Как ездить кпп робот: всё о машинах и авторынке

  • 19.01.1970

Содержание

Как правильно ездить на роботе Тойота Королла

Коробка-робот, или роботизированная КПП Тойота Королла есть не что иное, как механическая КПП с автоматизированными функциями включения муфты сцепления и переключения передач. Водитель при езде с роботизированной коробкой передач создаёт лишь входные сигналы для движения с желаемой скоростью, а коробкой передач управляет электронная алгоритмическая система.

Робот-КПП удачно соединяет в себе функции автоматической КПП, которая характеризуется комфортом езды и экономичность по расходу топлива механической коробки. Автопроизводители ведущих мировых фирм массово устанавливают на свои автомобили роботизированные КПП. И это делается на всём спектре моделей, а не только в премиум-классе.

Устройство коробки-робота Тойота Королла

Конструкции КПП-робота на разных моделях Тойота не одинаково, одинаков лишь принцип – в её устройстве заложены механическая коробка с системой управления передачами и муфтой сцепления.

Сцепление в КПП Тойоты Королла фрикционного вида.

Важным нововведением здесь является устройство двойного сцепления, благодаря которому крутящий момент передаётся непрерывным путём, разрыв мощности в этой схеме исключён.

Обычно при конструировании коробки-робота используются уже существующие для этой модели Тойота Королла КПП. Заменяются лишь узлы управления. Роботизированная коробка переключения передач имеет электрический привод с сервомеханизмом, в который входит электродвигатель механической передачей.

Для электрического привода характерна низкая скорость действия управляющего механизма (0,3 – 0,5 секунды), поэтому и устанавливаются такие блоки на бюджетные модели. Спортивные же роботизированные коробки имеют гидравлический привод, у которого скорость переключения очень высокая – 0,05 секунды.

Управление коробкой-роботом

Электронная систему управления коробкой-роботом основана на датчиках и исполнительных механизмах. Датчики на входе контролируют:

  • частоту вращения вала на входе в КПП и на выходе из неё;
  • положение селектора передач;
  • положение вилок переключения;
  • температуру масла в коробке.

Вся собранная информация передаётся в управляющий блок, где на основе показаний датчиков создаются управляющие сигналы для работы механизмов исполнения. Всем этим руководит специальная программа. Система АВS и система управления двигателем также связаны с электронным блоком. Для правильной работы зимой необходим предварительный прогрев КПП.

Принцип работы коробки-робота

Есть два режима работы роботизированной коробки Тойота Королла:

  • полуавтоматический;
  • автоматический.

При работе в автоматическом варианте алгоритм управления коробкой реализуется электронным блоком на основе сигналов входных датчиков. Это происходит с помощью механизма исполнения. А вот в полуавтоматическом режиме коробка-робот позволяет делать переключение с низшей передачи на высшую рычагом селектора передач и переключателей, расположенных под рулём.

По этой причине часто в различной литературе роботизированную коробку иначе называют секвентальной КПП (последовательной).

Робот или автомат?

При покупке автомобиля главным фактором является его КПП. А именно – автомат, вариатор или робот. И здесь покупателя начинают одолевать сомнения – что же лучше? Ведь роботы и вариаторы начали появляться сравнительно не очень давно, вслед за автоматами. И, хотя главные характеристики этих устройств уже известны, автолюбители опасаются всяких неожиданностей.

Самое распространённое мнение – это то, что гораздо лучше коробка – автомат. И это мнение насчёт автомата самое распространённое.

Попробуем разобраться в недостатках и преимуществах этих видов трансмиссий.

Достоинства роботизированных коробок переключения передач перед автоматом:

  • невысоких расход топлива при движении;
  • невысокая цена коробки и её обслуживания.

Недостатки роботизированных коробок:

  • низкая скорость переключения передач по сравнению с автоматом;
  • не всегда удовлетворительная плавность движения при переключении;
  • необходимость прогрева перед началом движения зимой.

Возможные проблемы с КПП-роботом Тoyota Сorolla

Автомобили Тойота Королла могут оснащаться КПП – роботом типа MULTI-MODE. Чаще всего при ремонте владельцы таких моделей жалуются на то, что прямо на ходу включается нейтраль, и при этом начинает сигнализировать индикатор неисправности.

И пока не выключишь зажигание и не запустишь двигатель снова, машина не движется ни взад, ни вперед. Жалеют о том, что на машине стоит не автомат. Необходимость в ремонте возникает обычно вследствие износа выжимного подшипника сцепления.

При ремонте достаточно поменять комплект сцепления, и всё снова становится работоспособным.

Другая неисправность и причина ремонта – автомобиль Тoyota Сorolla при трогании с места движется рывками. Чаще всего это связано с выходом из строя исполнительного механизма сцепления. Для ремонта достаточно штатного комплекта для ремонта актуатора.

В качестве профилактики выхода из строя коробок-роботов на страницах литературы советуется зимой перед началом движения выполнить прогрев масло в коробке, оставив машину работать на холостом ходу некоторое время. Привычка делать прогрев коробки перед движением помогает продлить срок её службы, избежать ремонта.

Прогрев робота зимой возможен на стоянке, ведь на нейтральной передаче входной вал вращается, в коробка постепенно идёт прогрев масла. Но ещё быстрее идёт прогрев её (догрев) уже при движении. Просто первые сотни метров ехать без ускорений. Прогрев происходит очень быстро даже зимой в сильные морозы.

Работы по ремонту, связанные с электрической частью коробки-робота Тойота Королла, прежде всего начинаются с тестирование её с помощью специального оборудования для диагностики Тойота Techstream. Оно замечательно работает с коробками Тойота Королла.

Как правильно ездить на роботизированной коробке передач

На легковых автомобилях используют несколько видов ступенчатых трансмиссий, предусматривающих переключение передач в ручном или автоматическом режиме.

На части автомашин встречается роботизированная коробка, созданная на базе механической, но с автоматическим переключением скоростей и управлением сцеплением.

Водителю необходимо знать, как ездить на роботе, поскольку от правильной эксплуатации зависит ресурс сцепления и механической части коробки скоростей.

Роботизированная коробка передач достаточно популярна в наше время. 

Устройство роботизированной КПП

Роботизированная коробка представляет собой механическую ступенчатую трансмиссию, дополненную электронным блоком управления.

Управление муфтой сцепления и переключение скоростей производится исполнительными сервоприводами (электрическими или гидравлическими).

Для начала движения водителю необходимо поставить селектор в положение A (перемещение вперед) или R (движение назад), а затем отпустить педаль тормоза.

Блок управления переключает скорости в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и сопротивления движению. В конструкции контроллера предусмотрен специальный датчик, фиксирующий угол наклона автомашины. В зависимости от положения автомобиля корректируется работа роботизированной коробки.

https://www.youtube.com/watch?v=Ow0OpqXayuI

В конструкции коробки предусмотрен режим ручного переключения, обозначаемый литерой M. Для выбора скорости необходимо нажимать на селектор вперед или назад, повышая или понижая передачу.

Электронный контроллер отслеживает режим работы двигателя и скорость движения, в памяти устройства зашиты допустимые соотношения скоростей и оборотов силового агрегата.

Например, блок не допустит попытки тронуться с 3-й передачи или перекрутить коленчатый вал мотора ошибочным включением пониженного передаточного отношения при движении на трассе.

Обслуживание роботизированной коробки заключается в проведении компьютерной диагностики, позволяющей определить остаточную толщину фрикционных накладок сцепления. При неаккуратном обращении с трансмиссией происходит ускоренный износ накладок муфты сцепления. Изменение размерных цепей негативно влияет на работу исполнительных механизмов, проходящих калибровку в заводских условиях.

При проведении ежегодного обслуживания автомашины или через каждые 10-15 тыс. км выполняется адаптация конструкции, позволяющая компенсировать износ накладок.

Пренебрежение процедурой адаптации приводит к некорректной работе агрегата и его переходу в аварийный режим. В механической части трансмиссии производится замена масла на жидкость, рекомендованную изготовителем.

Периодичность обслуживания агрегата зависит от производителя, рекомендации приведены в сервисной книжке автомобиля.

Роботизированная коробка передач выбирать и включать необходимую передачу без участия водителя.

Как ездить на коробке робот

Роботизированная коробка предназначена для спокойного движения, резко нажимать на педаль газа не следует даже при активации спортивного режима.

Для обеспечения динамичного разгона рекомендуют перевести селектор в режим ручного управления и плавно ускоряться на каждой передаче.

При замедлении необходимо вернуть рычаг в положение автоматического выбора передачи. Допускается буксировать автомобиль с роботом в случае поломки силовой установки или узлов подачи топлива.

При поломке трансмиссии рекомендуют перемещать автомашину на эвакуаторе.

При переключении скоростей на роботе происходит толчок, что не является проблемой или признаком неисправности. Для уменьшения эффекта можно отслеживать моменты переключения и снижать обороты двигателя.

Если машина застряла в грязи или снежной каше, допускается раскачивание автомобиля путем переключения коробки из режима А в режим R. Но длительное буксование приводит к нарушению работы исполнительных механизмов.

Для восстановления работоспособности требуется выполнить компьютерную калибровку сервоприводов.

Особенности вождения с роботизированной коробкой

Поскольку робот является компромиссным вариантом конструкции, следует учитывать некоторые особенности управления автомобилем.

Например, роботизированный агрегат не всегда корректно переключает скорости, что приводит к падению интенсивности разгона. При резком нажатии на педаль газа передачи переключаются вниз с запаздыванием.

Эту особенность следует учитывать при совершении обгона на трассе, особенно с выездом на полосу встречного движения.

Требуется ли прогрев

Роботизированная коробка не требует прогрева масла. После запуска двигателя рекомендуют постоять 20-60 секунд, пока шестерни не разбросают смазывающее вещество по поверхностям трения. Прогревать машину зимой необходимо на протяжении нескольких минут, до момента стабилизации оборотов двигателя. Затем можно пользоваться автомобилем. Селектор переводится в позицию А.

При прогреве двигателя не требуется устанавливать селектор коробки в различные положения по аналогии с гидромеханическими агрегатами. После начала движения рекомендуют проехать 1-2 км на пониженной скорости, чтобы снизить нагрузки на трущиеся поверхности.

Поскольку картер коробки находится на удалении от силового агрегата, нагрев масла в трансмиссии происходит через 10-15 км пути.

Начало движения на подъем его преодоление спуск

В конструкции роботизированных агрегатов не используется ассистент старта в гору. Исключение составляют некоторые марки автомобилей.

Чтобы начать двигаться в гору на автомашине с коробкой робот, необходимо перевести рычаг в положение A, одновременно удерживая автомобиль стояночной тормозной системой. Затем водитель отпускает рычаг тормоза и увеличивает частоту вращения двигателя.

Для снижения отката автомашины водителю необходимо поймать момент включения сцепления и одновременно отпустить рычаг ручного тормоза.

Перед началом эксплуатации автомобиля рекомендуют выполнить несколько пробных попыток старта на горке, чтобы понять момент начала работы сцепления.

В зимнее время коробка переключается в режим ручного выбора ступени, что снижает пробуксовку в начале движения. После разгона скорости переключаются принудительно или селектор переводится в положение автоматической работы.

При увеличении скорости коробка будет повышать передачи, но если частота вращения мотора упадет, трансмиссия перейдет на пониженную скорость в автоматическом режиме. При движении на спусках рычаг остается в положении А, педаль газа отпускается для торможения двигателем.

Для дополнительного снижения скорости производится нажатие на педаль тормоза. Переключать селектор трансмиссии в нейтральное положение не требуется.

Остановка и парковка

Автомобиль с роботизированным агрегатом останавливается при помощи штатных тормозов. Затем водитель устанавливает рычаг коробки в нейтральное положение и включает стояночный тормоз.

Педаль тормоза отпускается, водитель может заглушить двигатель и вынуть ключ из замка. При остановках, например, на светофоре, допускается оставлять селектор в положении движения вперед.

При длительной стоянке необходимо перевести рычаг в нейтральную позицию, поскольку в выжатом положении сцепление изнашивается.

Другие режимы

Роботизированные коробки передач поддерживают дополнительные режимы работы:

  1. Режим, обозначаемый пиктограммой в виде снежинки, предназначен для передвижения в зимнее время. Контроллер коробки обеспечивает старт со второй передачи и меняет алгоритм переключения скоростей, снижая пробуксовку колес на скользком дорожном покрытии.
  2. Функция «спорт» позволяет переключать передачи при повышенной частоте вращения коленчатого вала, что обеспечивает динамичный разгон.
  3. Ручной режим, позволяющий принудительно управлять коробкой передач.

Эксплуатация роботизированной коробки передач в городских условиях

Езда на автомобиле с роботизированной коробкой в городе требует переключения в нейтральное положение при остановках дольше 20-30 секунд.

Если удерживать автомашину на тормозе, то сцепление находится в разомкнутом состоянии. Из-за этого изнашиваются детали привода фрикционной муфты, теряется эластичность пружинных элементов. Дополнительных требований к эксплуатации роботизированного узла нет.

Адаптируем роботизированную коробку передач Тойота Королла под свой стиль езды

Роботизированная коробка передач значительно упростит ваше управление автомобилем во время езды. Трансмиссия, которая управляется с помощью электрического блока и не требует ручного переключения передач, настраивается индивидуально под каждого водителя. Дело в том, что адаптация робота Тойота Королла не такой уж и сложный процесс, который поможет выполнить регулировку сцепления под ваш стиль езды. Благодаря настройкам автомобиль будет передвигаться проще и удобней.

Покупая Тойоту с роботизированной коробкой передач, почти каждый владелец задается вопросом: «Как выполнить адаптацию робота Тойота Королла?». Поэтому нужно знать полную пошаговую инструкцию по регулировке коробки и сцепления.

Универсальность робота — отличная черта

Тойота Королла с роботизированной коробкой передач

Анализируя все преимущества и недостатки роботизированных передач, можно уверенно сказать, что трансмиссия данного вида достойно «поселилась» в автомобилях Тойота.

С помощью такой коробки можно забыть о переключении передач, в то время как блок управления будет выполнять всю «ручную работу» за вас. Японцы стараются оснащать бюджетные и премиум класса модели коробкой робот. И в этом нет ничего плохого.

Главное всегда вовремя проходить обслуживание во избежание дорогостоящих поломок.

Универсальная коробка робот состоит:

  • механической трансмиссии и сцепления
  • автоматического привода коробки и передач
  • электрического блока управления (ЭБУ)

Особенность роботизированной трансмиссии заключается в ее универсальности. Обеспечение в бесперебойном переключении передач выполняется с помощью электронных систем.

Работа такой трансмиссии предусмотрена в автоматическом или полуавтоматическом режиме. Также в каждом автомобиле есть возможность переключения на ручное управление.

Для правильного и удобного функционирования коробки нужно выполнить адаптацию робота Тойота Королла своими руками или на автосервисе.

Робот «Multimode» – функции и назначения

Как упоминалось ранее, вариатор «Multimode» Тойота Королла – это отличный вариант для тех водителей, которые устали думать за ручное переключение передач.

ММТ состоит из элементов автоматического и электрического управления сцепления. Главным компонентом, который выполняет заданные функции системой, является актуатор.

Это один из не многих элементов, который испытывает износ своих компонентов (щеток, втулок и самого моторчика привода).

ММТ Тойота Королла

«Multimode» — это усовершенствованный вариатор, который создан компанией Тойота, для еще более плавного переключения передач крутящего момента. Новый вариатор «Multidrive S» выпущенный японцами стал еще продуктивней. Теперь расход топлива снижен на 10-15%, а плавность передач сведена к минимуму.

Преимущественная характеристика, которой владеет вариатор «Multimode» – это возможность передвижения в аварийном режиме. После, какой либо неполадки датчик передает сигнал в ТСМ, который в свою включает аварийную лампу. При таких ситуация включается автономный режим вождения.

Как настроить робот Тойота Королла

Японцы начали выпускать усовершенствованную роботизированную трансмиссию вместе с выходом Короллы 2007 года. Хотя до 2009 года владельцы данных автомобилей стыкались со значительными трудностями в эксплуатации робота.

С 2009 года был выпущен модернизированный актуатор (переключатель передач). Данный привод был разработан с учетом всех ошибок предыдущих моделей.

Теперь, с каждым годом производятся еще более практичные актуаторы, при замене которых вы навсегда забудете о внезапных поломках ММТ.

Актуатор Тойота Королла

Адаптация робота это другими словами индивидуальная настройка и регулировка сцепления. Провести диагностику можно с помощью специальных приборов или без них. Если же вы решились выполнить адаптацию робота Тойота Королла своими руками, то следуйте поэтапной инструкции.

Самостоятельная адаптация робота Тойота Королла:

Блок DLC3 и контакты CG и ТС

  1. Выключаем зажигание и ставим автомобиль на ручник.
  2. Делаем скрепку (перемычку) контактов CG (4) и ТС (13) в блоке DLC Теперь ожидаем около 15 секунд, пока система подготовится к диагностике.
  3. Поворачиваем ключ в режим зажигания. При включении зажигания не нажимайте на тормоз и не заводите двигатель.
  4. Сразу после включения зажигания в течение 3-4 секунд прокачайте тормоз 6-7 раз.
  5. Ожидайте обратного сигнала зуммера, он будет выполнен в 2 такта.
  6. После двух коротких сигналов зажмите педаль тормоза и проведите следующую комбинацию переключения передач: N – E – M – «плюс» — М — «плюс» — М — «плюс» — М — «плюс» — М – Е – N, после чего отпустите педаль и подождите 5-10 секунд.
  7. Нажимаем на тормоз заново.
  8. Ждем ответа зуммера, появится короткий сигнал, который будет означать, что зажим сцепления отрегулирован. Отпустите тормоз.
  9. Затем нажимаем на педаль тормоза и удерживаем ее. Переводим рычаг коробки на позицию «минус». Отпускаем педаль.
  10. Выключаем зажигание и ожидаем 10-15 секунд.
  11. Убираем скрепку контактов CG (4) и TC (13) в блоке DCL

После проведения ряда работ по адаптации, нужно окончательно ее завершить, проверить все элементы на исправность и соответствие заданным параметрам.

Для заключительной настройки вам не понадобится блок DLC3. Просто выполняйте инструкцию:

  1. Устанавливаем положение коробки в «нейтраль».
  2. Включаем зажигание и ожидаем около минуты.
  3. Выключаем зажигание и ждем 15-20 секунд.
  4. Включаем зажигание заново.
  5. Запускаем двигатель с положением «нейтраль» и удержанием педали тормоза.
  6. Обратите внимание на панель приборов. При заведенном двигателе вы увидите мигание индикатора «N». Ожидаем, когда индикатор «нейтраль» перестанет мигать, можно глушить двигатель. На этом адаптация робота Тойота Королла – завершена.

Видео: Toyota Сorolla 300N/MC 1.6 робот, разгон до 100 км/ч

  • Замена ремня ГРМ на Тойота Королла
  • Тюнинг тойота камри v50

Как правильно ездить на коробке робот: что нужно знать

Сегодня автомобили с роботизированной коробкой передач (РКПП, АМТ) составляют серьезную конкуренцию классическому гидромеханическому автомату АКПП и вариатору CVT по целому ряду причин. Прежде всего, коробка робот дешевле в производстве, также РКПП позволяет обеспечить высокую топливную экономичность, что особенно актуально с учетом жестких экологических норм и стандартов.

При этом на первый взгляд может показаться, что роботизированная трансмиссия не отличается от привычной АКПП, однако это не так. С учетом определенных особенностей и конструктивных отличий, необходимо знать, как пользоваться коробкой робот, чтобы добиться максимального комфорта при езде и продлить срок службы агрегата. 

Как правильно пользоваться роботизированной коробкой передач

Прежде всего, роботизированная КПП фактически представляет собой МКПП, в которой управление сцеплением, а также выбор и включение/выключение передач осуществляется автоматически. Другими словами, коробка робот это все та же «механика», только передачи переключаются без участия водителя.

Еще отметим, что роботизированная трансмиссия также имеет ручной (полуавтоматический) режим, то есть водитель может самостоятельно повышать и понижать передачу аналогично Типтроник на АКПП.  Становится понятно, что производители РКПП стремятся имитировать классический автомат для упрощения взаимодействия. По этой причине робот имеет похожие режимы.

  • Как и на АКПП, имеется режим «N» (нейтраль). В этом режиме крутящий момент на колеса не передается. Указанный режим нужно включать при простое с заведенным двигателем, в том случае, если выполняется буксировка авто и т.д.  Режим «R» (реверс) означает движение назад.
  • Также коробка робот имеет режимы А/М или Е/М, что является аналогом режима D (драйв) для движения вперед. Такое обозначение свойственно простым «однодисковым» РКПП, то есть коробка имеет только одно сцепление.  При этом следует отметить, что роботизированные коробки передач с двойным сцеплением (например, DSG)  имеют режим, обозначенный  литерой D (драйв), как и на обычных АКПП.
  • Что касается режима М, это значит, что коробка переведена в режим ручного управления (аналогично Типтроник), а обозначения «+» и «-» указывают, куда нужно двигать селектор для повышения или понижения передачи. Еще добавим, что на коробках типа DSG управление ручным режимом может быть выполнено в виде отдельной кнопки на селекторе.

Эксплуатация роботизированной коробки передач: нюансы

Итак, если в автомобиле стоит роботизированная коробка автомат (робот), как пользоваться такой КПП, мы рассмотрим ниже.

Казалось бы, данная коробка похожа на АКПП по принципу работы и не сильно отличается от аналога.

  Другими словами,  нужно только перевести селектор в то или иное положение, после чего автомобиль начнет движение, причем дальнейшая езда будет похожа на машину с классической АКПП.

Сразу отметим, РКПП сильно отличается от автомата с гидротрансформатором. По этой причине нужно знать, как управлять коробкой робот, а также правильно эксплуатировать такую КПП.

  • Начнем с прогрева, то есть нужно ли прогревать коробку робот зимой. Как известно, для АКПП предварительный погрев обязателен, так как трансмиссионное масло (жидкость ATF) должно немного разжижиться. При этом для роботизированной коробки требования менее жесткие.

Если просто, однодисковый робот нужно греть точно так же, как и обычную механику. Что касается DSG, особенно с «мокрым» сцеплением, прогреть такую РКПП необходимо чуть дольше, так как в ней залит большой объем трансмиссионной жидкости.

В любом случае, как для МКПП, так и для РКПП независимо от типа, общие правила похожи. Важно понимать, что за время простоя масло в коробке стекает и густеет при низких температурах. Это значит, что двигатель должен поработать определенное время на холостых, чтобы прогрелся сам ДВС, а также масло успело растечься по полостям коробки передач.

При этом, в отличие от АКПП, селектор в разные режимы переводить не нужно, то есть достаточно включить нейтраль N.

Дальнейшее движение должно быть в щадящем режиме, без резких стартов, на невысокой скорости. Помните, масло в коробке греется намного дольше, чем в двигателе.

Чтобы трансмиссионная жидкость полностью прогрелась и вышла на рабочие температуры, необходимо проехать, в среднем, около 10 км.

  • Езда на подъемах и спусках с коробкой робот также является моментом, который заслуживает отдельного внимания. Существует много моделей с РКПП (как правило, в бюджетном сегменте), которые не имеют системы помощи при старте на подъем.

Это означает, что трогаться на подъем с роботизированной коробкой  нужно точно так же, как и на механике. Простыми словами, потребуется использовать ручник (стояночный тормоз). Сначала следует затянуть ручник, затем включается режим A, после этого водитель нажимает на педаль газа и параллельно снимает машину с ручника. Указанные действия позволяют тронуться в гору без отката.

Кстати, в этом случае также можно пользоваться не только автоматическим, но и ручным режимом, включая первую передачу. Единственное, не следует сильно давить на газ, так как возможна пробуксовка колес.  Еще добавим, что алгоритм работы РКПП предполагает, что такая коробка не позволяет двигаться в натяг, то есть на подъеме нужно повышать обороты двигателя.

Что касается спусков, в этом случае отпадает необходимость каких-либо дополнительных действий. Водитель просто переводит селектор в режим A или D, отключает стояночный тормоз и начинает движение. При езде под уклон будет проявляться эффект торможения двигателем. 

  • Остановка на светофоре, движение в пробке и длительная стоянка. Сразу начнем с кратковременных остановок и пробок. Прежде всего, если стоянка короткая (около 30-60 сек.), например, на светофоре, нет необходимости переводить селектор из режима А или D в N. Однако более длительный простой все же потребует перехода на нейтраль.

Дело в том, что когда на роботе включен режим «драйв» и водитель останавливает автомобиль при помощи тормоза, сцепление остается выжатым. Становится понятно, что если машина находится в пробке или подолгу стоит на светофоре, нужно переключаться на «нейтралку», чтобы уберечь сцепление и продлить срок службы данного узла.

Что касается парковки или стоянки, после того, как автомобиль полностью остановлен, селектор РКПП переводится из режима A в N, затем затягивается ручник, после чего можно отпустить педаль тормоза и глушить двигатель автомобиля.

  • Дополнительные режимы коробки робот. Следует отметить, что роботизированная коробка также может иметь такие режимы как S (спортивный) или W (winter, зимний), причем последний часто обозначается в виде «снежинки».

Не вдаваясь в подробности, в зимнем режиме коробка передает крутящий момент на колеса «мягко», чтобы избежать пробуксовок на заснеженной дороге или на льду.

Как правило, автомобиль в этом режиме трогается с места на второй передаче, а также плавно переходит на повышенные.

В спорт режиме коробка робот переходит на повышенные передачи на высоких оборотах, что улучшает приемистость и разгонную динамику. При этом расход топлива также увеличивается.

Еще добавим, что во время езды роботизированная коробка позволяет переключаться из автоматического режима в ручной и обратно. Это значит, что водитель может прямо на ходу повышать и понижать передачи. Однако получить полный контроль над работой КПП не получится, так как режим полуавтоматический.

Это значит, что если скорость и обороты ДВС высокие, при этом водитель хочет понизить передачу, например, сразу с 4-й на 2-ю, ЭБУ коробкой не позволит реализовать такое переключение и включит только наиболее подходящую передачу.

Такая особенность является «защитой», так как понижение передач на две ступени вниз может привести к тому, что обороты двигателя «упрутся» в отсечку, момент переключения будет сопровождаться ударом, сильной нагрузкой на трансмиссию и т.д. Другим словами, включение той или иной передачи возможно только в том случае, если диапазон допустимых оборотов и скорость ТС, прописанные в ЭБУ, позволяют включить выбранную водителем передачу.    

Советы и рекомендации

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

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

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

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

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое коробка DSG. Из этой статьи вы узнаете об особенностях данного типа КПП, а также о преимуществах и недостатках преселективных коробок передач с двойным сцеплением.
Еще добавим, что сходство с механикой и наличие ручного режима все равно не означает, что на машине с роботом можно активно буксовать. Дело в том, что если на МКПП водитель «подпаливает» сцепление, далее износ узла и момент включения/выключения компенсируется изменением хода педали сцепления, также сам водитель чувствует момент включения и выключения механизма и т.д.

В случае с роботом, электроника попросту не «умеет» учитывать такой износ, что приводит к отклонению от запрограммированной точки схватывания, то есть происходит нарушение калибровки точно настроенных исполнительных механизмов. По этой причине один раз в 10-15 тыс. км необходимо выполнять инициализацию (обучение) коробки робот, так как игнорирование данного правила может привести к тому, что коробка падает в аварийный режим. 

Что в итоге

С учетом приведенной выше информации становится понятно, что среди всех роботизированных коробок оптимальным вариантом можно считать преселективный робот с двумя сцеплениями (например, DSG или аналоги).

Данные коробки передач лишены многих недостатков однодисковых РКПП, а также обеспечивают максимум комфорта и высокую топливную экономичность. Также следует отметить, что робот с двойным «мокрым» сцеплением при грамотном обслуживании и эксплуатации имеет больший срок службы по сравнению с аналогами 

Что касается езды, в большей степени отличия РКПП от АКПП проявляются именно в случае с однодисковыми роботизированными коробками передач. Если автомобиль оснащен такой коробкой, перед началом активной эксплуатации рекомендуется отдельно изучить особенности работы трансмиссии данного типа на практике.

Напоследок отметим, что в случае с DSG и аналогами, особенно если ТС имеет систему помощи при старте на подъеме, особой разницы между АКПП и РКПП водитель не заметит. Основной рекомендацией в этом случае остается только необходимость переводить коробку из «драйва» в «нейтраль» при простоях больше 1-2 минут. 

Коробка робот все что нужно знать!

Коробка робот сегодня стремительно обретает популярность среди водителей из разных уголков планеты. Она существенно облегчает управление автомобилем, особенно в городских условиях, и считается перспективной и инновационной. Но напрасно думать, что такая трансмиссия появилась совсем недавно.

Первая роботизированная коробка появилась в далёком 1957 году. Она называлась Saxomat и могла автоматически выжимать сцепление. Переключать передачи при этом нужно было вручную. Этот образец так и остался опытным.

А первая коробка автомат робот, которая стала устанавливаться на серийные автомобили, была создана в 2003 году концерном Volkswagen. Он начал ставить на свои авто роботизированную трансмиссию DSG, оснащённую двумя сцеплениями.

Вскоре механизм стали использовать и другие автопроизводители мира. За время существования он претерпел некоторые модернизации.

Видео — РОБОТ (роботизированная коробка передач) — БЕЖАТЬ или МОЖНО БРАТЬ?

Коробка робот как пользоваться

Неважно какое у вас авто, Форд, Опель или Японское авто коробка-робот требует соблюдения правил эксплуатации. Чтобы агрегат работал долго без поломок, нужно знать, как пользоваться им правильно. Вот простая инструкция по использованию РКПП:

  1. Стараться ездить только по хорошим дорогам, имеющим твёрдое покрытие. Если необходимо проехать по бездорожью или рыхлому снегу, лучше отказаться от автоматического режима, если это предусмотрено конструкцией авто. Эксперты не советуют часто эксплуатировать автомобили с роботом в подобных условиях.
  2. Надавливать на газ плавно без резких движений. Водитель должен постоянно смотреть за оборотами мотора.
  3. При отсутствии на машине системы помощи при подъёме, использовать ручной тормоз. Это поможет избежать отката автомобиля назад.
  4. Стоя в пробках или на светофоре, переводить рычаг в нейтральное положение.
  5. При постановке авто на парковку следует сначала установить селектор робота в положение «нейтраль», после – затянуть ручник и затем заглушить мотор, сняв ногу с педали тормоза.
  6. Регулярно производить перенастройку электронного блока управления или обучение. Процедура выполняется согласно регламенту конкретного автопроизводителя через определённое количество километров. Обычно – через 10000-15000 км. Это связано с естественным износом дисков сцепления.
  7. Зимой при сильном морозе исключить поездки на непрогретом автомобиле. Прогревать его нужно до достижения рабочей температуры силового агрегата. Это поможет избежать повышенных нагрузок на роботизированную коробку.
  8. Стараться не буксовать, не возить тяжёлые прицепы и не буксировать другие авто. При серьёзных неисправностях машины использовать эвакуатор. Подробно об этом сказано в руководстве по эксплуатации каждого автомобиля с роботом.

Видео — Что такое РКПП (робот) | Сравнение с МКПП и АКПП | Плюсы и минусы

Режимы работы

Большинство РКПП или АМТ, как ещё называют эту трансмиссию, имеет четыре основных режима работы. Это:

  • Нейтральная передача или « N». Он используется перед троганием с места или во время стояния в пробке либо на светофоре, а также при иных остановках на продолжительное время с работающим двигателем;
  • « D», « A/ M», « E/ M» — режим движения. После перевода рычага в это положение, необходимо отпустить педаль тормоза и перевести правую ногу на педаль газа, потихоньку начав нажимать её. Автомобиль поедет вперёд, передачи будут переключаться автоматически в зависимости от набора скорости;
  • Ручное управление или « M». Режим применяется при движении вперёд, например, при поездках по снегу, песку или бездорожью. Передачи при этом водитель переключает селектором или подрулевыми переключателями в зависимости от особенностей конструкции авто. Переключение осуществляется постепенно, на одну ступень вперёд;
  • Задний ход или « R». Режим обеспечивает движение машины назад.

На некоторых моделях машин есть спортивный и зимний режимы, обозначенные соответствующими символами.

Робот и автомат в чём разница?

Автолюбителей часто интересует, что лучше – робот или автомат и в чём отличие этих трансмиссий. Они похожи, но у каждой из коробок есть свои особенности:

  1. В АМТ, как и в АКПП, используется трансмиссионное масло. Но его объём обычно значительно меньше. Зачастую и интервалы между заменами заметно больше. Но это зависит от модели и марки машины.
  2. Робот, как и вариатор, обеспечивает лучшую динамику и меньший расход топлива в отличие от автомата. 
  3. РКПП не так удобна в управлении, как автоматическая коробка, так как нередко переключает передачи с рывками. Но современные трансмиссии практически лишены этой особенности.
  4. Робот считается менее долговечным и надёжным, чем АКПП. У роботизированной трансмиссии быстро изнашиваются диски сцепления. Поэтому узел н нуждается в частой замене.
  5. Современные РКПП больше подвержены серьёзным неисправностям, требующим дорогостоящего ремонта, чем нынешние автоматы.
  6. АМТ позволяет переключать передачи вручную в особом режиме, у автоматической трансмиссии такого режима нет.

Отзывы владельцев

Робот устанавливается на многие автомобили марки Toyota, Ford, Volkswagen, Skoda и другие. Отзывы владельцев об этой трансмиссии в целом положительные. Но иногда встречаются жалобы на малый ресурс и дорогостоящий ремонт. Правда, зачастую это связано с неправильной эксплуатацией машины, несвоевременным обслуживанием и устранением мелких поломок.

РКПП на Тойота Королла и других моделях этой марки отличается надёжностью и достаточно большим ресурсом. Он дарит прекрасную динамику и небольшой расход топлива. Коробка практически не имеет рывков и прочих неприятных особенностей. Аккуратные водители сталкиваются с её поломками нечасто.

Коробка PowerShift на Фокус и других автомобилях Форд отличается менее отзывчивой и корректной работой. Она часто работает с рывками, а её ресурс редко превышает 150000 километров.

На Форд Фокус 3 она перегревается в пробках, может начинать сильнее дёргаться со временем. Иногда эта проблема, по словам автолюбителей, решается перепрошивкой.

В более серьёзных случаях может потребоваться ремонт.

Некоторые владельцы Фольксваген и Шкода жалуются на поломки трансмиссий DSG. Но этот агрегат не на всех моделях проблемный.

При бережной эксплуатации и регулярном обслуживании он может пройти достаточно много. Противоречивы мнения и об АМТ на Lada Vesta. Нередко на этом авто требуется частая замена сцепления.

Оно служит не более 40000-60000 километров пробега. Но, возможно, это зависит от манеры езды.

Сейчас мнение автовладельцев о роботе стало более позитивным, чем несколько лет тому назад. Коробки стали совершеннее, об их использовании и обслуживании появилось много полезной информации, в России открылось немало станций по ремонту РКПП. Поэтому эксплуатация таких автомобилей стала намного удобнее.

Робот на Toyota

О коробке робот на Toyota Corolla xbnfnqnt в нашей статье Коробка робот на Тойота Королла

Плюсы и минусы

АМТ обладает множеством положительных качеств. Но есть у неё и существенные недостатки.

Плюсы:

  • Быстрый разгон автомобиля. Машина с роботом разгоняется практически также быстро, как и с механикой;
  • Низкий расход топлива. Такие авто тратят бензина практически столько же, сколько и автомобили на МКПП, или даже чуть меньше;
  • Более медленный износ сцепления, чем у авто с механической коробкой передач. Но это преимущество есть не у всех моделей с РКПП. У некоторых машин оно изнашивается даже быстрее, чем у транспорта с ручной трансмиссией;
  • Аккуратное и бережное переключение передач, недоступное многим водителям при ручном переключении;
  • Более дешёвый ремонт по сравнению с восстановлением работоспособности АКПП.

Минусы:

  • Возможны рывки, толчки и дёргание при движении. Но это присуще не всем роботам, более современные модели работают намного комфортнее;
  • Робот не всегда позволяет быстро затормозить или ускориться, так как этому препятствуют его электронные настройки;
  • Для корректной работы узла нужен мощный мотор;
  • Автомобиль с РКПП может откатиться назад при движении в гору, если не использовать ручник. Но машины, имеющие систему помощи при подъёме, не обладают данной особенностью;
  • Блок управления не всегда можно прошить в сервисном центре, изменив его работу;
  • Городская эксплуатация негативно сказывается на долговечности агрегата.

Обслуживание

Роботизированная коробка передач требует правильного и внимательного обслуживания. Она нуждается в регулярной замене масла и фильтров.

Обычно процедура проводится каждые 60000-80000 километров в зависимости от особенностей конкретной модели авто. Для замены необходима трансмиссионная жидкость, рекомендованная автопроизводителем.

Она обычно дороже, чем масло для механической коробки передач.

Владельцам машин с АМТ следует выполнять переобучение коробки в зависимости от состояния её сцепления. Не пренебрегать регулярной диагностикой электронного блока управления и проверкой работоспособности узла. Нужно обращать внимание на потёки трансмиссионной жидкости.

Обслуживание робота выполняется в сервисном центре или у мастеров, имеющих опыт работы с такими механизмами и соответствующее оборудование. Самостоятельно обслуживать этот узел не рекомендуется. Поэтому при покупке авто с РКПП нужно учитывать расходы на посещение СТО.

Неисправности

Неисправности коробки – робот бывают механическими или электрическими. Основные признаки поломки трансмиссии:

  • Машина не едет при любом или некоторых положениях селектора КПП;
  • Передачи не переключаются или переключаются не вовремя;
  • На приборной панели горит Check Engine;
  • Усиление рывков и толчков при движении;
  • Появление неприятных звуков при езде;
  • Движение с пробуксовкой;
  • Течь трансмиссионного масла.

Некоторые из этих симптомов не всегда связаны с поломкой АМТ. Поэтому при их возникновении следует обратиться в автосервис для диагностики автомобиля. Это поможет быстро установить причину и, возможно, избежать слишком дорогого ремонта. Отремонтировать узел без знаний и оснащения невозможно.

Как пользоваться коробкой роботом: правила вождения и эксплуатации

На легковых автомобилях используют несколько видов ступенчатых трансмиссий, предусматривающих переключение передач в ручном или автоматическом режиме. На части автомашин встречается роботизированная коробка, созданная на базе механической, но с автоматическим переключением скоростей и управлением сцеплением. Водителю необходимо знать, как ездить на роботе, поскольку от правильной эксплуатации зависит ресурс сцепления и механической части коробки скоростей.

Роботизированная коробка передач достаточно популярна в наше время. 

Устройство роботизированной КПП

Роботизированная коробка представляет собой механическую ступенчатую трансмиссию, дополненную электронным блоком управления. Управление муфтой сцепления и переключение скоростей производится исполнительными сервоприводами (электрическими или гидравлическими). Для начала движения водителю необходимо поставить селектор в положение A (перемещение вперед) или R (движение назад), а затем отпустить педаль тормоза.

Блок управления переключает скорости в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и сопротивления движению. В конструкции контроллера предусмотрен специальный датчик, фиксирующий угол наклона автомашины. В зависимости от положения автомобиля корректируется работа роботизированной коробки.

В конструкции коробки предусмотрен режим ручного переключения, обозначаемый литерой M. Для выбора скорости необходимо нажимать на селектор вперед или назад, повышая или понижая передачу. Электронный контроллер отслеживает режим работы двигателя и скорость движения, в памяти устройства зашиты допустимые соотношения скоростей и оборотов силового агрегата. Например, блок не допустит попытки тронуться с 3-й передачи или перекрутить коленчатый вал мотора ошибочным включением пониженного передаточного отношения при движении на трассе.

Обслуживание роботизированной коробки заключается в проведении компьютерной диагностики, позволяющей определить остаточную толщину фрикционных накладок сцепления. При неаккуратном обращении с трансмиссией происходит ускоренный износ накладок муфты сцепления. Изменение размерных цепей негативно влияет на работу исполнительных механизмов, проходящих калибровку в заводских условиях.

При проведении ежегодного обслуживания автомашины или через каждые 10-15 тыс. км выполняется адаптация конструкции, позволяющая компенсировать износ накладок. Пренебрежение процедурой адаптации приводит к некорректной работе агрегата и его переходу в аварийный режим. В механической части трансмиссии производится замена масла на жидкость, рекомендованную изготовителем. Периодичность обслуживания агрегата зависит от производителя, рекомендации приведены в сервисной книжке автомобиля.

Роботизированная коробка передач выбирать и включать необходимую передачу без участия водителя.

Как ездить на коробке робот

Роботизированная коробка предназначена для спокойного движения, резко нажимать на педаль газа не следует даже при активации спортивного режима.

Для обеспечения динамичного разгона рекомендуют перевести селектор в режим ручного управления и плавно ускоряться на каждой передаче. При замедлении необходимо вернуть рычаг в положение автоматического выбора передачи. Допускается буксировать автомобиль с роботом в случае поломки силовой установки или узлов подачи топлива. При поломке трансмиссии рекомендуют перемещать автомашину на эвакуаторе.

При переключении скоростей на роботе происходит толчок, что не является проблемой или признаком неисправности. Для уменьшения эффекта можно отслеживать моменты переключения и снижать обороты двигателя. Если машина застряла в грязи или снежной каше, допускается раскачивание автомобиля путем переключения коробки из режима А в режим R. Но длительное буксование приводит к нарушению работы исполнительных механизмов. Для восстановления работоспособности требуется выполнить компьютерную калибровку сервоприводов.

Особенности вождения с роботизированной коробкой

Поскольку робот является компромиссным вариантом конструкции, следует учитывать некоторые особенности управления автомобилем. Например, роботизированный агрегат не всегда корректно переключает скорости, что приводит к падению интенсивности разгона. При резком нажатии на педаль газа передачи переключаются вниз с запаздыванием. Эту особенность следует учитывать при совершении обгона на трассе, особенно с выездом на полосу встречного движения.

Требуется ли прогрев

Роботизированная коробка не требует прогрева масла. После запуска двигателя рекомендуют постоять 20-60 секунд, пока шестерни не разбросают смазывающее вещество по поверхностям трения. Прогревать машину зимой необходимо на протяжении нескольких минут, до момента стабилизации оборотов двигателя. Затем можно пользоваться автомобилем. Селектор переводится в позицию А.

При прогреве двигателя не требуется устанавливать селектор коробки в различные положения по аналогии с гидромеханическими агрегатами. После начала движения рекомендуют проехать 1-2 км на пониженной скорости, чтобы снизить нагрузки на трущиеся поверхности. Поскольку картер коробки находится на удалении от силового агрегата, нагрев масла в трансмиссии происходит через 10-15 км пути.

Начало движения на подъем его преодоление спуск

В конструкции роботизированных агрегатов не используется ассистент старта в гору. Исключение составляют некоторые марки автомобилей.

Чтобы начать двигаться в гору на автомашине с коробкой робот, необходимо перевести рычаг в положение A, одновременно удерживая автомобиль стояночной тормозной системой. Затем водитель отпускает рычаг тормоза и увеличивает частоту вращения двигателя.

Для снижения отката автомашины водителю необходимо поймать момент включения сцепления и одновременно отпустить рычаг ручного тормоза. Перед началом эксплуатации автомобиля рекомендуют выполнить несколько пробных попыток старта на горке, чтобы понять момент начала работы сцепления. В зимнее время коробка переключается в режим ручного выбора ступени, что снижает пробуксовку в начале движения. После разгона скорости переключаются принудительно или селектор переводится в положение автоматической работы.

При увеличении скорости коробка будет повышать передачи, но если частота вращения мотора упадет, трансмиссия перейдет на пониженную скорость в автоматическом режиме. При движении на спусках рычаг остается в положении А, педаль газа отпускается для торможения двигателем.

Для дополнительного снижения скорости производится нажатие на педаль тормоза. Переключать селектор трансмиссии в нейтральное положение не требуется.

Остановка и парковка

Автомобиль с роботизированным агрегатом останавливается при помощи штатных тормозов. Затем водитель устанавливает рычаг коробки в нейтральное положение и включает стояночный тормоз. Педаль тормоза отпускается, водитель может заглушить двигатель и вынуть ключ из замка. При остановках, например, на светофоре, допускается оставлять селектор в положении движения вперед. При длительной стоянке необходимо перевести рычаг в нейтральную позицию, поскольку в выжатом положении сцепление изнашивается.

Другие режимы

Роботизированные коробки передач поддерживают дополнительные режимы работы:

  1. Режим, обозначаемый пиктограммой в виде снежинки, предназначен для передвижения в зимнее время. Контроллер коробки обеспечивает старт со второй передачи и меняет алгоритм переключения скоростей, снижая пробуксовку колес на скользком дорожном покрытии.
  2. Функция «спорт» позволяет переключать передачи при повышенной частоте вращения коленчатого вала, что обеспечивает динамичный разгон.
  3. Ручной режим, позволяющий принудительно управлять коробкой передач.

Эксплуатация роботизированной коробки передач в городских условиях

Езда на автомобиле с роботизированной коробкой в городе требует переключения в нейтральное положение при остановках дольше 20-30 секунд.

Если удерживать автомашину на тормозе, то сцепление находится в разомкнутом состоянии. Из-за этого изнашиваются детали привода фрикционной муфты, теряется эластичность пружинных элементов. Дополнительных требований к эксплуатации роботизированного узла нет.

Как работает роботизированная коробка передач — ДРАЙВ

Чтобы ответить на этот вопрос, придётся вспомнить устройство обычной механической коробки передач. Основу классической «механики» составляют два вала — первичный (ведущий) и вторичный (ведомый). На первичный вал через механизм сцепления передаётся крутящий момент от двигателя. Со вторичного вала преобразованный момент идёт на ведущие колёса. И на первичный, и на вторичный валы посажены шестерни, попарно находящиеся в зацеплении. Но на первичном шестерни закреплены жёстко, а на вторичном — свободно вращаются. В положении «нейтраль» все вторичные шестерни прокручиваются на валу свободно, то есть крутящий момент на колёса не поступает.

Перед включением передачи водитель выжимает сцепление, отсоединяя первичный вал от двигателя. Затем рычагом КПП через систему тяг на вторичном валу перемещаются специальные устройства — синхронизаторы. При подведении муфта синхронизатора жёстко блокирует на валу вторичную шестерню нужной передачи. После включения сцепления крутящий момент с заданным коэффициентом начинает передаваться на вторичный вал, а от него — на главную передачу и колёса. Для сокращения общей длины коробки вторичный вал часто делят на два, распределяя ведомые шестерни между ними.

Упрощённая схема работы 5-ступенчатой механической коробки передач.

Принцип действия роботизированных коробок передач абсолютно тот же. Единственное отличие в том, что смыканием/размыканием сцепления и выбором передач в «роботе» занимаются сервоприводы — актуаторы. Чаще всего это шаговый электромотор с редуктором и исполнительным механизмом. Но встречаются и гидравлические актуаторы.

Роботизированная КПП SensoDrive применяется на автомобилях марки Citroen.

Управляет актуаторами электронный блок. По команде на переключение первый сервопривод выжимает сцепление, второй перемещает синхронизаторы, включая нужную передачу. Затем первый плавно отпускает сцепление. Таким образом, педаль сцепления в салоне больше не нужна — при поступлении команды электроника всё сделает сама. В автоматическом режиме команда на смену передачи поступает от компьютера, учитывающего скорость движения, обороты двигателя, данные ESP, ABS и других систем. А в ручном — приказ на переключение отдаёт водитель при помощи селектора КПП или подрулевых лепестков.

Фирма Ricardo на примере «робота» Easytronic от модели Opel Corsa предложила заменить раздельные актуаторы для сцепления и выбора передачи одиночным электромагнитным актуатором. Благодаря этому уменьшились размеры и масса агрегата. И самое главное — механизм выбора передачи стал работать в восемь раз быстрее, а общий период разрыва потока мощности сократился до 0,35 с. Вверху — серийный Easytronic, внизу — рисунок разработки Ricardo.

Проблема «робота» — отсутствие обратной связи по сцеплению. Человек чувствует момент смыкания дисков и может переключить скорость быстро и плавно. А электроника вынуждена перестраховываться: чтобы избежать рывков и сохранить сцепление, «робот» надолго разрывает поток мощности от двигателя к колёсам во время переключения. Получаются дискомфортные провалы на разгоне. Единственный способ достичь комфорта при переключениях — сократить их время. А это, увы, означает рост цены всей конструкции.

Пионером массового использования преселективных коробок стал концерн Volkswagen, использующий DSG (S tronic у Audi) как на переднеприводных, так и на полноприводных моделях с продольно и поперечно установленными двигателями. Аббревиатура DSG (Direct Shift Gearbox — коробка прямого включения) стала нарицательным для коробок с двумя сцеплениями — хотя на самом деле это просто товарный знак.

Революционным решением стала появившаяся в начале 80-х трансмиссия с двумя сцеплениями DCT (dual clutch transmission). Рассмотрим её работу на примере 6-ступенчатой коробки DSG концерна Volkswagen. У коробки два вторичных вала с расположенными на них ведомыми шестернями и синхронизаторами — как у шестиступенчатой «механики» Гольфа. Фокус в том, что первичных валов тоже два: они вставлены друг в друга по принципу матрёшки. Каждый из валов соединяется с двигателем через отдельное многодисковое сцепление. На внешнем первичном валу закреплены шестерни второй, четвёртой и шестой передач, на внутреннем — первой, третьей, пятой и заднего хода. Допустим, автомобиль начинает разгон с места. Включается первая передача (муфта блокирует ведомую шестерню первой передачи). Замыкается первое сцепление, и крутящий момент через внутренний первичный вал передаётся на колёса. Поехали! Но одновременно с включением первой передачи умная электроника прогнозирует последующее включение второй — и блокирует её вторичную шестерню. Именно поэтому такие коробки ещё называют преселективными. Таким образом, включены две передачи сразу, но заклинивания не происходит, — ведущая шестерня второй передачи находится на внешнем валу, сцепление которого пока разомкнуто.

Состояние DSG при движении на первой передаче. Муфтами блокированы шестерни 1-й и 2-й передач.

Когда машина достаточно разгонится и компьютер решит повысить передачу, размыкается первое сцепление и одновременно замыкается второе. Крутящий момент теперь идёт через внешний первичный вал и пару второй передачи. На внутреннем валу уже выбрана третья. При замедлении те же операции происходят в обратном порядке. Переход происходит практически без разрыва потока мощности и с фантастической скоростью. Серийная коробка Гольфа переключается за восемь миллисекунд. Сравните со 150 мс на Ferrari Enzo!

Состояние DSG после переключения на 2-ю передачу. 3-я передача ожидает своей очереди.

Коробки с двойным сцеплением экономичнее и быстрее традиционных механических, а также более комфортны, чем «автоматы». Главный их недостаток — высокая цена. Вторую проблему — неспособность передавать большой крутящий момент — решили с появлением DSG фирмы Ricardo на 1000-сильном купе Bugatti Veyron. Но пока удел большинства суперкаров — «роботы». Хотя, например, коробка Ferrari 599 GTB Fiorano — не чета опелевскому Изитронику: время переключения у суперробота исчисляется десятками миллисекунд.

Роботизированная коробка AMG Speedshift, устанавливаемая на новейший SL 63 AMG, представляет собой модифицированный мерседесовский «автомат» 7G-Tronic. Только крутящий момент вместо тяжёлого и инертного гидротрансформатора передаёт одинарное многодисковое «мокрое» сцепление. Благодаря применению сложных электрогидравлических актуаторов время переключения составляет 0,1 с.

Сегодня коробки DCT есть не только у Фольксвагена, но и у компаний BMW, Ford, Mitsubishi и FIAT. Преселективные коробки признали даже инженеры Porsche, которые используют в своих машинах только проверенные технологии. Аналитики прогнозируют, что в будущем наиболее распространёнными трансмиссиями станут DCT и вариаторы. А дни третьей педали, похоже, сочтены — скоро она исчезнет даже из самых драйверских спорткаров. Человечество выбирает то, что удобнее.

Выбор коробки передач. Что лучше, механика, автомат, вариатор или робот? / Полезные статьи / Атлант М

Механическую коробку передач выбрать, или автоматическую? А если автоматическую, то обычный автомат, «робот», или вариатор? Такие вопросы очень популярны в среде автолюбителей при выборе будь-то нового, будь-то подержанного автомобиля. Интернет заполнен на тему коробок передач, причем как полезной информацией, так и информационным «хламом». Отличить полезное от хлама может только профессионал в теме. Такой у него, у Интернета, недостаток. Поэтому я решил написать немножко строк про все эти механики, автоматы, роботы и вариаторы, причем, не погружаясь «в гайки», чтобы любой читатель, вне зависимости от уровня технической грамотности, смог понять, о чем идет речь, и что ему, ЛИЧНО, будет лучше.
 

Механическая коробка передач

Начнем с «механики». В случае механической коробки передач, под капотом имеем двигатель, «черный ящик» коробки, со всеми её валами, шестеренками, синхронизаторами и включающими муфтами. А между двигателем и коробкой узел сцепления. На педаль сцепления нажали – двигатель и коробку полностью разъединили. Пока вы удерживаете педаль сцепления нажатой, силовой агрегат и коробка передач ничем не связаны и вы можете включить любую передачу, исходя из условий движения. Вот это и является основным плюсом «механики», особенно для «продвинутого» водителя, который знает и умеет применять приемы активного управления автомобилем. Например, в случае переднеприводного авто, «упереться» двигателем в колеса передней оси перед маневром. А в случае заднего привода, «довинтить» машину в вираж, перейти на более крутую траекторию. Но как часто случается, недостатки являются продолжением достоинств. Активно «драйвануть», конечно, это приятно, а вот орудовать педалью сцепления и рычагом переключения в бесконечных пробках мегаполисов – не самое приятное занятие. Вот это и есть минус.


 

Гидромеханическая автоматическая коробка передач, или «обычный автомат»

Чтобы не управлять коробкой «врукопашную», и не особо напрягаться ручками-ножками в плотном городском потоке, и придумана автоматическая коробка передач. Сначала появилась гидромеханическая АКП (автоматическая коробка передач). Для того, чтобы понять, как она работает, нужен… вентилятор (обычный, бытовой) и какая-нибудь детская вертушка-игрушка с винтом-пропеллером, похожим на вентиляторный. Включите вентилятор и поднесите к нему эту игрушку. Что произойдет? Пропеллер на игрушке тоже будет крутиться! Теперь представьте, что винт приводит в движение не электромотор вентилятора, а двигатель автомобиля. А второй винт находится на валу, уходящем в «черный ящик» с шестеренками, муфтами, и всем прочим. Оба этих винта заключены в герметичный корпус, заполненный специальной трансмиссионной жидкостью, который называется гидротрансформатором. 

Для чего эти страсти? А для того, чтобы плавно трогаться, как можно плавнее переключать передачи безо всякого сцепления «от ноги» водителя, как в «механике» между двигателем и «черным ящиком» с шестеренками. Ведь для того, чтобы тронуться, нужно плавненько соединить мотор и «черный ящик» коробки. Вот гидротрансформатор, совершенно не теряя усилий от двигателя, это и делает. А жидкость нужна для того, чтобы через нее передавать вращательное движение. А то воздух, он не справится. Плотность воздуха мала для передачи энергии на таких скоростях вращения. Что же касается переключений передач, то они выполняются по команде блока управления, автоматически, в зависимости от условий движения. Раньше эти блоки были гидравлические, сейчас электронные.

В общем, всё в гидромеханической АКП, вроде, хорошо. Сама едет, сама переключается. Водителю остается только жать педали «газа» и тормоза, да селектор «автомата» щелкать между «Паркинг», «Драйв» и «Назад». Причем работает эта штука вполне надежно. Если не изображать из себя Шумахера на АКП, и соблюдать Регламент ТО, то и не ломается.

Но недостатки есть. Главные среди них – ощутимые моменты автоматических переключений диапазонов АКП в «черном ящике» с шестеренками, и более высокое потребление горючего, в сравнении с «механикой» при одинаковых силовых агрегатах. Потребность в большем комфорте, возраставшие цены на топливо и забота об экологии стимулировали инженеров подумать на тему автоматизации ещё раз.


 

«Вариатор». Вариаторная АКП

Чтобы понять, до чего додумались инженеры, представьте… велосипед. Педали, две звездочки, а между ними – цепь. На заднем колесе чуть более продвинутых моделей есть несколько звездочек, чтобы можно было передачи переключать. Переключил на большую звездочку – крутить педали легче и можно ехать в крутую горку, только чаще крутить педали приходится. Скорость велосипеда при этом падает, но это плата за высокую тягу. А если ехать по ровной местности, или с горы, то включил звездочку сзади поменьше – крутишь педали реже, а скорость велосипеда растет. Теперь представьте, что на велосипеде вместо цепной передачи стоит ременная. То есть, вместо цепи – ремень, вместо звездочек — шкивы, только вместо кучи звездочек на заднем колесе – ОДИН шкив, но его диаметр может… плавно изменяться.

Представили? Вот, перед вами, вариаторная автоматическая коробка передач! Один шкив – постоянного размера, второй – переменного и его диаметр меняется по команде блока управления, подстраиваясь под условия движения. А между ними – прочнейший «ремень», представляющий собой или многозвенную цепь, или составной, из металлических пластин. Плавное изменение диаметра одного из этих шкивов приводит к тому, что моменты переключений АКП не ощущаются вовсе. Ведь их попросту нет, этих моментов переключений. J Изумительно комфортная штука в работе, этот вариатор! Но и в нем не обошлось без недостатков, существенных и помельче. 

«Вариаторы» недёшевы. Также они категорически не любят пробуксовок. Из-за того, что между «черным ящиком» со шкивами и ремнем приходится ставить все тот же гидротрансформатор (трогаться-то нужно!), а также из-за механического трения в «черном ящике», потери энергии достаточно велики, расход топлива, в с сравнении с «обычной» АКП, немногим меньше. А может быть и больше. А еще приходится с программами двигателя «поколдовать», чтобы он не гудел, как троллейбус на постоянных оборотах при разгонах. Ведь ступенчатого переключения передач – нет. Поэтому инженерам опять открылся простор для изысканий.
 

«Роботы». Роботизированные коробки передач

Чтобы преодолеть недостатки гидромеханических и вариаторных АКП, несколько конструкторских школ обратили свое внимание на… обычную механическую коробку. А что если заменить ножной привод сцепления электроприводом, рычаг переключения передач и тяги к «черному ящику» с шестеренками электрическими исполнительными механизмами, и управлять сцеплением и переключениями с помощью электронного блока, исходя из условий движения? Конечно, легко и скоро только сказка сказывается. Над программами управления для этого блока и надежностью электропривода инженерам пришлось крепко повозиться, но автоматизированные механические коробки передач, которые журналисты окрестили «роботизированными», или «роботами», пошли в серийное производство для автомобилей малых классов. Они представляют собой именно классическую «механику», в которой управление сцеплением и переключениями передач осуществляется электронным блоком.

Главное достоинство большинства «роботов» — высокая топливная экономичность, для чего они, прежде всего и создавались. Ведь компьютер с совершенной программой управления никогда не ошибается, никогда не сердится, не впадает в депрессию и никогда не устает, в отличие от водителей с разным опытом, мастерством и стойкостью к физическим и моральным нагрузкам. Поэтому автомобиль с «роботом» расходует меньше топлива, чем такое же авто с любой другой коробкой, включая «механику». А ещё такой «робот» дешевле любой другой АКП в покупке, при заказе нового авто. Вот так. 

Но и тут без недостатков не обходится. Как ни старались инженеры оптимизировать моменты переключений, «клевки» автомобиля носом при буйных разгонах весьма ощутимы. Такие «роботы» для экономичной и спокойной езды, а не для «шумахера». Еще они не любят пробуксовок в агрегатах сцепления. Пришлось инженерам опять поднапрячься.

«Роботы» класса DSG от Volkswagen

Представьте себе автомобиль с шестиступенчатой механической коробкой передач. Представили? Только коробка эта не совсем обычна. Точнее, совсем не обычна. Она как бы состоит из ДВУХ агрегатов, причем 1-я, 3-я и 5-я передачи связаны с двигателем через один модуль сцепления, а 2-я, 4-я и 6-я – через другой. Получается что-то вроде «два в одном». А теперь представьте, что все управление – полностью автоматическое, электронное и электрическое. Причем, когда вы разгоняетесь, например, на 2-й передаче, блок управления УЖЕ ВКЛЮЧИЛ 3-ю, и только выжидает наилучший момент чтобы сделать моментальный «клац-клац» независимыми сцеплениями, чтобы «отпустить» вторую передачу и «врубить» заранее подготовленную 3-ю. Переключения в такой АКП занимают не просто доли секунды, а миллисекунды! Водитель и пассажиры этих переключений просто не замечают, и разгон плавен, и очень быстр. Например, в DSG, которую первым в мире поставил на конвейер концерн VOLKSWAGEN, моменты переключений занимают 7 миллисекунд. Это гораздо быстрее, чем вы мигаете глазами. Поэтому никаких рывков и толчков, как у «роботов» описанных выше, нет.

ГАРАНТИЯ НА DSG 7 SPEED увеличена до 5 лет или 150 000 км пробега:

Концерн VOLKSWAGEN AG, идя на встречу пожеланиям клиентов, с целью сохранения уверенности покупателей в автомобилях концерна, осуществляет за счет завода изготовителя бесплатный ремонт или замену узлов коробки передач DSG 7 DQ 200 в срок до 5 лет или до достижения 150 000 км пробега с момента передачи автомобиля первому покупателю. При обращении владельца автомобиля к официальным дилерам с претензией по работе DSG 7 DQ 200 бесплатно будут проводиться диагностика и при необходимости бесплатный ремонт в соответствии с актуальными техническими рекомендациями концерна.

Точно так же такие «роботизированные» коробки переключаются не только «вверх», но и вниз. Блок управления коробкой внимательно «наблюдает» за действиями водителя с помощью датчиков на педалях и рулевом механизме, и заранее подготавливает наилучшую передачу для целей водителя.

Если я скажу, что такие «роботы» класса VW DSG работают блестяще, то это не будет преувеличением, причем не только с точки зрения переключений передач. Их блоки управления тоже не «устают» и не «ошибаются», поэтому потребление топлива у автомобиля с DSG, особенно в городском цикле, меньше, чем с любой другой коробкой, включая «механику».

Что же касается недостатков, то их мало, но они, увы, есть: Высокая стоимость и неприемлемость пробуксовок в агрегатах сцепления (впрочем, какое сцепление это любит?).

Резюме:
Как видите, однозначно сказать, что лучше, и что хуже, нельзя. Каждому свое!

 механика» или «робот»

Если вы активный драйвер, понимаете толк в скоростном и маневренном управлении автомобилями

традиционная

гидромеханическая АКП

Если вы выбираете внедорожник, хотите комфорта в городе, но и за город выбираетесь, причем, не только на шоссе

простой «робот»

Если вы спокойный водитель, ездите по городу, выбираете малый автомобиль и экономичность для вас очень важна – то более простой «робот» вас вполне устроит
«Вариатор» этот тип коробки будет хорош для поклонников предельной плавности хода

 Вот такие варианты. 

С Уважением, Денис Козлов (ДОК)
Ваш эксперт в выборе и обслуживании автомобиля

Робот, вариатор, механика или автомат? Какая коробка лучше и почему

Рассказываем про плюсы и минусы трансмиссий современных автомобилей – какая коробка передач наиболее удобная и надежная в повседневной эксплуатации

Редакция

Механика в перечне современных коробок стоит особняком. Думается, что ее дни сочтены — она останется либо на совсем уж бюджетных машинах, либо, напротив… на очень дорогих! Так сказать, для куража — мол, мы настоящие спортсмены. Однако же для начала перечислим основные плюсы и минусы механических коробок передач.

Начнем с плюсов — перечисляем. Простая конструкция, дешевый ремонт, солидный ресурс, простота пуска мотора при севшей АКБ, отсутствие проблем с буксировкой машины, наличие шансов самостоятельно выбраться из грязи в раскачку… Кроме того, многие водители даже сегодня искренно говорят, что желают самостоятельно управлять автомобилем, а не доверяться каким-то автоматам. Что ж, им виднее.

Теперь займемся минусами. На первом месте, конечно же, неопытные водители, для которых три педали под ногами — это перебор. Тронуться с места, тем более — в гору: мучение! На светофорах такие автомобили часто откатываются назад: малоопытные водители этого не замечают. В пробках необходимость постоянно что-то переключать способна довести кого угодно.

Как бы там ни было, проще и надежнее механики сегодня ничего нет. Но пора переходить к автоматам. Начнем с роботов.

Такие коробки можно встретить, например, на «Весте» или «Иксрее». Честно говоря, это — недоделанный автомат, в основе которого все та же механика. Однако считается, что ресурс сцепления у такой коробки выше. Из плюсов отметим надежность и простоту ремонта. Главный из минусов, на мой взгляд, это возможность убогого откатывания назад, как на механике. Кроме того, таким коробкам свойственны замедленная реакция, рывки при срабатывании, а также аварийные отключения при подъемах вследствие перегрева.

Роботы с двум сцеплениями

Такие можно встретить на «Фольксах», «Шкодах», «Фордах», «Мини» и т. п. Изюминка состоит в том, что за последующие передачи отвечают разные диски сцепления и первичные валы, а потому следующая передача практически всегда готова к подключению — на это уходят миллисекунды. Отсюда и плюсы: почти мгновенные переключения, экономичность, хорошая динамика. Из минусов — пониженная надежность, повышенная цена.

Вариаторы

По замыслу такие коробки можно считать идеальными: лучше могут быть только электромобили. Никаких привычных переключений нет вообще: конусообразные диски образуют некое подобие шкивов с переменными диаметрами. Назад машины с вариаторами не откатываются. На практике все упирается в надежность конструкции.

Клиноременные вариаторы (Mitsubishi Outlander, Nissan Qashqai) — это самый распространенный сегодня тип таких коробок. Наличие гидротрансформатора обеспечивает плавное начало движения. Такие коробки проще и дешевле привычной гидромеханики. Примерный ресурс ремня — 150 тыс. км.

Клиноцепные вариаторы (Audi А6, Subaru Forester) вместо ремня используют цепь. Из недостатков отмечают ограничения в передаче крутящего момента.

Из казусов вариаторов отметим… виртуальные ступени — явный шаг назад! Однако считается, что такие коробки больше нравятся водителям.

Гидромеханика

Отработанную десятилетиями конструкцию можно встретить где угодно. Чисто ступеней все время увеличивается: больше — лучше! Из достоинств отмечаем доведенную схемотехнику и возможность передачи солидных крутящих моментов. Недостатки? Уступают по кпд и плавности переключений вариаторам!

Выводы

Я голосую за гидромеханику: у нее, в общем-то, нет недостатков. Конечно, хотелось бы, чтобы число ступеней было не менее шести. В первую очередь это касается мощных автомобилей. Вариатор хорош для малых и средних автомобилей. Что касается роботов, то ничего одобряющего в их адрес говорить не хочется. Отметим разве что коробки с двумя сцеплениями — да и то при условии, что использовать машину вы собираетесь ограниченное время, не выше гарантийного срока.

block
Хочу получать самые интересные статьи

механика, автомат, робот или вариатор

С каждым годом выбирать машину на новом и вторичном рынке становится всё сложнее. Это обусловлено стремительным ростом ассортимента, появлением новых решений, интересных разработок и широкого списка действительно достойных и качественных автомобилей.

Одной из актуальных проблем покупки транспортного средства справедливо считается подбор коробки передач. Ранее особого выбора у потребителей не было, поскольку все моторы работали в паре только с механическими КПП. Затем появились первые автоматы, но устанавливались на дорогие машины. Сами коробки автомат не обладали высоким уровнем надёжности, часто выходили из строя, а их ремонт или замена обходились в целое состояние.

Но нынешняя ситуация современно иная. Качество значительно улучшилось, упрекнуть те же автоматы в плохой надёжности или неэкономичности нельзя. В итоге можно выделить несколько основных видов КПП, между которыми и приходится выбирать покупателям.

Разновидности коробок передач

Сразу важно заметить, что выбирать коробку сугубо по её типу не стоит. Подбор КПП входит в комплекс мероприятий и вопросов, на которые нужно самому себе ответить при покупке автомобиля.

В истории даже ведущих автопроизводителей случались провалы, откровенно неудачные эксперименты и просто плохие разработки в области коробок передач. Подобные истории происходили не просто с малоизвестными брендами или китайскими компаниями. Это реальные ситуации, связанные с Toyota, Volkswagen, Mitsubishi и прочими мировыми лидерами.

Определившись с подходящим вам типом коробки передач, обязательно узнайте максимум информации о КПП, которая устанавливается на покупаемый вами автомобиль. Важно узнать, есть ли у трансмиссии какие-то заводские проблемы, возможные дефекты, слабые места. Каждый покупатель должен учитывать собственное мнение, личные предпочтения и имеющийся опыт. В сочетании с выводами экспертов и сухой статистикой касательно коробок тех или иных автокомпаний вы сумеете сделать действительно правильный выбор и принять окончательное решение.

При выборе коробок передач покупатели могут столкнуться с некоторыми проблемами и сложностями. Обусловлено это в основном тем, что каждый автопроизводитель стремится выделиться, показать себя с лучшей стороны и заставить обратить на себя внимание. И вместо того, чтобы использовать традиционную систему классификации коробок, они придумывают собственные названия. В итоге разобраться во всём этом разнообразии оказывается не так уж и просто.

Так же компания VAG, в которую входят бренды Volkswagen, Audi, Skoda и другие марки, активно продвигает коробки DSG. В случае с компанией Renault всё чаще можно услышать про EasyR, а у фирмы Ford в приоритете сейчас КПП под названием PowerShift.

Изучая всевозможную литературу и листая журналы, неопытный автолюбитель наталкивается на аббревиатуры типа AMT, AT, CVT и пр. Всё это создаёт настоящую кашу в голове и ещё больше вводит человека в заблуждение.

Не имея определённого багажа знаний, идти в автосалон и полагаться на мнение продавца тоже не стоит. Наверняка вам будут предлагать самые дорогие комплектации либо попытаются продать неликвидные машины, которые никто брать не хочет, поскольку знает, что там стоит плохая коробка или она плохо взаимодействует с установленным мотором.

Если абстрагироваться от всевозможных непонятных для многих аббревиатур, то можно сделать вывод, что основной выбор заключается между 4 разновидностями коробок передач. А именно:

  • механика;
  • классический автомат;
  • вариатор;
  • робот.

С механической коробкой всё предельно понятно большинству людей, даже никогда не имевшим дело с управлением машиной. Это КПП, которая существует буквально с самого начала существования машин. Да, за многие годы её усовершенствовали и сделали лучше, но принцип остался тот же. В итоге МКПП считаются самыми надёжными и безотказными, а также, что немаловажно, дешёвыми в обслуживании.

Такая особенность МКПП и устоявшиеся стереотипы несколько мешают в продвижении и популяризации других трансмиссий. Человек просто привык ездить на механике и не приемлет никаких других коробок, кроме механической. Это достаточно большая ошибка, поскольку в действительности уровень автоматов и его разновидностей, устанавливаемых на современные авто, значительно поднялся. Это надёжные и качественные коробки, существенно облегчающие управление машиной и дающие ряд преимуществ по сравнению с той же механикой.

Поэтому рекомендуем внимательно изучить особенности каждого вида представленных коробок, объективно взглянуть на их сильные и слабые стороны, после чего сделать для себя соответствующие выводы. Это позволит понять, какая трансмиссия будет лучше конкретно в вашей ситуации. Все представленные виды фактически делятся на 2 большие группы. Это механика и автоматические коробки переключения передач, имеющие определённые отличия в реализации и принципе работы. Но по сути все они считаются разновидностью автомата.

Классика в лице МКПП

Есть категория автолюбителей, которые даже не хотят спорить относительно того, что лучше, когда им на выбор предлагаются автомат, вариатор, механика и роботизированная коробка передач. В их понимании существует лишь одна трансмиссия, и это только механика.

МКПП в разрезе

В основном такого мнения придерживаются автолюбители старой школы, у которых в своё время просто не было иных вариантов, кроме МКПП. Они учились ездить на механике, первую машину покупали с механической коробкой и до сих пор используют только такой тип КПП. По их утверждению, механика не имеет никаких проблем, она не ломается, является наиболее практичной, универсальной и долговечной.

Но согласиться с таким утверждением сложно. Всё обстоит не совсем так, как рассказывают бывалые автомобилисты. Существует ряд МКПП, где количество проблем и изъянов значительно превышает численность неисправностей в не самых надёжных автоматах. Если и выбирать механику, то строго от проверенного производителя, которая успешно себя зарекомендовала, давно выпускается и имеет множество положительных отзывов. Только так вы сможете гарантированно получить действительно такую МКПП, какой её считают и описывают.

Чтобы определить, какая коробка передач будет лучше, сравнивая такие трансмиссии как механика, автомат, робот и вариатор, стоит взглянуть на их сильные и слабые стороны, что мы и сделаем. Если говорить объективно и учитывать классическую, проверенную временем и длительной эксплуатацией МКПП, то преимущества здесь будут следующие:

  • Ремонт механики считается самым дешёвым в сравнении со всеми конкурентами.
  • Ресурс МКПП также выше. Поэтому при выборе машины на вторичном рынке, которой исполнилось более 5-7 лет, чтобы не рисковать, предпочтительнее брать авто именно на механике.
  • При возникновении неисправностей авто на МКПП всё равно сможет двигаться дальше. Это будет сопровождаться шумом и скрежетом, зато у водителя появится возможность своим ходом добраться до гаража или автосервиса. Такой возможности у автомата нет.
  • Если соблюдать правила эксплуатации, расход топлива на механике окажется минимальным. Хотя постепенно некоторые АКПП, и особенно вариаторы, активно приближаются и опережают механику по экономичности. Поэтому это преимущество постепенно перестаёт быть столь очевидным.
  • МКПП предусматривает элементарное обслуживание. Никаких сложных манипуляций здесь проделывать не приходится. Основным условием качественной работы является своевременная замена трансмиссионного масла. Проводится она обычно раз в 50-60 тысяч километров.
  • Механика обладает максимальным ресурсом. Есть множество примеров автомобилей, которые ездят более 20 лет без замены и серьёзного ремонта МКПП.

Помимо очевидных преимуществ, есть у механики и некоторые недостатки. Основным из них считается сомнительный уровень комфорта. Правая рука водителя всегда сконцентрирована на ручке МКПП, и времени для отдыха практически нет. Особенно сложно и утомительно ездить на механике в условиях плотного трафика, постоянных пробок и многочисленных светофоров.

Это становится настоящей проблемой для новичков. Слишком многом внимания приходится уделять переключению передач и одновременной работе коробки с педалью сцепления и газа. Со временем человек привыкает, но всё же, по сравнению с автоматом, механика очевидно уступает.

Если неправильно работать ручкой МКПП, есть риск сжечь сцепление, сломать трансмиссию и перегрузить двигатель. Автомат в этом компоненте лучше, поскольку он дозирует нагрузку и правильно выбирает передачи. Тем самым мотор чувствует себя намного лучше. Обучившись правильной работе с МКПП, такой минус вы сможете убрать из списка.

Подводя итоги, стоит отметить, что в плане комфорта и удобства вождения МКПП объективно уступает любому виду автомата. Но механика точно доставит меньше проблем, нежели хороший автомат.

АКПП или гидротрансформатор

Это классический вариант автоматической коробки передач. Чаще всего среди автолюбителей возникает именно вопрос касательно того, какая коробка передач будет лучше: автомат или обычная механика. И ответ дать сложно, поскольку не всё так однозначно. Взглянув на сильные и слабые стороны МКПП, нужно также посмотреть на характеристики автомата.

АКПП в разрезе

Классическая АКПП работает на основе гидротрансформатора. Это специальный узел, переключающий планетарные передачи. Что же касается самого гидротрансформатора, то он в структуре АКПП играет роль сцепления, заменяя тем самым необходимость водителя выжимать эту педаль и переключать скорости вручную, как это происходит на механике.

Система достаточно сложная, но зато даёт возможность в автоматическом режиме переключать передачи. Причём электроника делает это в оптимальный момент, учитывая нагрузку и условия движения транспортного средства.

Условным недостатком можно назвать необходимость более частой замены трансмиссионного масла. Но это далеко не самая сложная процедура, которую можно выполнить своими руками. Современные и качественные АКПП доказывают, что могут служить долго и надёжно, порой затмевая даже старые проверенные МКПП по срок службы и ресурсу.

Традиционные АКПП имеют несколько основных преимуществ.

  1. Срок службы или ресурс. Классический автомат работает уверенно, эффективно и не требует сложного обслуживания или регулярного ремонта. Для современной АКПП пробег в 400-500 тысяч километров не является пределом. Машина может пройти такое расстояние, если обслуживать коробку в соответствии с регламентом и использовать качественные расходники. Основное внимание стоит уделить качеству ATF смазки, то есть маслу для АКПП.
  2. Уровень комфорта. Переключение скоростей осуществляется не просто практически незаметно, но и без участия водителя. Ему не нужно дёргать постоянно ручку, выжимать сцепление, правильно дозировать газ, чтобы машина вдруг не заглохла при старте или при манёвре. Несмотря на появление новых подкатегорий автоматов, классический гидротрансформатор всё равно находится на высоком уровне в плане комфорта.
  3. Простота устройства. Да, система сложнее, чем в случае с механикой. Но не настолько, чтобы сделать самостоятельное обслуживание или ремонт невозможным. Многие автомобилисты успешно содержат АКПП собственными силами, существенно экономя при этом деньги.
  4. Устойчивость к нагрузкам. Это прерогатива более новых АКПП, где предусмотрена возможность автоматического управления очень мощными двигателями. Даже в экстремальных условиях автомат зачастую ведёт себя лучше, нежели механика. Водитель сконцентрирован на дороге и преодолении препятствий, не отвлекаясь на селектор коробки.
  5. Пригодность к ремонту. АКПП точно подлежат ремонту. У них встречаются типичные неисправности, но все их давно изучили, поэтому дорого ремонт классического гидротрансформатора стоить не будет. Это дороже, чем с механикой, но значительно дешевле в сравнении с другими видами автоматических коробок.

Со временем, учитывая прогресс АКПП и появление новых разновидностей, уже актуально спрашивать о том, что же лучше: автоматическая или роботизированная коробка передач.

Обусловлено это тем, что классический автомат постепенно теряет свою актуальность. Объяснить это можно повышенными экологическими требованиями, необходимостью максимально сокращать расход топлива. Плюс создание АКПП остаётся дорогим, в то время как другие альтернативные технологии активно дешевеют.

Многие автоэксперты уверены, что в скором времени классический автомат прекратит своё существование. А его место займут вариаторные и роботизированные коробки. Так это будет на самом деле или нет, покажет время.

Вариатор или просто CVT

Некоторые автолюбители до сих пор не знают, что такое вариатор и чем он вообще отличается от обычного автомата. Здесь речь идёт о бесступенчатой коробке передач. Её позиционируют как наиболее комфортный вариант АКПП.

Если говорить о конструкции и принципе работы, то тут используется рабочий механизм, в котором располагается приводной ремень и передвигается по двум специальным конусам. Последние разнонаправленные, что позволяет отказаться от поднятия передачи. Их тут попросту нет. В определённые моменты, учитывая нагрузку и прочие факторы, считываемые датчиками и электроникой, автоматика выбирает оптимальную зону для расположения приводного ремня, тем самым эффективно передавая крутящий момент на приводные колёса автомобиля. Это максимально упрощённое описание системы CVT, зато даёт возможность понять суть вариатора.

К сильным сторонам вариаторной коробки можно отнести такие пункты:

  • Максимально плавная передача крутящего момента от мотора на колёса. Тем самым водитель ощущает высокий уровень комфорта и крайне приятные ощущения без рывков и прочих особенностей работы гидротрансформатора и МКПП.
  • Разгон осуществляется очень плавно, отсутствуют рывки и переключения. Машина попросту начинает равномерно набирать ход, причём может делать это быстро и с хорошей динамикой. Это напрямую зависит от самого мотора и того, как водитель будет нажимать на газ.
  • Превосходные показатели расхода топлива. В большинстве случаев CVT ставят на автомобили, где важнейшим аспектом при эксплуатации является экономия.
  • Простейшая схема работы, доступная для понимания даже новичку. Привыкнуть к управлению вариатором проще всего. Даже при переходе с механики или автомата, адаптироваться к CVT не составит никакого труда. Всё просто и интуитивно понятно.
  • CVT активно дешевеет, как и сама система, хотя обходится довольно дорого в плане ремонта. Это позволяет устанавливать вариаторы на бюджетные авто и не сильно завышать начальную стоимость автомобиля с такой коробкой.

Но помимо очевидных преимуществ, коробки CVT обладают некоторыми недостатками.

Начать следует с не самого образцового ресурса. Срок службы нынешних вариаторов уступает автомату и механике. В среднем без проблем вариатор может проработать около 150 тысяч километров.

CVT очень не любят перегрузок и перегревов. В противном случае ремень рвётся, коробка ломается буквально на ходу и ехать дальше вы уже не сможете. Такие КПП не предназначены для спортивной езды, агрессивного вождения, перевозки тяжёлых прицепов или для выезда на бездорожье. Сугубо городской тип трансмиссии, предназначенный для плавной и размеренной езды.

Покупать подержанную машину, прошедшую более 100-120 тысяч километров, оснащённую вариатором, настоятельно не рекомендуется. Слишком большие риски. Потребуются внушительные финансовые затраты на ремонт, восстановление и замену. Даже если сама машина относится к категории бюджетных авто.

Робот или роботизированная КПП

Также всё чаще люди интересуются, что лучше выбрать: робот или автомат. Роботизированная коробка передач является новым витком в истории развития автомобильных трансмиссий.

Особенность робота или РКПП заключается в том, что в его основе лежит конструкция МКПП, дополненная специальным узлом переключения. Он отвечает за управление сцеплением и выбирает передачи в автоматическом режиме.

Если говорить о том, что же лучше, когда предлагается автомат и роботизированная современная коробка передач, многие эксперты скажут брать РКПП. Это можно объяснить практически безграничными возможностями по их настройке и доработке. Не зря практически все ведущие автокомпании считают своим долгом укомплектовать собственные новые авто роботом. Именно для них активно придумываются индивидуальные, яркие названия. Хотя по факту всё это роботизированные коробки, которые просто имеют несколько иные настройки и параметры, отличающие их от роботов конкурентов.

Устройство РКПП

Что касается преимуществ, то тут специалисты и эксперты акцентируют внимание на следующих моментах:

  • Отличные показатели расхода топлива. Современные роботы демонстрируют экономию, превышающую классическую механику примерно на 5-10%. Причём это не маркетинговый ход и не рекламные заявления: результаты, показанные в рамках специальных тестов, доказаны и обычными автовладельцами машин с РКПП.
  • Превосходная динамика. В этом компоненте робот превосходит всех своих конкурентов. Роботизированные трансмиссии моментально адаптируются к новым условиям эксплуатации, двигатель сразу откликается на работу педалью газа.
  • Бережное отношение к двигателю. Эксплуатируя РКПП, случайно или даже намеренно навредить двигателю будет проблематично. Система очень умная и продуманная, из-за чего мотор удаётся поддерживать в оптимальном состоянии.
  • Стоимость конструкции. В настоящее время создать и произвести РКПП становится всё дешевле. Во многом этот технологический процесс требует в 2 раза меньше среди, нежели на создание автомата. При этом само производство проще и быстрее.
  • Экологичность. Именно за счёт роботизированных коробок многим автокомпаниям удаётся соблюдать всё более жёсткие экологические нормы.

Всё это хорошо и интересно. Но ровно до того момента, когда речь заходит о надёжности и стоимости обслуживания. В этом плане роботы могут дать большую фору своим конкурентам. Это действительно дорогие коробки, ремонт которых может стоить порой целое состояние. Да и надёжность пока на низком уровне.

РКПП имеет тонкую настройку, над которой работают целые команды программистов. Да, это позволяет менять буквально всё в функционировании трансмиссии. Но если сбить настройки или произойдёт какой-то программный сбой, решить проблему своими силами вряд ли получится. А экспертов по ремонту роботизированных коробок у нас не так много.

Что выбрать и почему

Подводя итог, следует ответить на вопрос о том, какую коробку передач лучше выбрать и почему. Это достаточно сложный вопрос, поскольку найти однозначный и объективный ответ на него практически невозможно.

Многие автомобилисты продолжают активно смотреть в сторону АКПП, и тому есть широкий перечень причин. Также никуда не пропала традиционная механика. Постепенно наращивает своё присутствие вариатор. Что же касается роботов, то первые версии этих коробок позиции теряют, но им на смену приходят усовершенствованные решения вроде преселективных КПП.

Объективно даже самые надёжные существующие автоматические коробки передач не могут обеспечить такой же уровень безотказности и долговечности, как механика. При этом МКПП заметно уступает по уровню комфорта, и сталкивает водителя с необходимостью слишком многом времени и внимания уделять сцеплению и селектору трансмиссии.

Если постараться взглянуть на ситуацию максимально объективно, отбросив некоторые условности, всё же можно сказать, с какой именно коробкой передач конкретно в наше время лучше и предпочтительнее брать автомобиль. Это будет классический автомат. Такие коробки надёжны, доступны в ремонте и обслуживании, хорошо чувствуют себя в различных условиях эксплуатации.

Что же касается того, на какой коробке передач вам будет комфортнее, лучше и приятнее ездить, то тут на первое место смело можно ставить вариатор. Роботы подойдут владельцам легковых авто, предпочитающим спокойный режим движения по городу и шоссе, и тем, кто стремится максимально экономить топливо. Преселективная коробка оптимальна для активной езды, высокой скорости и скоростных манёвров.

Да, если брать рейтинг по надёжности среди коробок передач, то тут первое место наверняка займёт классическая механика. На вторую строчку уверенно поднимается гидротрансформатор, а дальше уже последние места делят между собой вариаторы и роботы.

Опираясь на мнение экспертов и их прогнозы, автоматов будет постепенно становиться всё меньше, механика останется, но её популярность резко упадёт. А вот будущее всё же за вариаторами и преселективными коробками. Им ещё предстоит пройти большой путь становления и усовершенствования. Но уже сейчас эти коробки становятся проще, комфортнее и экономичнее, привлекая тем самым большую аудиторию покупателей. Что именно выбрать, решать только вам.

Как ездить на роботизированной коробке передач правильно

Автолюбители, решившие приобрести автомобиль с роботизированной коробкой передач нередко, задаются вопросом, как ездить с такой системой? В статье мы рассмотрим, как пользоваться коробкой робот. Автоматическая роботизированная КПП, обиходное наименование коробка робот – это обычная МКПП, заключившая в себе компактный электронный блок, электронное управление сцеплением и автоматизированное переключение передач. Коробка робот сочетает в себе надежность, комфорт и топливную экономичность. Сегодня практически все автопроизводители оснащают свои машины такими коробками, у каждой из них есть своя уникальная конструкция и запатентованное название. Что самое интересное «робот» дешевле классической АКПП.

Роботизированная коробка передач

Об устройстве

Одна из ветвей развития механических трансмиссий привела к созданию роботизированной КПП, которая соединила в себе надежность «механики» с удобством «автомата». За счет того, что вся работа водителя стала выполняться актуаторами – сервоприводами блока, возросли характеристики. Теперь электронный блок сам заботится о переключении передач. Все что нужно от человека — это устанавливать селектор в нужное положение, как в КПП и наслаждается поездкой.

Есть роботы с режимом ручного переключения передач. Например, коробка 2-Tronic может служить в трех режимах. Первый – автомат, когда человек, вообще не трогает передачи. Второй – полумеханика, на случай если водитель захочет самостоятельно управлять сцеплением, например, при обгоне другого авто и в то же время находится в автоматическом режиме. Третий режим – полностью ручной, где все зависит только от водителя.

Что касается любителей быстрой езды, то для них в самый раз подойдет кулачковая роботизированная коробка передач. Она самая быстрая из всех видов роботизированных коробок, переключать скорости можно за 0,15 секунд. Машины, имеющие такую коробку, содержат педаль сцепления, но применяется она лишь когда транспортное средство трогается с места. Далее, переключение происходит как в спортивном мотоцикле – не используя сцепление.

Преселективная коробка переключения передач

РКПП могут иметь электрический или гидравлический привод сцепления. В первом варианте «органами» выступают сервомеханизмы (электродвигатели). Что касается гидравлического, то здесь все основывается на гидроцилиндрах. Гидравлическим приводом оснащают свои роботизированные коробки такие автопроизводители, как: Peugeot, Fiat, Renault, BMW, Volkswagen, Citroen и другие. Что касается электрического привода, то с ним работают компании: Ford, Opel, Nissan, Toyota, Mitsubishi. Остальные компании корейских производителей пока не решаются вводить роботов, из-за сложности конструкции и обслуживания.

Принцип работы роботизированной коробки передач

РКПП имеет тот же принцип действия, что и механическая трансмиссия. У нее имеются такие же три вала: ведомый, промежуточный и ведущий, те же шестерни и передаточные числа. Как было упомянуто выше, роботами управляют сервоприводы, иначе как актуаторы. Эти устройства вводят и выводят из зацепления шестерни валов, а также соединяют и разъединяют коробку с маховиком двигателя. Контроль над процессом взял на себя электронный блок, посылающий команды на гидравлический привод или электродвигатель. На основании сигналов входных датчиков блок формирует алгоритм, управления зависящий от внешних условий, и реализует его через исполнительные механизмы. Все что остается водителю это переключать лепестковым селектором передачи.

Автоматическая коробка передач с гидротрансформатором

Роботизированные КПП с двойным сцеплением

Так как в первых коробках роботах время переключения сцепления медленное (до 2 с), приводящее к зависаниям и толчкам в динамике, было решено устранить проблему при помощи создания роботизированной коробки передач с двойным сцеплением, которая переводит скорости без разрыва потока мощности. Технология возникла еще в конце 80-х годов прошлого века. Суть в том, что два сцепления работают попеременно, а не сразу оба. Вместе с двойным сцеплением преселективные коробки содержат еще два первичных вала.

Алгоритм таков — пока действует первая передача, сигнал о запуске поступает к второй. Таким образом, крутящий момент переходит сначала на ведущий вал, пока последующая – ждет своей очереди, будучи уже включенной через второй первичный вал, но еще разъединенной с ведущим валом. Так, время переключения сводится к минимуму, что нельзя сделать на МКПП при ручном управлении. Благодаря устройству работы двух сцеплений, езда на транспортном средстве получается плавной и мягкой, однако, в конструктивном плане такой аппарат достаточно сложен и его обслуживание может обойтись дорого. Наблюдать подобное техническое решение, возможно на коробках DSG, S-Tronic, SMG и DCT M Drivelogic, идущие, как правило, на спортивных авто фирмы BMW.

РКПП

Нужен ли прогрев коробки?

Переходим к рассмотрению вопроса как ездить на роботе в особенностях эксплуатации. Многих волнует, требуется ли прогревать РКПП зимой? По сути, робот не нуждается в прогреве, но ну думаем это лишним, не будет. Потому что во время застоя масло в коробке стекает вниз и под действием мороза густеет. Чтобы его прогреть для нормального функционирования следует просто постоять несколько минут с заведенным двигателем, в это время селектор переводить не требуется. Затем трогаться с места стоит плавно, двигаясь равномерно без рывков с минимальными оборотами необходимо проехать где-то километр.

Летом, чтобы масло растеклось по системе, будет достаточно и одной минуты. Если не прогревать машину, то масло может плохо смазать подшипник, а это вызовет неполное сведение диска, корзины и трение с последующим перегревом.

Несколько полезных советов:

  • в зимнее время года также не следует буксовать – это приведет к декалибровке исполнительной системы;
  • не попадайте в снежные засады, можно застрять;
  • берите шипованную резину, потому что липучки вас подведут;
  • оставляйте ночевать авто на скорости «Е» с выключенным двигателем;
  • если покрытие дорожного полотна плохое, трогайтесь не газуя со второй передачи. E->M и «+».

    Устройство Роботизированной коробки передач (РКПП)

Начало движения на подъем, его преодоление, спуск

Некоторые машины с РКПП не оснащены функцией помощи старта на подъем, по этой причине необходимо самому научится правильно двигаться в таких ситуациях. С коробкой роботом нужно вести себя точно так же как и с МКПП. Ставим селектор в режим «А» и медленно давим на акселератор, попутно убирая машину с ручника. Это поможет автомобилю не скатиться назад. Перед этим желательно потренироваться, чтобы прочувствовать и понимать, в какой момент сцепление начало включаться и можно снимать с ручника.

Если на гору нужно подниматься зимой, то лучше переключится на ручное управление установив первую передачу или режим «М1», Помните, что давление на газ должно быть максимальным, это не вызовет пробуксовки. Когда в машине имеется гироскоп, на подъёме взят автоматический режим, то коробка начнет сама переключаться на нужные передачи. Робот сам определяет положение и начинает перещелкивать скорости — в основном на пониженные. В зависимости от ситуации можно перевести рычаг в режим «М» и зафиксировать текущую скорость. Когда скорость вас не устраивает можно выбрать необходимую, при этом не следует опускать обороты ниже 2500 и превышать 5000. Во время спуска делать ничего не нужно, будет достаточно просто перевести селектор в режим «А» и убрать с ручника.

Схема работы РКПП

Городские условия/остановка, парковка

Есть мнения, что коробка робот меньше уживается в условиях города с пробками, и это сокращает ее срок службы. Совет: после полной остановки машины, селектор необходимо выставить в режим «N» нейтраль, поставить на ручник и далее выключить мотор. Если остановки кратковременные, то переводить селектор в режим нейтраль не нужно, находитесь на положении «А». Так как при остановке сцепление остается выжатым, то при пробках или светофорах с задержкой больше минуты лучше двигатель глушить.

Другие режимы

Существуют дополнительные приложения систем, помимо рассмотренных основных. Так, некоторые роботизированные коробки оснащены положением – спорт и зимний, иное название «снежинка». Режим «Снежинка» нужен для создания плавного хода на скользком пути. Она обеспечивает движение, со второй передачи переводя плавно на повышенную скорость.
Положение «спорт» создает переход на повышенные передачи при больших оборотах, что дает возможность быстрого ускорения.

Машина с коробкой роботом

Общие рекомендации

Как ездить на роботизированной коробке передач правильно мы рассмотрели, теперь дадим несколько практических советов:

  1. На старте не следует выжимать газ, когда необходимо прибавить скорость педаль нужно жать уверенно, но плавно.
  2. Лучше проводить инициализацию в сервисном центре несколько раз за год – это сведет к минимуму дерганья и рывки.
  3. Во время ускорения руководствуйтесь логикой МКПП.

Интересное по теме:

загрузка…

Facebook

Twitter

Вконтакте

Одноклассники

Google+

Прикладные науки | Бесплатный полнотекстовый | Регулировка положения мобильного робота как сочетание системы обзора и одометрии колес в автономном движении по гусенице

Вклад авторов

Наблюдение А.Н .; концептуализация J.Z. и Д.П .; методология, J.Z .; программное обеспечение, J.Z. и Д.П .; проверка, J.N., J.Z. и Д.П .; формальный анализ, J.Z., J.N .; расследование, J.Z .; data curation, D.P .; письмо — подготовка оригинального черновика, J.Z .; визуализация, Д. Все авторы прочитали и согласились с опубликованной версией рукописи.

Рисунок 1. Мобильный автомобиль с системой технического зрения на испытательном треке. На заднем плане отображается ARTag с кодовым номером 10.

Рисунок 1. Мобильный автомобиль с системой технического зрения на испытательном треке. На заднем плане изображен ARTag с кодовым номером 10.

Рисунок 2. Блок-схема конструкции мобильного автомобиля.

Рисунок 2. Блок-схема конструкции мобильного автомобиля.

Рисунок 3. Фотография автомобиля с внедренной автономной системой.

Рисунок 3. Фотография автомобиля с внедренной автономной системой.

Рисунок 4. Схема определения вектора коррекции положения при обнаружении одного маркера.

Рисунок 4. Схема определения вектора коррекции положения при обнаружении одного маркера.

Рисунок 5. Схема определения вектора коррекции положения при обнаружении двух маркеров.

Рисунок 5. Схема определения вектора коррекции положения при обнаружении двух маркеров.

Рисунок 6. Схема определения вектора коррекции положения при обнаружении трех маркеров.

Рисунок 6. Схема определения вектора коррекции положения при обнаружении трех маркеров.

Рисунок 7. Общий обзор лабораторной тестовой среды.

Рисунок 7. Общий обзор лабораторной тестовой среды.

Рисунок 8. Измерение точности первой контрольной точки. ( a ) Зеленые точки представляют собой измеренные положения, когда робот стоял неподвижно. Красная точка — это точка прицеливания. В этом эксперименте у робота была отключена система обзора. ( b ) У робота была включена система обзора. ( c ) Отклонения от точки прицеливания по x и y, система обзора была выключена. ( d ) Отклонения от точки включения системы обзора.

Рисунок 8. Измерение точности первой контрольной точки. ( a ) Зеленые точки представляют собой измеренные положения, когда робот стоял неподвижно. Красная точка — это точка прицеливания. В этом эксперименте у робота была отключена система обзора. ( b ) У робота была включена система обзора. ( c ) Отклонения от точки прицеливания по x и y, система обзора была выключена. ( d ) Отклонения от точки включения системы обзора.

Рисунок 9. Измерение точности точки 2. ( a ) Зеленые точки представляют собой измеренные положения, когда робот останавливается. Красная точка — это точка прицеливания. В этом эксперименте у робота была отключена система обзора. ( b ) У робота была включена система обзора. ( c ) Отклонения от точки прицеливания по x и y, где система обзора была выключена. ( d ) Отклонения от точки, в которой были включены камеры системы технического зрения.

Рисунок 9. Измерение точности точки 2. ( a ) Зеленые точки представляют собой измеренные положения, когда робот останавливается. Красная точка — это точка прицеливания. В этом эксперименте у робота была отключена система обзора. ( b ) У робота была включена система обзора. ( c ) Отклонения от точки прицеливания по x и y, где система обзора была выключена. ( d ) Отклонения от точки, в которой были включены камеры системы технического зрения.

Рисунок 10. Измерение точности точки 3.( a ) Зеленые точки представляют собой измеренные положения, когда робот останавливается. Красная точка — это точка прицеливания. В этом эксперименте у робота была отключена система видения. ( b ) У робота была включена система обзора. ( c ) Отклонения от точки прицеливания по x и y, где система обзора была выключена. ( d ) Отклонения от точки, в которой была включена система обзора.

Рисунок 10. Измерение точности точки 3. ( a ) Зеленые точки представляют собой измеренные положения, когда робот останавливается.Красная точка — это точка прицеливания. В этом эксперименте у робота была отключена система видения. ( b ) У робота была включена система обзора. ( c ) Отклонения от точки прицеливания по x и y, где система обзора была выключена. ( d ) Отклонения от точки, в которой была включена система обзора.

Рисунок 11. Измерение точности точки 4. ( a ) Зеленые точки представляют собой измеренные положения, когда робот останавливается. Красная точка — это точка прицеливания.В этом эксперименте у робота была отключена система обзора. ( b ) У робота была включена система обзора. ( c ) Отклонения от точки прицеливания по x и y, где система обзора была выключена. ( d ) Отклонения от точки, в которой была включена система обзора.

Рисунок 11. Измерение точности точки 4. ( a ) Зеленые точки представляют собой измеренные положения, когда робот останавливается. Красная точка — это точка прицеливания. В этом эксперименте у робота была отключена система обзора.( b ) У робота была включена система обзора. ( c ) Отклонения от точки прицеливания по x и y, где система обзора была выключена. ( d ) Отклонения от точки, в которой была включена система обзора.

Рисунок 12. Измерение точности точки 5. ( a ) Зеленые точки представляют собой измеренные положения, когда робот останавливается. Красная точка — это точка прицеливания. В этом эксперименте у робота была отключена система обзора. ( b ) У робота была включена система обзора.( c ) Отклонения от точки прицеливания по x и y, где система обзора была выключена. ( d ) Отклонения от точки, в которой были включены камеры системы технического зрения.

Рисунок 12. Измерение точности точки 5. ( a ) Зеленые точки представляют собой измеренные положения, когда робот останавливается. Красная точка — это точка прицеливания. В этом эксперименте у робота была отключена система обзора. ( b ) У робота была включена система обзора. ( c ) Отклонения от точки прицеливания по x и y, где система обзора была выключена.( d ) Отклонения от точки, в которой были включены камеры системы технического зрения.

Рисунок 13. Измерение точности через каждые 76 попыток, когда роботы достигли точки прицеливания. ( a , e ) Различия между установленным (красный) и достигнутым (зеленый) положениями в направлениях x и y, когда система обзора была выключена. ( c , g ) На этих графиках система Vison была включена. ( b , f ) Точечные отклонения и средняя линия (розовая) в направлениях x и y, где система обзора была выключена.( д , ч ) Система технического зрения была включена. ( i , j ) Показывает неточность положения соответственно при выключенной и включенной системе технического зрения.

Рисунок 13. Измерение точности через каждые 76 попыток, когда роботы достигли точки прицеливания. ( a , e ) Различия между установленным (красный) и достигнутым (зеленый) положениями в направлениях x и y, когда система обзора была выключена. ( c , g ) На этих графиках система Vison была включена.( b , f ) Точечные отклонения и средняя линия (розовая) в направлениях x и y, где система обзора была выключена. ( д , ч ) Система технического зрения была включена. ( i , j ) Показывает неточность положения соответственно при выключенной и включенной системе технического зрения.

Рисунок 14. Скриншот программного обеспечения, показывающий реальное положение робота на тестовой трассе.

Рисунок 14. Скриншот программного обеспечения, показывающий реальное положение робота на тестовой трассе.

Рисунок 15. Мобильная машина с системой технического зрения на испытательном треке. Красные стрелки указывают места, где система технического зрения скорректировала положение автомобиля. Коричневая линия — это путь автомобиля.

Рисунок 15. Мобильная машина с системой технического зрения на испытательном треке. Красные стрелки указывают места, где система технического зрения скорректировала положение автомобиля. Коричневая линия — это путь автомобиля.

Таблица 1. Количественное сравнение результатов точности позиционирования без и с камерами.

Таблица 1. Количественное сравнение результатов точности позиционирования без и с камерами.

72
Vision Sys. Выключено Vision Sys. Включен
Сумма отклонений модуля x 17,30 8,55
Сумма отклонений модуля y 15,40 8,50
Сумма отклонений модуля расстояния 13,01

Показаны роботы, как управлять автомобилем… Всего за несколько простых уроков — USC Viterbi

Если бы роботы могли учиться на демонстрациях, ваш беспилотный автомобиль мог бы научиться безопасно управлять автомобилем, наблюдая за вами ездить по окрестностям. Фото / iStock.

Представьте, что роботы могли бы учиться на демонстрациях: вы могли бы показать домашнему роботу, как делать рутинные дела, или накрыть обеденный стол. На рабочем месте вы можете обучать роботов как новых сотрудников, показывая им, как выполнять многие обязанности.В дороге ваш беспилотный автомобиль может научиться безопасному вождению, наблюдая, как вы проезжаете по окрестностям.

Развивая это видение, исследователи из USC разработали систему, которая позволяет роботам автономно изучать сложные задачи из очень небольшого количества демонстраций, даже несовершенных. Документ под названием Обучение на демонстрациях с использованием временной логики сигнала был представлен на конференции по обучению роботов (CoRL), 18 ноября.

Система исследователей работает, оценивая качество каждой демонстрации, поэтому она учится на ошибки, которые он видит, а также успехи.В то время как современные методы требуют не менее 100 демонстраций для решения конкретной задачи, этот новый метод позволяет роботам учиться только на нескольких демонстрациях. Это также позволяет роботам учиться более интуитивно, как люди учатся друг у друга — вы смотрите, как кто-то выполняет задачу, даже неидеально, а затем пробуете себя. Это не обязательно должна быть «идеальная» демонстрация для людей, чтобы они могли почерпнуть знания, наблюдая друг за другом.

«Многие системы машинного обучения и обучения с подкреплением требуют больших объемов данных и сотен демонстраций — вам нужен человек, чтобы демонстрировать снова и снова, что невозможно», — сказал ведущий автор Анируддх Пуранич, доктор философии.D. студент факультета компьютерных наук инженерной школы Университета Калифорнии в Витерби.

«Кроме того, большинство людей не обладают знаниями в области программирования, чтобы четко указать, что робот должен делать, и человек не может продемонстрировать все, что робот должен знать. Что, если робот столкнется с чем-то, чего раньше не видел? Это ключевая проблема ».

Вверху: Используя метод исследователей USC, автономная система вождения все равно сможет обучаться навыкам безопасного вождения, «наблюдая» за несовершенными демонстрациями, такими как демонстрация вождения на гоночной трассе.Источники: Демонстрации водителей были предоставлены с помощью симулятора самоуправляемого автомобиля Udacity.

Обучение на демонстрациях

Обучение на демонстрациях становится все более популярным для получения эффективных политик управления роботами, которые управляют движениями роботов, для сложных задач. Но он подвержен недостаткам при демонстрации, а также вызывает опасения по поводу безопасности, поскольку роботы могут обучаться небезопасным или нежелательным действиям.

Кроме того, не все демонстрации равны: некоторые демонