положение манипулятора и инструмента.

Портал
Регулируемый подъемный механизм, который перемещается по фиксированной платформе или гусенице, поднятому или на уровне земли по осям X, Y, Z.

Портальный робот
Робот с тремя степенями свободы по системе координат X, Y и Z.Обычно состоит из намоточной системы (используемой как кран), которая при намотке или размотке обеспечивает движение вверх и вниз по оси Z. Катушка может скользить слева направо по валу, который обеспечивает движение по оси Z. Катушка и вал могут двигаться вперед и назад по направляющим, которые обеспечивают движение по оси Y. Обычно используется, чтобы расположить концевой эффектор над желаемым объектом и поднять его.

Гравитационная загрузка
Сила, прилагаемая вниз, из-за веса манипулятора робота и / или нагрузки на конце руки.Сила создает ошибку в отношении точности положения концевого эффектора. Компенсирующая сила может быть вычислена и применена, чтобы вернуть руку в желаемое положение.

Захват
Концевой эффектор, предназначенный для захвата и удержания (ISO 8373), а также «захватывания» или захвата объекта. Он прикреплен к последнему звену руки. Он может удерживать объект, используя несколько различных методов, таких как: приложение давления между своими «пальцами», или может использовать намагничивание или вакуум для удержания объекта и т. Д.См. «Концевой эффектор».

Рука
Зажим или захват, используемый в качестве рабочего органа для захвата предметов. См. Концевой эффектор, Захват.

Ручное управление
Совместная функция, позволяющая оператору вручную направлять робота в желаемое положение. Эта задача может быть решена за счет использования дополнительного внешнего оборудования, установленного непосредственно на роботе, или робота, специально разработанного для поддержки этой функции. Оба решения потребуют использования элементов функциональной безопасности.Оценка риска должна использоваться, чтобы определить, необходимы ли какие-либо дополнительные меры безопасности для снижения рисков в роботизированной системе.

Привод гармоник
Компактный легкий редуктор, который преобразует низкий крутящий момент на высокой скорости в высокий крутящий момент на низкой скорости. Обычно находится на малой (меньшей) оси.

Жгут
Обычно несколько проводов, связанных вместе для подачи питания и / или передачи сигналов к / от устройств. Например, двигатели робота подключены к контроллеру через жгут проводов.

Опасное движение
Непреднамеренное / неожиданное движение робота, которое может привести к травме.

Удерживать
Остановка всех движений робота во время его последовательности, при которой на роботе сохраняется некоторая мощность. Например, выполнение программы останавливается, однако питание серводвигателей остается включенным, если требуется перезапуск.

Исходное положение
Известное и фиксированное положение на основной оси координат манипулятора, где он останавливается, или в указанном нулевом положении для каждой оси.Это положение уникально для каждой модели манипулятора. На роботах Motoman® есть индикаторные метки, которые показывают исходное положение для соответствующей оси.

МЭК
Международная электротехническая комиссия

Индуктивный датчик
Класс датчиков приближения, который имеет половину ферритового сердечника, катушка которого является частью цепи генератора. Когда металлический объект входит в это поле, в какой-то момент объект поглощает достаточно энергии из поля, чтобы заставить осциллятор перестать колебаться.Это означает, что объект присутствует в заданной близости. См. Датчик приближения.

Промышленный робот
Перепрограммируемый многофункциональный манипулятор, предназначенный для перемещения материалов, деталей, инструментов или специализированных устройств посредством переменных запрограммированных движений для выполнения множества задач (R15.06). Основные компоненты: одна или несколько рук, которые могут двигаться в нескольких направлениях, манипулятор и компьютерный контроллер, который дает подробные инструкции по перемещению.

ИНФОРМАЦИЯ
Язык программирования роботов для роботов Yaskawa. Язык ИНФОРМ позволяет пользователю робота: инструктировать робота использовать свои основные возможности для выполнения определенного набора ожиданий, а также описывать роботу посредством определения параметров и условий, какие ожидания возникают в определенных ситуациях или сценариях. Проще говоря, язык программирования INFORM позволяет пользователю указывать роботу, что делать, когда это делать, где это делать и как это делать.

Устройства ввода
Разнообразные устройства, позволяющие взаимодействовать между человеком и машиной. Это позволяет человеку программировать, управлять и моделировать робота. К таким устройствам относятся пульт для программирования, компьютерные клавиатуры, мышь, джойстики, кнопки, панель оператора, тумба оператора и т. Д.

Инструкция
Строка программного кода, вызывающая действие системного контроллера. См. Командное положение.

Цикл команд
Время, которое требуется циклу системы контроллера робота для декодирования команды или инструкции перед ее выполнением.Программисты-роботы должны очень внимательно анализировать цикл команд, чтобы обеспечить быструю и правильную реакцию на изменяющиеся команды.

Интегрировать
Чтобы объединить разные подсистемы, такие как роботы и другие устройства автоматизации, или, по крайней мере, разные версии подсистем в одной оболочке управления.

Интегратор
Компания, предоставляющая услуги с добавленной стоимостью, результатом которых является создание решений автоматизации путем объединения робота и другого оборудования автоматизации и управления для создания решения автоматизации для конечных пользователей.

Интеллектуальный робот
Робот, который можно запрограммировать на выбор производительности в зависимости от сенсорных входов с минимальной или нулевой помощью со стороны человека. См. Робот.

Зона помех
Зона помех — это функция, которая предотвращает помехи между несколькими манипуляторами или манипулятором и периферийным устройством. Области можно настроить до 64 областей. Три типа методов использования каждой области интерференции: кубическая интерференция, вне кубической области и осевая интерференция.

Интерполяция
Метод создания путей к конечным точкам. Как правило, для задания движения определяется несколько узловых точек, прежде чем все промежуточные положения между ними вычисляются с помощью математической интерполяции. Таким образом, используемый алгоритм интерполяции существенно влияет на качество движения.

ISO
Международная организация по стандартизации

ISO 10218-1 Роботы и робототехнические устройства — Требования безопасности для промышленных роботов — Часть 1: Роботы
Специализированная спецификация безопасности робота, которая касается требований производителя, функциональности, требуемых характеристик безопасности, опасностей, защитных мер и документации для самого робота.

ISO 10218-2 Роботы и роботизированные устройства — Требования безопасности для промышленных роботов — Часть 2: Роботизированные системы и интеграция
Сопутствующий документ ISO 10218-1. Эта спецификация безопасности представляет собой руководство как для конечных пользователей, так и для интеграторов роботов в части безопасного проектирования, установки и ввода в эксплуатацию робототехнических систем, а также рекомендуемых процедур, мер безопасности и информации, необходимой для использования.

ISO TS 15066 (ANSI RIA 15.606): Роботы и роботизированные устройства — Совместные роботы
Предоставляет подробные инструкции, отсутствующие в ISO 10218, части 1 или 2, по безопасному использованию промышленных роботов, работающих совместно.

Матрица Якоби
Матрица Якоби связывает скорости изменения совместных значений со скоростью изменения координат конечных точек. По сути, это набор алгоритмов вычислений, которые обрабатываются для управления позиционированием робота.

РАБОТА
JOB — это название Yaskawa программы для роботов, созданной с использованием языка программирования роботов INFORM компании Yaskawa. Обычно задание состоит из инструкций, которые сообщают контроллеру робота, что делать, и данных, которые программа использует во время работы.

Шарнир
Часть системы манипулятора, которая обеспечивает вращение и / или поступательную степень свободы звена рабочего органа.

Совместное интерполированное движение
Метод координации движения суставов, при котором все суставы достигают желаемого места одновременно. Этот метод сервоуправления обеспечивает предсказуемый путь независимо от скорости и обеспечивает самое быстрое время цикла захвата и размещения для конкретного движения.

Тип шарнира движения
Тип совместного движения, также известный как двухточечное движение, представляет собой метод интерполяции траектории, который управляет движением робота, перемещая каждое соединение непосредственно в заданное положение, так что все оси достигают этого положения одновременно. Хотя путь предсказуем, он не будет линейным.

Совместное пространство
а. Совместное пространство (или совместные координаты) — это просто метод определения положения робота с точки зрения значения каждой оси, а не положения TCP.Например, исходное положение робота часто определяется в Joint Space, поскольку каждая ось находится под углом 0 градусов.
б. Набор совместных позиций.

Соединения
Части манипулятора робота, которые действительно сгибаются или двигаются.

Кинематика
Связь между движением конечной точки робота и движением суставов. Для декартового робота это набор простых линейных функций (линейные дорожки, которые могут быть расположены в направлениях X, Y, Z), для вращающейся топологии (шарниры, которые вращаются), однако кинематика намного сложнее, включая сложные комбинации тригонометрии. функции.Кинематика руки обычно делится на прямое и обратное решения.

Захват ковша
Конечный эффектор, который действует как совок. Он обычно используется для сбора жидкости, переноса ее в форму и заливки жидкости в форму. Обычно используется для работы с расплавленным металлом в опасных условиях. См. «Концевой эффектор».

Лазер
Акроним от «Усиление света за счет вынужденного излучения». Устройство, которое производит когерентный монохроматический луч света, который является чрезвычайно узким и сфокусированным, но все же находится в пределах видимого светового спектра.Обычно он используется в качестве бесконтактного датчика для роботов. Роботизированные приложения включают: определение расстояния, определение точного местоположения, картографирование поверхности, сканирование штрих-кода, резку, сварку и т. Д.

Линейное движение с интерполяцией
Это метод интерполяции траектории, который управляет движением робота, перемещая каждое соединение скоординированным движением, так что все оси достигают позиции одновременно. Путь контрольной точки инструмента (TCP) предсказуем и будет линейным.

Линейный тип движения
Это метод интерполяции траектории, который управляет движением робота, перемещая каждое соединение скоординированным движением, так что все оси достигают позиции одновременно. Путь контрольной точки инструмента (TCP) предсказуем и будет линейным.

Ссылка
Жесткая часть манипулятора, соединяющая соседние суставы.

Ссылки
Статический материал, который соединяет суставы руки вместе.Тем самым образуется кинематическая цепочка. В человеческом теле звеньями являются кости.

Время цикла нагрузки
Термин технологического процесса производственной или сборочной линии, который описывает полное время, необходимое для выгрузки последней заготовки и загрузки следующей.

Магнитные извещатели
Датчики роботов, которые могут определять присутствие ферромагнитного материала. Твердотельные детекторы с соответствующим усилением и обработкой могут обнаруживать металлический объект с высокой степенью точности.См. Датчик.

Манипулятор
Машина или роботизированный механизм, который обычно состоит из серии сегментов (соединенных или скользящих друг относительно друга) с целью захвата и / или перемещения объектов (частей или инструментов), обычно с несколькими степенями свободы. Управление манипулятором может осуществляться оператором, программируемым электронным контроллером или любой логической системой (например, кулачковым устройством, проводным и т. Д.) (ISO 8373)
См. Руку, запястье и рабочий орган

.

Ручной режим
См. Режим обучения.

Погрузочно-разгрузочные работы
Процесс, с помощью которого промышленный робот-манипулятор переносит материалы из одного места в другое.

Робот для обработки материалов
Робот, спроектированный и запрограммированный таким образом, что он может обрабатывать, резать, формировать или изменять форму, функцию или свойства материалов, с которыми он работает, в период между моментом первого захвата материалов и моментом их выпуска в производственный процесс.

Функция сдвига зеркала
С помощью функции зеркального сдвига задание преобразуется в задание, в котором траектория симметрична пути исходного задания.Это преобразование может быть выполнено для указанной координаты из координат X-Y, X-Z или Y-Z координат робота и координат пользователя. Функция зеркального смещения подразделяется на следующие три: функция импульсного зеркального смещения, функция зеркального смещения координат робота и функция зеркального смещения пользовательских координат. (см. рисунок справа)

Переключатель режима
В соответствии со стандартами безопасности промышленный робот имеет три различных режима работы. Это обучение (также называемое ручным), воспроизведение (также называемое автоматическим) и дистанционное управление.Переключение между этими режимами осуществляется с помощью переключателя с ключом на подвесном пульте обучения и называется переключателем режима.

Модульность
Свойство гибкости встроено в робота и систему управления путем сборки отдельных узлов, которые можно легко соединить или скомпоновать с другими частями или узлами.

Модуль
Автономный компонент пакета. Этот компонент может содержать подкомпоненты, известные как подмодули.

Ось движения
Линия, определяющая ось движения линейного или поворотного сегмента манипулятора.

Двигатель
См. Серводвигатель.

Отключение звука
При тестировании программы робота отключение любых устройств защиты от присутствия во время полного цикла робота или его части.

Автономное программирование
Метод программирования, при котором целевая программа определяется на устройствах или компьютерах отдельно от робота для последующего ввода программной информации роботу. (ISO 8373) б.Средство программирования робота во время его работы. Это становится важным при производстве и производстве сборочных линий из-за сохранения высокой производительности, пока робот программируется для других задач.

Оператор
Лицо, уполномоченное запускать, контролировать и останавливать предполагаемую продуктивную работу робота или роботизированной системы. Оператор также может взаимодействовать с роботом для производственных целей. (R15.06)

Оптический кодировщик
Датчик обнаружения, который измеряет линейное или вращательное движение, обнаруживая движение маркировки мимо фиксированного луча света.Его можно использовать для подсчета оборотов, идентификации деталей и т. Д.

Оптические датчики приближения
Датчики роботов, которые измеряют видимый или невидимый свет, отраженный от объекта, для определения расстояния. Лазеры используются для большей точности.

Ориентация
Угол, образованный большой осью объекта относительно базовой оси. Он должен быть определен относительно трехмерной системы координат. Угловое положение объекта относительно системы отсчета робота.См. Roll, Pitch и Yaw.

Паллетирование
Организованный процесс штабелирования пакетов (т. Е. Ящиков, пакетов, контейнеров и т. Д.) На поддоне.

Функция PAM — регулировка положения вручную
Регулировка положения вручную позволяет регулировать положение с помощью простых операций, наблюдая за движением манипулятора и не останавливая манипулятор. Позиции можно регулировать как в режиме обучения, так и в режиме воспроизведения.

Функция параллельного смещения
Параллельный сдвиг относится к смещению объекта из фиксированного положения таким образом, что все точки внутри объекта перемещаются на равное расстояние.В модели для параллельного смещения, показанной ниже, значение смещения может быть определено как расстояние L (трехмерное координатное смещение). Функция параллельного смещения имеет отношение к фактической работе манипулятора, поскольку ее можно использовать для уменьшения объема работы, связанной с обучением, путем смещения обученного пути (или положения). В примере, показанном на рисунке ниже, обученная позиция A смещается на расстояние L (на самом деле это трехмерное смещение XYZ, которое может распознать робот).

Путь
Непрерывное геометрическое место позиций (или точек в трехмерном пространстве), пересекаемое центральной точкой инструмента и описываемое в указанной системе координат. (R15.05-2)

Полезная нагрузка — максимальная
Максимальная масса, которой робот может манипулировать при указанной скорости, ускорении / замедлении, расположении (смещении) центра тяжести и воспроизводимости при непрерывной работе в указанном рабочем пространстве. Максимальная полезная нагрузка указана в килограммах.(R15.05-2)

Подвеска [Подвеска Teach]
Переносное устройство ввода, связанное с системой управления, с помощью которой можно программировать или перемещать робота. (ISO 8373) Это позволяет человеку-оператору занять наиболее удобное положение для наблюдения, контроля и записи желаемых движений в память робота.

Кулон обучающий
Отображение и запись положения и ориентации системы робота и / или манипулятора по мере того, как робот вручную поэтапно перемещается от начального состояния по пути к конечному целевому состоянию.Положение и ориентация каждой критической точки (суставы, база робота и т. Д.) Записываются и сохраняются в базе данных для каждой обученной позиции, через которую проходит робот на пути к своей конечной цели. Теперь робот может повторить путь самостоятельно, следуя пути, сохраненному в базе данных.

Уровень эффективности d (PLd)
Уровень эффективности (PL) ISO «d» означает, что средняя вероятность опасного отказа в час связанных с безопасностью частей системы управления находится в пределах от ≥ 10-7 до <10-6.Кроме того, учитываются и другие факторы, такие как правильная установка, техническое обслуживание и защита от факторов окружающей среды. Это минимальный уровень эффективности, указанный в ISO 10218-2, раздел 5.2.2, если оценка риска не позволит использовать более низкое значение.

Уровень эффективности e (PLe)
Уровень эффективности ISO (PL) «e» означает, что средняя вероятность опасного отказа в час связанных с безопасностью частей системы управления находится в пределах от ≥ 10-8 до <10-7.Кроме того, учитываются и другие факторы, такие как правильная установка, техническое обслуживание и защита от факторов окружающей среды.

Цикл подбора и размещения
Время, необходимое манипулятору, чтобы поднять объект и поместить его в желаемое место, а затем вернуться в исходное положение. Это включает время во время фаз ускорения и замедления конкретной задачи. Движение робота контролируется из одной точки в пространстве в другую в системе движения «точка-точка» (PTP).Каждая точка запрограммирована в управляющую память робота, а затем воспроизводится во время рабочего цикла.

Задача по подбору и размещению
Повторяющаяся задача переноса детали, состоящая из действия подбора, за которым следует действие по размещению.

Точки защемления
Точка защемления — это любая точка, в которой человек или часть тела человека могут быть зажаты между движущимися частями машины, или между движущейся и неподвижной частями машины, или между материалом и любой частью машины. .Точка защемления не должна приводить к травме конечности или части тела, хотя может привести к травме — она ​​должна только защемить или ущипнуть человека, чтобы он не смог вырваться или вынуть защемленную часть из точки защемления.

Шаг
Вращение рабочего органа в вертикальной плоскости вокруг конца руки робота-манипулятора.
См. Roll and Yaw.

Режим воспроизведения
После того, как робот запрограммирован в режиме обучения, контроллер робота можно переключить в режим воспроизведения для выполнения программы робота.В режиме воспроизведения воспроизводится программа робота. Это режим, в котором роботы используются в производстве.

Воспроизведение
Воспроизведение — это операция, при которой воспроизводится обученное задание. Эта функция используется, чтобы решить, где возобновить воспроизведение при запуске операции после приостановки воспроизведения и перемещения курсора или выбора других заданий. 0: запускает операцию, когда курсор находится в задании, отображаемом в данный момент. 1: Появится окно продолжения воспроизведения.Выберите «ДА», и воспроизведение возобновится в том месте, где находился курсор, когда воспроизведение было приостановлено. Если выбрано «НЕТ», воспроизведение возобновляется с того места, где находится курсор в задании, отображаемом в данный момент. Режимы Включите пульт программирования: PLAY — задание запускается кнопкой [СТАРТ] на пульте программирования, а задание REMOTE запускается периферийным устройством (внешний пусковой вход).

Точка-точка
Движение манипулятора, в котором задано ограниченное количество точек на прогнозируемой траектории движения.Манипулятор перемещается от точки к точке, а не по непрерывной плавной траектории.

Поза
Альтернативный термин для конфигурации робота, который описывает линейное и угловое положение. Линейное положение включает азимут, высоту и дальность до объекта. Угловое положение включает в себя крен, тангаж и рыскание объекта. См. Roll, Pitch и Yaw.

Позиция
Определение местоположения объекта в трехмерном пространстве, обычно определяемое трехмерной системой координат с использованием координат X, Y и Z.

Уровень позиции
Уровень положения — это степень приближения манипулятора к запрограммированному положению. Уровень позиции может быть добавлен к командам перемещения MOVJ (совместная интерполяция) и MOVL (линейная интерполяция). Если уровень положения не установлен, точность зависит от скорости работы. Установка соответствующего уровня перемещает манипулятор по траектории, подходящей для окружающих условий и обрабатываемой детали. (см. рисунок справа)

Переменные положения
Переменные положения используются в программе робота (JOB) для определения местоположения в трехмерном пространстве, обычно определяемого трехмерной системой координат с использованием координат X, Y и Z.Поскольку это переменная, значение может меняться в зависимости от условий или информации, переданной в задание.

Ограничение мощности и усилия (PFL)
Совместная функция, которая позволяет оператору и роботу работать в непосредственной близости друг от друга, гарантируя, что робот замедлится и остановится до возникновения ситуации контакта. Для безопасной реализации этой функции необходимо использовать функциональную безопасность и дополнительное оборудование для обнаружения. Оценка риска должна использоваться для определения того, необходимы ли какие-либо дополнительные меры безопасности для снижения рисков в роботизированной системе.

Устройство защиты от присутствия
Устройство, разработанное, сконструированное и установленное для создания сенсорного поля для обнаружения вторжения в такое поле людьми, роботами или объектами. См. Датчик.

Программируемый логический контроллер (ПЛК)
Твердотельная система управления, которая имеет программируемую пользователем память для хранения инструкций для реализации определенных функций, таких как: логика управления вводом-выводом, синхронизация, счетная арифметика и обработка данных.ПЛК состоит из центрального процессора, интерфейса ввода / вывода, памяти и устройства программирования, в котором обычно используются эквивалентные символы реле. ПЛК специально разработан как промышленная система управления, которая может выполнять функции, эквивалентные релейной панели или проводной твердотельной логической системе управления, и может быть интегрирована в систему управления роботом.

Программируемый робот
Функция, позволяющая проинструктировать робота выполнить последовательность шагов, а затем выполнять эту последовательность повторяющимся образом.Затем его можно перепрограммировать для выполнения другой последовательности шагов, если это необходимо.

Датчик приближения
Бесконтактное сенсорное устройство, используемое для определения, когда объекты находятся на небольшом расстоянии, и оно может определять расстояние до объекта. Несколько типов включают: радиочастотный, магнитный мост, ультразвуковой и фотоэлектрический. Обычно используется для: высокоскоростного счета, обнаружения металлических предметов, контроля уровня, считывания кодовых меток и концевых выключателей. См. Индуктивный датчик.

Координаты импульса
Роботы Yaskawa определяют положение осей шарниров робота в градусах для поворотных шарниров.Импульс — это еще один способ указать положение сустава робота, и он используется при подсчете импульсов энкодера двигателя робота.

Обеспечение качества (ОК)
Описывает методы, политику и процедуры, необходимые для проведения тестирования обеспечения качества во время проектирования, производства и доставки этапов создания, перепрограммирования или обслуживания роботов.

Досягаемость: Объем пространства (конверт), которого может достичь рабочий орган робота, по крайней мере, в одной ориентации.

Квазистатический зажим
Тип контакта между человеком и частью робототехнической системы, при котором часть тела может быть зажата между подвижной частью роботизированной системы и другой неподвижной или подвижной частью роботизированной ячейки

Вылет
Объем пространства (оболочки), которого может достичь рабочий орган робота хотя бы в одной ориентации.

Система реального времени
Компьютерная система, в которой компьютер должен выполнять свои задачи в рамках временных ограничений некоторого процесса одновременно с системой, которой он помогает. Компьютер обрабатывает системные данные (входные данные) от датчиков с целью мониторинга и вычисления параметров (выходов) управления системой, необходимых для правильной работы системы или процесса. От компьютера требуется, чтобы он выполнял свою работу достаточно быстро, чтобы не отставать от оператора, взаимодействующего с ним через оконечное устройство (например, экран или клавиатуру).Оператор, взаимодействующий с компьютером, имеет возможность доступа, поиска и хранения через систему управления базой данных. Доступ к системе позволяет оператору вмешиваться и изменять работу системы.

Робот для воспроизведения записи
Манипулятор, для которого критические точки вдоль желаемых траекторий сохраняются последовательно путем записи фактических значений кодеров положения суставов робота, когда он перемещается под операционным управлением. Для выполнения задачи эти точки воспроизводятся в сервосистеме робота.См. Сервосистема.

Робот с прямоугольными координатами
Робот, рука манипулятора которого движется линейными движениями по набору декартовых или прямоугольных осей в направлениях X, Y и Z. Форма рабочего конверта образует прямоугольную фигуру. См. Рабочий конверт.

Надежность
Вероятность или процент времени, в течение которого устройство будет работать без сбоев в течение определенного периода времени или объема использования (R15.02). Также называется: время безотказной работы робота или среднее время наработки на отказ (MTBF).

Восстановление
Для обновления или модификации роботов в соответствии с пересмотренными спецификациями производителя. (R15.06)

Удаленный режим
Удаленный режим — это тип режима воспроизведения, в котором автоматическое выполнение программы робота инициируется с внешнего устройства (а не с обучающего пульта). В этом режиме использование обучающего пульта отключено.

Повторяемость
Мера того, насколько близко рука может повторно занять заданное положение.Например: после того, как манипулятор вручную помещен в определенное место, и это местоположение определено роботом, повторяемость определяет, насколько точно манипулятор может вернуться в это точное местоположение. Степень разрешения в системе управления роботом определяет повторяемость. В общем, воспроизводимость руки никогда не может быть лучше, чем ее разрешение. См. «Обучение и точность».

Разрешение
Количество шарнирного движения робота, необходимое для изменения положения на один счет.Хотя разрешение каждого датчика совместной обратной связи обычно является постоянным, разрешение конечной точки в мировых координатах не является постоянным для поворотных рычагов из-за нелинейности кинематики рычага.

Поворотный шарнир
Суставы робота, способные совершать вращательные движения.

Оценка рисков
Процесс оценки предполагаемого использования машины или системы на предмет прогнозируемых опасностей и последующего определения уровня риска, связанного с идентифицированными задачами.

Снижение рисков
Вторичный шаг в процессе оценки риска, который включает снижение уровня риска для идентифицированных задач путем применения мер по снижению риска с целью устранения или смягчения опасностей.

Робот
Перепрограммируемый многофункциональный манипулятор, предназначенный для перемещения материала, деталей, инструментов или определенных устройств посредством переменных запрограммированных движений для выполнения множества задач. Общие элементы, из которых состоит робот: контроллер, манипулятор и рабочий орган.См. Манипулятор, Контроллер и Рабочий орган.

Система координат робота
Система координат робота определяется в базовой оси робота, а точки в системе координат робота будут относиться к базе робота. Обратите внимание, что по умолчанию базовая система координат и система координат робота одинаковы. (см. рисунок справа)

Робот-интегратор
См. Интегратор.

Язык программирования роботов
Интерфейс между человеком-пользователем и роботом, который связывает человеческие команды с роботом.

Робот, контролирующий пределы диапазона
Следит за тем, чтобы рука манипулятора или его инструмент находились в обозначенной зоне безопасности

Моделирование роботов
Метод имитации и прогнозирования поведения и работы роботизированной системы на основе модели (например, компьютерной графики) физической системы. (R15.07)

Рулон
Вращение концевого эффектора робота в плоскости, перпендикулярной концу руки манипулятора.См. Pitch and Yaw.

Поворотный шарнир
Сустав, который скручивается, качается или изгибается вокруг оси.

Поворотный векторный привод (RV)
Торговая марка устройства понижения скорости, которое преобразует низкий крутящий момент на высокой скорости в высокий крутящий момент на низкой скорости, обычно используемое на большой (большей) оси. См. Cyclo Drive и Harmonic Drive.

Вращательное движение
Сустав, который скручивается, качается или изгибается вокруг оси. Примером этого является локоть человеческой руки.

Защита
Барьерное ограждение, устройство или защитная процедура, предназначенные для защиты персонала. (R15.06)

Уровень полноты безопасности
Уровень полноты безопасности (SIL) — это метод IEC для определения уровня производительности системы безопасности. SIL 2 соответствует уровню эффективности ISO «d», а SIL 3 соответствует уровню эффективности ISO «e». ISO 10218 допускает использование того и другого.

Логическая схема безопасности
Логическая схема безопасности контролирует критически важные для безопасности внешние устройства, такие как световые завесы и генерируемые FSU сигналы.Логическая схема безопасности программируется через интуитивно понятный пользовательский интерфейс, поддерживаемый подвесным пультом программирования Yaskawa. Это позволяет настроить логические операции, такие как остановка манипулятора или выдача сигнала, если сервоприводы включены.

Остановка с контролем безопасности
Совместная функция, разработанная для обеспечения безопасного взаимодействия человека и робота. Только когда движение робота прекратится, безопасность человека перейдет в рабочее пространство для совместной работы. Сервоприводы могут оставаться под напряжением в соответствии с остановкой категории 2 в соответствии с ISO 10218-1: 2011, 5.4. Оценка риска должна использоваться, чтобы определить, необходимы ли какие-либо дополнительные меры безопасности для снижения рисков в роботизированной системе.

Робот SCARA
Цилиндрический робот, имеющий два параллельных шарнирных соединения (горизонтально шарнирно сочлененных) и обеспечивающий податливость в одной выбранной плоскости. (ISO 8373) Примечание: SCARA является производным от селективно совместимой руки для роботизированной сборки

Вторая исходная позиция
Помимо «исходного положения» манипулятора, второе исходное положение можно настроить как контрольную точку для абсолютных данных.Начальное значение второго исходного положения — это исходное положение (где все оси находятся на импульсе 0). Вторую исходную позицию можно изменить.

Режим безопасности
Уровни режимов оператора на контроллерах роботов Yaskawa включают в себя: режим работы, режим редактирования, режим управления, режим безопасности и режим одноразового управления.

Датчик
Инструменты, используемые в качестве устройств ввода для роботов, которые позволяют ему определять аспекты, касающиеся окружающей среды робота, а также собственное позиционирование робота.Датчики реагируют на физические стимулы (такие как тепло, свет, звук, давление, магнетизм и движение) и передают результирующий сигнал или данные для измерения, управления или того и другого. (R15.06)

Сенсорная обратная связь
Переменные данные, измеряемые датчиками и передаваемые на контроллер в замкнутой системе. Если контроллер получает обратную связь, выходящую за пределы допустимого диапазона, значит, произошла ошибка. Контроллер отправляет роботу сигнал об ошибке.Робот вносит необходимые корректировки в соответствии с сигналом ошибки.

Сервоуправление
Процесс, с помощью которого система управления роботом проверяет, соответствует ли достигнутая поза робота позе, заданной при планировании движения, с требуемыми характеристиками и критериями безопасности. (ISO 8373)

Серводвигатель
Электроэнергетический механизм, используемый для движения или поддержания положения робота (например, двигатель, который преобразует электрическую энергию в движение робота) (R15.07). Двигатель реагирует на сигнал, полученный от системы управления, и часто включает энкодер для обеспечения обратной связи с контуром управления.

Сервопривод
Электроэнергетический механизм переменного тока, управляемый с помощью логики, для преобразования энергии источника питания в форме синусоидальной волны в квадратную форму с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), подаваемую на двигатели для управления двигателем: скорость, направление, ускорение, замедление. и контроль торможения.

Робот с сервоприводом
Управление роботом с помощью сервосистемы с замкнутым контуром, в которой положение оси робота измеряется устройствами обратной связи и сохраняется в памяти контроллера.См. Система с обратной связью и Сервосистема.

Сервосистема
Система, в которой контроллер выдает команды на двигатели, двигатели приводят в движение рычаг, а датчик энкодера измеряет вращательные движения двигателя и сигнализирует о величине движения обратно контроллеру. Этот процесс продолжается много раз в секунду, пока рука не переместится в требуемую точку. См. Сервоуправляемый робот

.

Функция обнаружения удара
Обнаружение удара — это функция, поддерживаемая контроллером робота Yaskawa, которая снижает влияние столкновения робота путем остановки манипулятора без какого-либо внешнего датчика, когда инструмент или манипулятор сталкиваются с периферийным устройством.

Плечо
Первую или вторую ось робота иногда называют осью плеча, поскольку она чем-то напоминает человеческое плечо. Это часто используется при описании гуманоидных систем или систем с двумя руками, таких как Yaskawa Motoman® SDA10D.

SIL
См. Уровень полноты безопасности

.

Моделирование
Графическая компьютерная программа, представляющая робота и его окружающую среду, которая имитирует поведение робота во время имитации запуска робота.Это используется для определения поведения робота в определенных ситуациях, прежде чем фактически дать команду роботу выполнить такие задачи. Рассматриваются следующие элементы моделирования: 3D-моделирование окружающей среды, эмуляция кинематики, эмуляция планирования пути и моделирование датчиков. См. Сенсор, Прямая кинематика и Робот.

Сингулярность
Конфигурация, в которой два шарнира манипулятора робота становятся коаксиальными (выровненными по общей оси). В особой конфигурации плавное следование по траектории обычно невозможно, и робот может потерять управление.Термин происходит от поведения матрицы Якоби, которая становится сингулярной (т. Е. Не имеет обратной) в этих конфигурациях.

SLURBT
SLURBT — это термины, которые Yaskawa Motoman использует для описания каждой оси робота для удобства. Определение каждого значения следующее:

S — качели или вертлюги
L — нижний рычаг
U — Верхняя рука
R — повернуть на
B — Колено
Т — Твист

Функция настройки мягкого ограничения
Функция настройки Softlimit — это функция для установки диапазона ограничения перемещения оси движения манипулятора в программном обеспечении.

Контроль скорости и разделения
Совместная функция, которая позволяет оператору и роботу работать в непосредственной близости друг от друга, гарантируя, что робот замедлится и остановится до возникновения ситуации контакта. Для безопасной реализации этой функции необходимо использовать функциональную безопасность и дополнительное оборудование для обнаружения. Оценка риска должна использоваться, чтобы определить, необходимы ли какие-либо дополнительные меры безопасности для снижения рисков в роботизированной системе.

Сплайн
Гладкая непрерывная функция, используемая для аппроксимации набора функций, которые однозначно определены на наборе подинтервалов. Аппроксимирующая функция и набор аппроксимируемых функций пересекаются в достаточном количестве точек, чтобы обеспечить высокую степень точности приближения. Назначение плавной функции — позволить роботу-манипулятору выполнить задачу без рывков.

Spline Motion Тип
Расчетный путь, который выполняет робот, который может иметь параболическую форму.Сплайновое движение может также создавать кривую произвольной формы со смесью круглых и параболических форм.

Системный интегратор
См. Интегратор.

Обучение
Чтобы запрограммировать руку манипулятора, вручную направляя ее через серию движений и записывая положение в памяти контроллера робота для воспроизведения.

Блокировка обучения
Пока установлена ​​блокировка обучения, режим работы привязан к режиму обучения, и машины не могут воспроизводиться ни с помощью [СТАРТ], ни с внешнего входа.В целях безопасности всегда устанавливайте переключатель режима в положение «ОБУЧЕНИЕ» перед началом обучения.

Режим обучения
Режим контроллера робота, в котором робот-манипулятор программируется путем ручного управления им через серию движений и записи положения в память контроллера робота для воспроизведения. Промышленные роботы, у которых нет активной функции ограничения мощности и усилия, требуют использования трехпозиционного переключателя включения в режиме обучения.

Подвеска Teach
Портативный блок управления, который используется оператором для удаленного управления роботом при выполнении его задач.Движения записываются системой управления роботом для последующего воспроизведения. Современные промышленные роботы поставляются с подвесками для программирования, которые не только позволяют обучать роботов, но также поддерживают полнофункциональное программирование роботов и безопасный пользовательский интерфейс.

Окно обучения
Окно обучения — это экран пользовательского интерфейса на пульте программирования. Это окно содержит окно СОДЕРЖАНИЕ ЗАДАНИЯ, и в этом окне проводится обучение. Окно СОДЕРЖАНИЕ ЗАДАНИЯ содержит следующие элементы: номера строк, курсор, инструкции, дополнительные элементы, комментарии и т. Д.

Распределительная балка
Система обнаружения объектов, используемая в системе датчиков изображения робота. Точно сфокусированный луч света закреплен на одном конце, а детектор — на другом. Когда луч света прерывается, объект ощущается.

Функция измерения времени
Функция измерения времени измеряет время выполнения указанного раздела в задании или время вывода указанного сигнала.

Инструмент
Термин, используемый в широком смысле для определения рабочего устройства, установленного на конце манипулятора робота, такого как рука, захват, сварочная горелка, отвертка и т. Д.См. «Рука», «Захват» и «Рабочий орган».

Инструмент и рука Помехи
В системе с одним контроллером и несколькими манипуляторами можно использовать функцию проверки вмешательства инструмента и рычага для обнаружения возможных помех и предотвращения столкновения во время работы. Можно проверить следующие три шаблона:

  • Плечо против руки

  • Рычаг против инструмента

  • Инструмент против инструмента

Интерференция проверяется с помощью цилиндра, который немного больше, чем рычаг или инструмент.На обоих концах цилиндра помещается сфера. Если цилиндр и сферы одного манипулятора во время движения контактируют с цилиндрами другого манипулятора, манипуляторы останавливаются из-за обнаружения помех.

Центр инструмента (TCP)
Центральная точка инструмента (TCP) определяет вершину текущего инструмента, как определено относительно фланца инструмента. Например, для сварочного робота TCP обычно определяется на кончике сварочного пистолета. После определения и настройки TCP движение робота будет определено относительно этого кадра (т.е., вращение в направлении Rx вызовет вращение вокруг оси X, и позиции будут обучаться в этом кадре.

Контрольная точка инструмента
См. Центр инструмента

.

Координаты инструмента
Когда инструмент, прикрепленный к роботу, перемещается, его система координат инструмента движется вместе с фиксированной системой координат, например мировыми координатами. Как правило, координаты инструмента не совпадают с мировыми координатами XYZ.

Рама для инструмента
Система координат, прикрепленная к рабочему органу робота (относительно базовой рамы).

Датчик касания
Чувствительное устройство, иногда используемое с рукой или захватом робота, которое определяет физический контакт с объектом, тем самым давая роботу искусственное ощущение осязания. Датчики реагируют на контактные силы, возникающие между ними и твердыми предметами.

Построение траектории (расчет)
Вычисление функций движения, которые позволяют плавно контролировать движение суставов.

Преобразователь
Устройство, преобразующее энергию из одной формы в другую.Обычно это устройство, преобразующее входной сигнал в выходной сигнал другой формы. Его также можно рассматривать как устройство, которое преобразует статические сигналы, обнаруженные в окружающей среде (например, давление), в электрический сигнал, который отправляется в систему управления роботом.

Время работы
Период времени, в течение которого робот или производственная линия работают или готовы к работе, в отличие от времени простоя.

Настройка координат пользователя
Координаты пользователя определяются тремя точками, которые были обучены манипулятору с помощью осевых операций.Этими тремя определяющими точками являются ORG, XX и XY, как показано на диаграмме ниже. Эти три точки позиционных данных регистрируются в пользовательском файле координат. ORG — это исходное положение, а XX — точка на оси X. XY — это точка со стороны оси Y от пользовательских координат, которые были обучены, а направления осей Y и Z определяются точкой XY.

Пользовательская система координат
Пользовательская система координат — это любая контрольная точка, которую пользователь определил для своего приложения.Он часто прикрепляется к объекту, например к поддону, и позволяет пользователю обучать точкам относительно этого объекта. Например, набор положений может быть обучен относительно пользовательской системы координат, прикрепленной к поддону, а затем легко перенесен в другую пользовательскую систему координат на другом поддоне. Это позволяет эффективно повторно использовать позиции. См. Также «Настройка координат пользователя

».

Ручной вакуумный стакан
Конечный эффектор для манипулятора робота, который используется для захвата объектов легкого и среднего веса с помощью всасывания для манипуляций.К таким предметам может относиться стекло, пластик; и т. д. Обычно используется из-за его достоинств, заключающихся в уменьшении скольжения предмета, когда он находится в пределах досягаемости вакуумной чашки. См. «Концевой эффектор».

Система визуального контроля
Система управления, в которой траектория робота изменяется в ответ на ввод от системы технического зрения.

Датчик технического зрения
Датчик, который определяет форму, местоположение, ориентацию или размеры объекта с помощью визуальной обратной связи, например, телекамеры.

Рабочий пакет
Набор всех точек, до которых манипулятор может добраться без вторжения. Иногда форма рабочего пространства и положение самого манипулятора могут ограничивать рабочий диапазон.

Рабочий конверт (космос)
Объем пространства, в котором робот может выполнять поставленные задачи.

Работа в исходном положении
Исходное рабочее положение — это ориентир для операций с манипулятором.Это предотвращает взаимодействие с периферийным устройством, гарантируя, что манипулятор всегда находится в пределах установленного диапазона в качестве предварительного условия для таких операций, как запуск линии. Манипулятор можно переместить в заданное рабочее исходное положение с помощью пульта программирования или ввода сигнала с внешнего устройства. Когда манипулятор находится в непосредственной близости от исходного рабочего положения, включается сигнал рабочего исходного положения.

Заготовка
Любая деталь, которая обрабатывается, совершенствуется или изготавливается до того, как она станет готовым продуктом.

Рабочее пространство
Объем пространства, в котором робот может выполнять поставленные задачи.

Мировые координаты
Справочная система координат, в которой рычаг манипулятора движется линейными движениями по набору декартовых или прямоугольных осей в направлениях X, Y и Z. Форма рабочего конверта образует прямоугольную фигуру. См. Прямоугольные координаты.

Мировая модель
Трехмерное представление рабочей среды робота, включая объекты, их положение и ориентацию в этой среде, которое хранится в памяти робота.Поскольку объекты обнаруживаются в окружающей среде, система контроллера робота постоянно обновляет модель мира. Роботы используют эту модель мира, чтобы определять свои действия для выполнения поставленных задач.

Запястье
Набор поворотных шарниров между манипулятором и рабочим органом робота, которые позволяют ориентировать рабочий орган по отношению к обрабатываемой детали. В большинстве случаев запястье может иметь степени свободы, которые позволяют ему захватывать объект с ориентацией по крену, тангажу и рысканью.См. Раздел «Рука», «Рабочий орган», «Крен», «Шаг», «Рыскание» и «Деталь».

Запястье [вторичная ось]
Набор взаимосвязанных звеньев и механических соединений между рычагом и рабочим органом, который поддерживает, позиционирует и ориентирует рабочий орган. (ISO 8373)

Рыскание
Вращение рабочего органа в горизонтальной плоскости вокруг конца руки манипулятора. Боковое движение по оси. Смотрите Roll and Pitch.

Типы и области применения автономных мобильных роботов (AMR)

Последние несколько десятилетий принесли колоссальные изменения в мир выполнения заказов и обработки материалов.От роста затрат на рабочую силу до сокращения числа квалифицированных рабочих и повышения давления на следующий день, в тот же день и двухчасовой доставки — сегодняшние операции по выполнению заказов сталкиваются с множеством новых проблем, которые необходимо преодолеть.

Освоение новых технологий, процессов и процедур всегда было важной частью головоломки для дистрибьюторских операций, которые должны регулярно модернизироваться и адаптироваться, чтобы оставаться конкурентоспособными и прибыльными в этой новой реальности. Но с учетом того, что доступные технологии расширяются так же быстро, как сейчас, может быть трудно точно определить, какие решения автоматизации наиболее подходят для ваших нужд.

Загрузите наше руководство по автономным мобильным роботам (AMR)

Сфера складской робототехники, особенно, может многое предложить, когда речь идет о технологиях автоматизации, которые можно использовать для повышения производительности и эффективности. Хотя определенные типы складских роботов, такие как AGV, AS / RS и другие, существуют уже много лет, многие менеджеры складов задаются вопросом о новом игроке на рынке: автономных мобильных роботах, также известных как AMR.

Что такое автономные мобильные роботы (AMR)?

В общих чертах, автономный мобильный робот (AMR) — это любой робот, который может понимать свое окружение и перемещаться в нем без непосредственного наблюдения оператора или по фиксированному заранее определенному пути. У AMR есть набор сложных датчиков, которые позволяют им понимать и интерпретировать окружающую среду, что помогает им выполнять свою задачу наиболее эффективным способом и по возможному пути, перемещаясь вокруг фиксированных препятствий (здания, стойки, рабочие станции и т. Д.) и различные препятствия (например, люди, погрузчики и мусор).

Несмотря на то, что AMR во многом схожи с автоматическими управляемыми транспортными средствами (AGV), они отличаются по ряду важных аспектов. Самым большим из этих отличий является гибкость: AGV должны следовать гораздо более жестким, заранее заданным маршрутам, чем AMR. Автономные мобильные роботы находят наиболее эффективный маршрут для достижения каждой задачи и предназначены для совместной работы с операторами, такими как операции по отбору и сортировке, в то время как AGV обычно этого не делают.

В среде склада и распределительного центра эти сложные технологии интегрированы с системами управления складом, что дает AMR повышенную гибкость для создания собственных маршрутов между точками на складе или объекте. Конечным результатом является робот, который гораздо лучше может работать с людьми в динамической среде, предлагаемой большинством операций по выполнению заказов.

Автономные мобильные роботы делают процессы и рабочие процессы более эффективными и производительными.Обычно это достигается путем выполнения задач, не связанных с добавленной стоимостью, таких как транспортировка, сбор и отправка продукта, чтобы освободить рабочих для выполнения других задач, которые повышают ценность продукта / операции, например, сбора, проверки или упаковки. Заказ.

Типы автономных мобильных роботов

Несмотря на то, что они все еще относительно молодая технология, AMR уже разделились на несколько различных разновидностей, каждая из которых лучше подходит для выполнения определенного типа действий.

По этой причине, когда имеют место дискуссии об AMR, они, как правило, сосредотачиваются на приложении, для которого предназначена технология, а не на конкретном названии или модели.

Как правило, AMR можно разделить на три (3) широких сегмента:

  • AMR, которые перемещают запасы в пределах объекта
  • AMR, которые помогают в процессе отбора
  • AMR, которые представляют собой гибкое решение для сортировки

Ниже мы обсудите различные типы AMR, доступные для выполнения каждого из этих действий, чтобы помочь вам лучше понять, какой тип может помочь улучшить вашу работу.

AMR, которые транспортируют инвентарь и продукт

Транспортировка инвентаря и продукта из одного места в другое на предприятии, как правило, является малоквалифицированной задачей, которая мало или совсем не добавляет ценности продукту или операции. Таким образом, это часто является одной из первых задач, которые нужно автоматизировать, когда операция решает, что это оправдано. Автоматизация транспортировки продукции означает, что работники могут оставаться на своей основной работе, чтобы выполнять другие, более ценные задачи, в то время как работа доставляется к ним и забирается с них с помощью AMR.

Раньше, когда предприятие хотело автоматизировать транспортировку продукции на предприятии, основными доступными опциями были вилочные погрузчики, конвейеры и грузовые автомобили. Хотя эти варианты эффективны, они обычно требуют трудозатрат, занимают площадь и требуют капиталовложений.

Сегодня существует ряд AMR, специально разработанных для восполнения пробелов в эффективности функциональных возможностей. Вместо того, чтобы работать только с большими и тяжелыми грузами, они предназначены для подъема и выгрузки отдельных ящиков, сумок и предметов.

То, как эти системы работают, будет зависеть от конкретной модели AMR.

AMR, которые помогают в комплектовании

Комплектование заказов — одна из самых дорогостоящих задач, выполняемых в рамках операции — не потому, что она требует высокого уровня подготовки или навыков (это возможно), а потому, что она требует очень много времени. Фактически, физическая прогулка с места на место в пределах объекта может составлять до 75% времени, связанного со сбором.

Когда дело доходит до дополнения операции подбора с помощью AMR, в вашем распоряжении множество различных вариантов.К наиболее распространенным относятся:

  • AMR, используемые при комплектации заказов
  • AMR, которые действуют как гибкое решение для сортировки
  • AMR, повышающие видимость запасов

Мы рассмотрим каждый из этих вариантов ниже.

1. AMR, используемые при комплектовании заказов

Существует множество разновидностей AMR, разработанных специально для сокращения времени в пути, связанного с комплектованием. Это достигается за счет сокращения времени в пути сборщика за счет доставки продукта к сборщику. AMR можно использовать для повышения производительности операций комплектования несколькими способами.

AMR, используемые при традиционном комплектовании

Мы определяем традиционный комплектование как хранение артикулов в стационарной, прямой зоне комплектования на стеллажах или стеллажах определенного типа, где комплектовщики перемещаются из места хранения в место хранения, собирая артикулы и помещая их в отдельные контейнеры для заказа. на конвейере, тележках или вручную.

При зональном комплектовании AMR перемещает сумку / корзину для заказа на стеллажи или стеллажи в пределах зоны. Сборщик, работающий в этой зоне, затем может выбрать инвентарь из окружающих локаций для выполнения заказа.Для управления сборщиком можно использовать расширенное зрение, RF, списки выбора бумаги или подсветку. Как только заказ будет выполнен, AMR заберет сумку и доставит ее в следующую зону для дальнейшей комплектации или на упаковочную станцию ​​для окончательной отгрузки. Этот процесс повторяется с несколькими AMR, которые работают и транспортируются во многие зоны. Конечным результатом является то, что работник может тратить больше времени на сбор заказов и меньше тратить время на прогулки и поиск.

AMR, используемые при отборе товаров к человеку

Отбор товаров к человеку включает хранение нескольких артикулов в секциях стеллажей, стеллажей или ящиков.AMR предназначены для извлечения определенного SKU, найденного на полке. Бот маневрирует под стеллажом и отрывает его от земли. Затем AMR перемещается по кратчайшему пути к назначенной станции отбора.

Станции комплектования спроектированы так, чтобы иметь очередь AMR со стеллажами на них, готовыми к комплектованию. AMR перемещается в нужное положение, и световой индикатор отборщика указывает оператору выбрать правильный подбор и количество. Затем оператору предлагается разместить правильный артикул и количество в операционные заказы, которые у него есть на своей станции.По мере того, как они помещают артикул в надлежащие открытые заказы, AMR уходит, и появляется новый. Это гарантирует, что следующий выбор всегда ждет оператора.

Системы WMS / WES управляют всем процессом выполнения заказа. Он отслеживает местоположение и количество каждого сохраненного артикула, чтобы координировать и оптимизировать задачи AMR. Это исключает ненужные затраты времени оператора на ходьбу, поиск и задержку, повышая производительность до 450%.

С помощью этого типа системы можно повысить производительность, настроив упаковочные станции для определенных типов заказов:

  • Однострочные заказы: Доставьте количество ящиков с одним артикулом на станцию ​​и выполните несколько заказов за один раз.
  • Заказы VAS: Заказы, которые медленно собираются и / или упаковываются, для которых требуются подарочные карты или особая обработка, например, хрупкие товары.
  • Отдельные станции электронной торговли и розничной / оптовой торговли: Эти заказы имеют разные профили, которые влияют на производительность. Наличие отдельных станций для каждого типа заказа повысит общую производительность и точность.

Кроме того, для операций, связанных со стратегией выбора в корзину, AMR могут быть невероятно полезны при транспортировке тележек из одного места в другое на предприятии.Например, они могут перемещать тележки между зонами или доставлять полные тележки для упаковки, обработки и отправки. Автоматизация этой транспортировки может сократить общее время цикла заказа, позволяя сборщикам оставаться в своей зоне, сокращая время в пути и повышая эффективность.

AMR, которые упрощают комплектование другими способами

В дополнение к разновидностям, рассмотренным выше, есть другие способы использования AMR для облегчения процесса комплектования.

Например, их можно использовать для пополнения SKU в реальном времени.AMR можно использовать не только для переноса контейнеров для пополнения в зону прямого захвата, но и для автоматического складирования контейнеров на стеллаже, стеллаже или стеллаже для картонных коробок. Хост-система знает, когда в хранилище SKU заканчивается, и может создать и доставить требуемый запас для пополнения.

В операции выполнения, в которой используется конвейер для транспортировки контейнеров с заказами посредством комплектования, упаковки и отгрузки, все еще могут быть продукты или заказы, которые не подходят для конвейерной системы.Продукт может быть хрупким, или контейнер слишком велик, чтобы попасть на конвейерную систему, или операция может иметь 80% мест сбора, обслуживаемых конвейерной системой, и 20% (самые медленно движущиеся SKU) хранятся и отбираются в автономной области. В этих ситуациях AMR могут использоваться как гибкий конвейер для транспортировки заказов через комплектование, а затем доставлять выполненные заказы непосредственно на указанную станцию ​​или зону упаковки или отгрузки. Если есть заказы на комплектование ящиков, в которых выполняются заказы с раздельными ящиками, AMR можно использовать для обработки поддонов или картонных коробок и устранения связанных с этим трудозатрат.

2. AMR для гибкой сортировки

Автономные мобильные роботы также могут играть важную роль в сортировке. Различные модели оснащены различными технологиями обращения. От конвейерных роликов до наклонных лотков и систем с поперечными лентами, AMR оснащены широким спектром решений для сортировки, включая:

  • Высокоскоростная сортировка посылок
  • Выполнение заказов электронной торговли
  • Обработка возвратов
  • Краткосрочная сортировка

Высокоскоростная сортировка AMR легко достигается за счет использования парка моделей AMR с наклонным лотком TiltSort-Bot.Эти боты работают на антресолях с лотками для размещения или заказа позиций. Либо люди, либо роботизированные руки вводят элемент в верхнюю часть TiltSort-Bot. Камера индукционной станции над ботом считывает штрих-код и взлетает по кратчайшему пути к желобу назначения. Как только он достигает своего желоба, он останавливается параллельно ему и наклоняет предмет с бота и вниз по желобу. Предметы или посылки собираются в мешки, гейлорды или контейнеры. После завершения либо оператор, либо AMR отправляет выполненный заказ на отгрузку.Другой AMR приносит пустой контейнер, чтобы возобновить процесс сортировки.

Сортировка по этажам для электронной торговли, возврата, комплектации и выполнения заказов может быть выполнена с помощью сортировщика HighTilt-Bot AMR. Эти устройства имеют высоту 42 дюйма и оснащены откидной крышкой. Эта система работает непосредственно на полу и может быть расширена или уплотнена в зависимости от повседневных потребностей.

На приведенном выше рисунке индукционные станции расположены по бокам. Предметы или посылки доставляются на каждую станцию.Оператор просто помещает товар штрих-кодом вверх на бота. Камера выше считывает штрих-код, и AMR перемещается по кратчайшему пути к месту назначения заказа. Пунктом назначения может быть гей-лорд, сумка или палета. AMR останавливается, когда он параллелен положению, и наклоняет элемент в место хранения. Когда позиция заполнена или завершена, приходит AMR передачи и перемещает ее к станциям упаковки, расположенным в передней части зоны. Другой перенос AMR доставляет пустой гейлорд, контейнер или поддон в открытую позицию для возобновления этой позиции.

Консолидация и сортировка возвратов с использованием рабочих станций размещения. В этом приложении AMR переносят на рабочую станцию ​​открытый гейлорд, мусорное ведро или поддон. Они выстраиваются в очередь. Когда один завершен и уходит, другой AMR перемещается в позицию. Оператор получает указание положить в корзину нужный товар и нужное количество. Этот процесс повторяется до завершения.

После этого AMR возьмет завершенный заказ на буферное хранилище, отгрузку или место подбора для выполнения заказа.Это приложение обладает огромной гибкостью при разработке и внедрении. Это приложение избавляет операторов от траты времени на прогулки и поиск и чрезвычайно гибко подходит для различных бизнес-требований.

Эти роботы используют широкий спектр технологий для ввода и разгрузки инвентаря. Общие методы индукции включают: роботизированные манипуляторы, ручное размещение, конвейер, стеллажи и многое другое. Аналогичным образом, AMR могут выгружаться в лотки, стеллажи, стеллажи, конвейеры, рабочие станции и многое другое.

Это позволяет AMR получать продукт, сортировать его и транспортировать туда, где он должен быть. Эти AMR могут использоваться для транспортировки с конвейера на конвейер, перекрытия пробелов и расширения существующей транспортировки.

Поскольку AMR нелинейны, их можно использовать для упорядочивания продуктов в операциях комплектования и отгрузки. Товар может выходить из комплектования в определенном порядке, который не идеален для укладки заказа на поддоны. AMR могут принимать продукт в любом порядке и доставлять его на станцию ​​укладки на поддоны, чтобы самый тяжелый продукт находился внизу, а хрупкий или самый легкий — вверху.

Этот же метод можно применить к прицепам с напольной загрузкой, которые разгружаются в обратном порядке. AMR можно использовать для сортировки контейнеров заказов, так что последняя остановка загружается первой, а первая остановка загружается последней.

AMR, которые увеличивают видимость запасов

Точная и ясная видимость запасов — знание того, где находится продукт в вашем распределительном центре, складе и всей цепочке поставок — критически важна для современного выполнения заказов. Но для особо крупных и сложных операций перемещение и сверка запасов может быть сложным и трудоемким процессом для координации.Парк AMR, напрямую интегрированных с системой, позволяет автоматизировать процесс, что значительно сокращает время и затраты, необходимые для обеспечения максимальной производительности и точности заказов.

Никакая система инвентаризации не является идеальной, потому что происходят события, которые не регистрируют правильное количество продукта, полученного, размещенного, пополненного или отобранного. Система управляет каждой из этих задач и имеет встроенные процессы проверки для выявления нарушений и аномалий инвентаризации. Он также управляет подсчетом циклов, чтобы выявить нарушения до того, как они станут эксплуатационной проблемой.

Итог

Имеет ли смысл использовать автономные мобильные роботы (AMR) или другой тип автоматизации для выполнения ваших заказов, будет во многом зависеть от специфики вашего бизнеса. Опытный и проверенный системный интегратор может помочь вам определить наилучший путь развития вашего бизнеса. У них есть навыки и опыт, чтобы помочь вам проанализировать вашу деятельность и дать рекомендации, которые подходят для вашего бизнеса и операций.

В отличие от большинства обычного погрузочно-разгрузочного оборудования и систем, AMR поддаются проверке концепции (POC).Модульность, масштабируемость и гибкость AMR позволяют проектировать и внедрять POC-системы с минимальными затратами. После завершения POC практически вся система может быть перемещена и интегрирована в полную систему. Экономия времени и ресурсов при снижении рисков. Чтобы разобраться в этом процессе, позвоните или напишите консультанту Conveyco по электронной почте.

Системы Kiva: три инженера, сотни роботов, один склад

Без рук: машины делают тяжелую работу на предприятии Staples Denver. Фото: Joel Eden Photography / Kiva Systems

«Прелесть нашей системы, — говорит Рафаэлло Д’Андреа, шагая по складу, — в том, что вам не нужно идти к полкам, чтобы достать вещи — полки приходят к вам». Сказав это, он указывает примерно на 200 синих пластиковых стоек в центре здания. Механическое жужжание наполняет комнату. А потом появляются роботы.

Две дюжины автоматов для приседаний, словно оранжевые чемоданы на колесах, носятся по полу.Они паркуются под стойками высотой с человеческий рост и начинают пируэт; Вращение — это часть механизма, который отрывает стойки от земли. Один робот тащит полки с 12 упаковками Mountain Dew; другой несет бутылки с шампунем Redken. Они движутся по прямым линиям и делают повороты на 90 градусов, маневрируя всего в 15 сантиметрах друг от друга. Это немного похоже на Pac-Man.

Это демонстрационный объект Kiva Systems, стартапа в Вобурне, штат Массачусетс, к северу от Бостона, который хочет заново изобрести многовековой складской бизнес.Идея Kiva проста: заставляя товары поступать к складским работникам, а не наоборот, вы можете быстрее выполнять заказы. Компьютерный кластер отслеживает всех роботов и стойки на полу, а алгоритмы распределения ресурсов эффективно управляют их перемещением.

«Когда вы видите, как эти штуки движутся, вы думаете:« О боже, они сейчас нанесут удар », — говорит Д’Андреа. «Но, конечно, они никогда этого не делают».

Д’Андреа должен знать. Он написал алгоритм управления роботами.Профессор инженерии, ранее работавший в Корнельском университете, а теперь в Швейцарском федеральном технологическом институте ETH в Цюрихе, он присоединился к Kiva после встречи с Миком Маунтцем, выпускником Массачусетского технологического института и Гарвардской школы бизнеса, который придумал идею использования мобильных роботов для управления. инвентарь. Третий основатель — Питер Вурман, эксперт по многоагентным системам и бывший профессор информатики в Государственном университете Северной Каролины в Роли.

Шаг вперед: основатели Kiva (слева направо), Питер Вурман, Мик Маунтц и Раффаэлло Д’Андреа, представляют тысячи роботов на складах. Фото: Джошуа Дальсимер

Рафф, Мик и Пит, как их называют, образуют своего рода триумвират. Д’Андреа и Вурман, которых называют научными сотрудниками, наблюдают за системной архитектурой и разработкой алгоритмов; Маунтц, генеральный директор, управляет бизнесом. «Это хорошо смазанная машина», — говорит один инженер компании.

После четырех лет совершенствования своей системы перед Kiva теперь стоит задача убедить потенциальных клиентов перейти от обычных складских технологий к парку мобильных роботов.Сегодняшние наиболее автоматизированные распределительные центры полагаются на обширные лабиринты конвейерных лент, желобов и каруселей. Люди-операторы стоят вдоль конвейеров, возле складских полок, хватая продукты и складывая их в коробки или сумки, катящиеся мимо них. Это метод конвейерной сборки, к которому привыкло большинство менеджеров склада, и он не сильно изменился за последние 100 лет. Фактически, для многих из них идея передать свои запасы роботам — большое отклонение, если не сумасшедшее предложение.

«Kiva обладает неотъемлемой степенью гибкости, которой нет у многих более традиционных технологий хранения и сбора», — говорит Уильям Л.Винсент, руководитель Tompkins Associates, консалтинговой компании по технологиям цепочки поставок в Орландо, штат Флорида: «Но многие клиенты боятся новейших классных игрушек и предпочитают подождать, пока они не получат немного больше истории».

Может быть, это одна из причин, по которой Kiva избегает ярлыка «робототехническая компания». «Мы изобрели решение для самореализации», — настаивает Маунтц. Он говорит, что Интернет сделал покупки легкими для потребителей, и теперь пришло время серверной части наверстать упущенное. Kiva утверждает, что ее система упрощает настройку склада и управление им, а также может повысить скорость выполнения заказов в три раза по сравнению с конвейерными операциями.«Мы превратили то, что обычно является последовательным процессом, в массово параллельный процесс», — говорит он.

Шаг

Маунтца, похоже, работает. С 2004 года Kiva привлекла финансирование в размере 18 миллионов долларов США от Bain Capital и других инвесторов. Он также подписал трех крупных клиентов. Гигант канцелярских товаров Staples использует 500 роботов Kiva в своем фулфилмент-центре площадью 30 000 квадратных метров в Чемберсбурге, штат Пенсильвания, и оборудовал роботизированной системой весь склад в Денвере. Сеть аптек Walgreens использует сотни роботов Kiva в распределительном центре в Mt.Вернон, штат Иллинойс, для подготовки ящиков с инвентарем для пополнения запасов. И Zappos, интернет-магазин обуви, добавляет роботов Kiva в часть своего огромного центра выполнения заказов в Шепердсвилле, штат Кентукки, который начал работу три года назад и теперь насчитывает 4,2 миллиона обуви, сумок и предметов одежды.

«Если бы я тогда знал о Kiva, — говорит Крейг Адкинс, вице-президент Zappos по фулфилмент-операциям, — я бы построил все здание только из Kiva».

Д’Андреа говорит, что впервые сотни автономных роботов были объединены для совместной работы над коммерческим приложением.Он, вероятно, знает об оранжевых колесных машинах больше, чем кто-либо другой, но, учитывая напряженный график поездок, он один из немногих жителей Кивана — как называют себя сотрудники — кто никогда не видел роботов в действии на территории клиента. «Как только у нас будет установка с более чем 1000 роботами, — говорит он, — я буду одним из первых».

Завод Kiva Woburn — это типичный технологический стартап. Инженеры ставят велосипеды в свои кабинки, делают перерывы за столом для пинг-понга и приправляют свой разговор таким отраслевым жаргоном, как «каждый» (отдельные предметы) и «сортировка» (разделение инвентаря на группы).Они не называют своих роботов именами, а просто называют их «приводными механизмами». Если вы слышите, что кому-то «нужно выпить», это означает, что ему нужно подзарядить аккумулятор.

Но чтобы понять, чем занимается компания, вам нужно зайти на склад, где Kiva разместила свой демонстрационный комплекс площадью 1000 квадратных метров. Когда я приехал сюда в феврале этого года, Д’Андреа дал мне обзор системы. Он объясняет, что роботы перемещаются по складу, указывая на пол камеры, которые считывают двухмерные наклейки со штрих-кодом, разложенные вручную на расстоянии 1 метра друг от друга в виде сетки.Роботы передают закодированную информацию по беспроводной сети в компьютерный кластер, который выполняет функции диспетчера и диспетчера трафика. Он дает команду, например, роботу № 1051 поднести стойку № 308 к рабочему № 12, не сталкиваясь с роботом № 1433, который пересекает его путь.

Для выполнения заказа оператор-человек стоит на станции сбора и упаковки по периметру склада. Роботы пересекают пол — они даже используют лифты, чтобы добраться до антресолей, — и находят специальные стойки, чтобы отнести их на станцию.Когда первый робот становится перед рабочим, лазерный указатель на металлическом столбе освещает продукт красной точкой. Как только рабочий забрал предмет, робот улетает, а его место занимает другой.

При типичной работе конвейера рабочий может забирать от 200 до 400 единиц в час. Роботы Kiva могут представлять новый предмет рабочему каждые 6 секунд, в результате чего базовая скорость комплектования составляет 600 единиц в час, а у Walgreens — более 700 единиц. Кива говорит, что для большого склада, выполняющего 200 000 комплектов в день, потребуется два 75 человек, 8-часовые смены при использовании конвейеров.С технологией Kiva для выполнения работы будет достаточно всего 25 человек в смену. Компания заявляет, что оборудование помещения площадью 10 000 квадратных метров стоит от 4 до 6 миллионов долларов, что меньше, чем у конвейерной системы.

Д’Андреа говорит, что с роботами создание склада становится намного проще. Строительство конвейерной системы для большого склада может занять от 12 до 18 месяцев; развертывание Kiva, напротив, занимает недели, а не месяцы. В прошлом году, когда Staples пришлось перенести производство Kiva из одного конца здания в другой, инженеры просто разместили штрих-коды в коридоре, ведущем от старого к новому сайту, и приказали роботам сделать все остальное.

Склад Kiva, добавляет Д’Андреа, также может самоорганизовываться. Компьютерный кластер отслеживает товары с высокими и низкими продажами и соответственно хранит их. Он направляет роботов парковать стеллажи, содержащие популярные продукты, рядом со станциями сбора и упаковки, и размещать менее популярные в задней части склада.

Забавно наблюдать за роботами, но люди-рабочие, выполняющие заказы, также впечатляют: они следят за лазерной точкой, выбирают продукт, сканируют его штрих-код, бросают его в коробку и начинают все сначала.Люди сами по себе довольно роботы. Я спрашиваю Д’Андреа: почему бы не автоматизировать и эту работу? Почему бы не открыть склад, как полупроводниковую фабрику, где все нетронутые человеческими руками? Он говорит, что из-за того, что продукты сильно различаются по размеру и форме, а также из-за того, как они располагаются на полках, роботы-манипуляторы все еще не могут превзойти настоящие руки.

«Они учли, в чем хороши роботы по сравнению с тем, в чем хороши люди, и поняли, что не нужно останавливаться на одном роботе — у вас могут быть тысячи роботов», — говорит Родни Брукс, профессор робототехники в Массачусетском технологическом институте. соучредитель iRobot, производителя пылесоса Roomba.«Эти парни действительно дальновидны, собирая вместе все эти умственные прыжки».

Роботы на складах не новость. Традиционные поставщики погрузочно-разгрузочных работ, а также несколько начинающих компаний предлагают вилочные автопогрузчики с автоматическим приводом, манипуляторы для поддонов, автоматизированные полки для хранения и извлечения и другие системы. Почему так долго не появлялись такие роботы, как Kiva?

«С технологической точки зрения нет причин, по которым Kiva не могла появиться 10 или 15 лет назад», — говорит Скотт Фридман, генеральный директор Seegrid, стартапа в Питтсбурге, который разработал роботов для транспортировки поддонов, управляемых передовой системой технического зрения.«Однако затраты на рабочую силу и нехватка рабочей силы сделали более привлекательным объединение старых технологий по-новому».

Д’Андреа не согласен. «Если бы это было так, Kiva давно бы изобрели в Европе, где затраты на рабочую силу обычно намного выше». Более важным, добавляет он, было появление мощной, но недорогой электроники — беспроводных систем, датчиков наведения, встроенных процессоров — и недавняя разработка новых алгоритмов в области многоагентных систем и теории управления.«Чтобы спроектировать всю систему, — говорит он, — нам потребовалось много-много поздних ночей».

Технология компании Kiva началась в начале 2002 года как набор диаграмм и уравнений теории массового обслуживания на доске сухого стирания в однокомнатной квартире Маунтца в Пало-Альто, Калифорния. Маунтц часами простоял перед этой доской в ​​поисках новых способы ускорения очереди комплектования складских операций.

Его одержимость выросла из опыта работы в продуктовом интернет-магазине Webvan. Несмотря на внедрение новейших складских технологий, затраты Webvan на выполнение заказов в три раза превышали предполагаемые в бизнес-плане.В 2001 году компания стала печально известной жертвой краха доткомов.

«Я подумал, давайте начнем сначала», — вспоминает Маунтц. «Как любой предмет из инвентаря может стать доступным для всех на складе в любое время?» Он решил, что ответ заключался в том, что предметы должны «ходить и разговаривать сами по себе». Но как это сделать?

Он продумал возможности. Если бы рабочая сила была действительно дешевой, он мог бы укомплектовать склад, скажем, на 5000 человек, каждый из которых держит по одному предмету. «Я кричал:« Зубная паста! », И кто-то приносил ее мне», — вспоминает он однажды, подумав.Другой вариант, предложенный другом, заключался в том, чтобы превратить склад в гигантский стол для аэрохоккея, чтобы продукты скользили по нему. Эти идеи были явно слишком далекими, но они помогли Mountz сосредоточиться на многообещающей концепции: моторизованные лотки для перевозки продуктов по всему складу. Он наконец понял, что ему нужны были мобильные роботы — их много.

Прежде чем создавать какие-либо прототипы, Маунтз позвонил Питеру Вурману, старому соседу по комнате в Массачусетском технологическом институте, тогда еще в Университете штата Северная Каролина, чтобы узнать, какое программное обеспечение сможет управлять таким количеством роботов.Он несколько раз летал в дом Вурмана в Северной Каролине, где они уезжали в офис Вурмана на чердаке. «Мы проводили выходные, набрасывая идеи и выпивая много кофе», — говорит Маунтц.

В конечном итоге они сосредоточились на идее центрального компьютера, который будет управлять всеми роботами по беспроводной сети в режиме реального времени, так что люди-операторы никогда не будут бездействовать. Была только одна проблема. На большом складе должны быть десятки рабочих, сотни роботов и тысячи товаров.Было бы очень сложно найти лучший способ организовать инвентарь и мобилизовать роботов. Фактически, это тип проблемы, которую математики называют NP-трудной: ее точное решение часто непрактично.

Маунтц и Вурман придумали методы, позволяющие срезать углы. Они не раскрывают всех деталей, но дают некоторые подсказки. Вместо того, чтобы полагаться на единое программное обеспечение, которое централизует все решения, они предусмотрели программные агенты, которые могут работать на центральном компьютере, на роботах и ​​на ПК на станциях сбора.Агенты обмениваются информацией, но действуют независимо, каждый пытается оптимизировать свои собственные задачи. Они также приняли эвристические методы, такие как жадные алгоритмы, которые могут принимать хорошие — но не всегда лучшие — решения для выполнения таких задач, как назначение стоек станциям.

Mountz нанял подрядчика для подготовки компьютерного моделирования системы. Результаты ошеломили его. Его роботизированный склад выглядел так, как будто он мог работать лучше, чем любой настоящий. 15 июля 2002 г. он подал патент США № 6950722, в котором описывалась «система выполнения заказов и управления запасами с параллельной обработкой в ​​реальном времени.На нем был грубый рисунок роботов, которые выглядели как короткие мусорные баки на колесах. Он назвал свой бизнес Distrobot Systems.

Роботизированные лотки, которые представил Маунтц, имели свои проблемы. Во-первых, они занимали бы слишком много места на складе. Кроме того, они были бы слишком дорогими, потому что для каждого потребовались бы собственные двигатели, батареи, контроллеры и модуль связи. Чтобы решить эти проблемы, он решил, что лотки можно складывать в стопки, чтобы сформировать полки, а для перемещения полок можно использовать горстку мобильных роботов.

Он начал поиск в Google, ища проекты, связанные с мобильными роботами, и был очарован видеороликами RoboCup, международного чемпионата по футболу среди роботов. Однажды осенью 2003 года он упомянул видео другому другу из Массачусетского технологического института, Марджолейну Ч. Ван дер Меулен, ныне профессор механической и аэрокосмической техники в Корнелле, сразу сказал: «Вам нужно встретиться с этим парнем из RoboCup в Корнелле!» Речь идет о коллеге Рафаэлло Д’Андреа, который привел команду Корнелла к не менее чем четырем чемпионатам мира по RoboCup.

В том году Д’Андреа только что начал творческий отпуск в Массачусетском технологическом институте, и Маунтц договорился встретиться с ним на полчаса в университетском городке. Они проговорили три часа. Они встретились на следующий день и снова в следующие выходные. Д’Андреа зацепил. «Мой был, наверное, самым коротким творческим отпуском за все время», — шутит он.

В конце 2003 года Вурман и Д’Андреа официально присоединились к Distrobot. Компания открыла магазин на небольшом складе в Берлингтоне, штат Массачусетс, недалеко от iRobot. Фактически, они выбрали район Бостона из-за накопленного там опыта в области робототехники.Склад представлял собой просто большое пустое пространство, которое они отапливали как можно меньше, чтобы снизить расходы. «Было так холодно, что мы хранили наши напитки в маленькой боковой комнате», — вспоминает Д’Андреа.

Основатели наняли двух инженеров и одного специалиста по информатике и приступили к работе. Первые недели состояли в основном из мозгового штурма. Прогресс был медленным. Однажды Маунтц собрал всех и сказал: «Прекратите делать что-нибудь на доске. Ребята, вам следует меньше думать и больше писать код ». Он хотел увидеть, как что-то действительно что-то делает.

Д’Андреа и Вурман, с другой стороны, опасались поспешного проектирования, которое могло привести к проблемам в долгосрочной перспективе. «Из этого напряжения мы пришли к инженерной философии, которая существует и по сей день», — говорит Вурман. «Мы делаем быстрое прототипирование и демонстрацию, а затем цикл глубоких размышлений и серьезных улучшений».

Для создания первых прототипов Маунтц нанял нескольких своих братьев из MIT, которые работали в области робототехники. Первоначальные модели представляли собой металлические ящики на колесах, которые используются в моторизованных инвалидных колясках.У них не было системы навигации и возможности обнаружения столкновений. Машины могли перемещаться только из одной точки в другую и часто отправляли ящики со стеллажей.

Д’Андреа и его команда решили полностью изменить дизайн роботов. Они модифицировали механизм подъема стеллажа, оптимизировали беспроводной модуль, добавили функции безопасности и управления питанием и, самое главное, разработали совершенно новую систему навигации и управления.

Их нововведение состояло в том, что они наклеили на пол наклейки со штрих-кодом и оснастили роботов камерами для их считывания.По мере движения роботы читают закодированную информацию, чтобы узнать свои координаты на складе. В то же время системы управления роботами определяют, насколько далеко их тела находятся от центра наклеек. Если, например, робот находится немного вправо, система управления подталкивает его влево.

Система управления также сообщает свои показания в компьютерный кластер, чтобы поделиться этой информацией с другими роботами. Такой подход с распределенным управлением улучшает их возможности навигации.Допустим, робот видит какие-то наклейки слева. Вместо того, чтобы просто корректировать свой курс, повернув вправо, робот сначала проверяет то, что видят другие роботы — что такое «мудрость толпы». Если большинство из них видят наклейки по центру, робот считает, что наклейки находятся в нужном месте и что смещение положения связано с внутренними недостатками его собственного оборудования — его камера может быть смещена по центру или его колеса смещены. Затем робот настраивает свои собственные параметры управления для более точной навигации.Фактически, машины движутся так тщательно, что их резиновые колеса оставляют точно выровненные колеи на полу склада.

Самым большим преимуществом этого подхода является то, что роботы механически проще и, следовательно, дешевле. Вместо того, чтобы оснащать роботов дорогими и высокоточными деталями, чтобы гарантировать, что они движутся по прямой линии, Kiva позволяет управляющему программному обеспечению позаботиться о вариациях и недостатках в аппаратных компонентах. «Нам не нужно покупать лучшие двигатели и лучшие коробки передач, чтобы роботы были надежными», — говорит Деннис Полик, один из инженеров-электриков.«Об этом позаботится система управления».

Поднятие тяжестей: стандартный робот Kiva может поднимать 454 кг; его большая модель может вместить в три раза больше, или 1362 кг. Фото: Джошуа Дальсимер

Система управления также решает еще одну неприятную проблему: удерживает стойку устойчивой, пока робот поднимает ее с земли. Это необходимо, поскольку подъемный механизм состоит из шарико-винтовой передачи, которая вращается, поднимая над ней стойку. Это сложный механизм — вал с резьбой 30.5 сантиметров в диаметре с гайкой в ​​сборе, заполненной шарикоподшипниками, изготовленной на заказ из твердоанодированного алюминия в неуказанном магазине в Массачусетсе. Один двигатель постоянного тока поворачивает винт, поднимая стойку примерно на 5 см в воздух. Чтобы предотвратить вращение стойки при вращении винта, система управления заставляет робота вращаться в противоположном направлении с точной скоростью, необходимой для удержания стойки в неподвижном состоянии.

Текущая серийная модель может поднимать 454 кг и двигаться со скоростью 1,3 метра в секунду.Kiva строит машины на своем складе. Сборка занимает всего несколько часов. Затем следует серия тестов. Разработанные для работы в течение 10 лет, роботы должны ездить по полу, усыпанному фанерными квадратами толщиной 1 см, неся полтонны брусчатки для террасы. «Они довольно сильно подпрыгивают и дребезжат», — говорит Бретт Андерсон, старший инженер-механик. «Это похоже на бездорожье».

В других протоколах испытаний, разработанных больше для развлечения, чем по техническим причинам, команда выровняла дюжину роботов и заставила их колебаться, как синусоидальную волну, пока инженеры «бороздили» их.Чтобы оценить более мощного робота, способного поднимать в три раза больше веса, или 1362 кг, десяток сотрудников забрались на него, пока он занимался своим делом. А во время прошлогодних каникул стажер Kiva попросил две дюжины роботов танцевать под музыку Чайковского «Щелкунчик».

Запуск роботов на реальных складах показал Kiva, как клиенты могут довести свою систему до предела возможностей. Один клиент по ошибке разместил на своем веб-сайте более низкую цену на продукт, что привлекло толпы покупателей и отправило роботов Kiva за одними и теми же стойками, которые приходилось пополнять снова и снова.В другой раз рабочие на площадке клиента начали водить вилочные погрузчики через участок, доступный только для роботов. В конце концов, робот был сбит и почти уничтожен. По его словам, как инженеры Д’Андреа и его команда ожидают, что возникнут такие проблемы. — Думаю, больше поздних ночей.

Kiva значительно выросла на с первых дней своего существования. В 2005 году он переехал в свой гораздо более крупный дом в Уобурне. Он также избавился от названия Distrobot — «Люди думали, что мы строим гуманоидов, чтобы носить коробки», — говорит Маунтц, — чтобы стать Kiva.В том же году она также подписала своего первого клиента, Staples, за которым последовали Walgreens в 2007 году и Zappos в этом году. В настоящее время в компании работает 80 сотрудников, и ожидается, что в этом году их число почти удвоится.

В апреле этого года Kiva поставила своего тысячного робота. В нем говорится, что несколько потенциальных клиентов, которые хотят остаться анонимными, в настоящее время тестируют его систему. Д’Андреа уверен, что все больше и больше роботов Kiva попадут на склады. «Мы смоделировали огромные склады с помощью тысяч роботов», — говорит Д’Андреа.«Я могу только представить, что через 10 лет люди начнут писать статьи о жидкостных моделях роботов Kiva PDE [уравнение в частных производных], как это было сделано с движением на шоссе».

И он добавляет, что, хотя Кива не о «крутых роботах», ему нравится проводить с ними время. «Для меня это просто прекрасно. Это похоже на танец, — говорит он. «Это действительно то, что меня мотивирует. Уметь сделать что-то подобное — человеческое достижение.

No related posts.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *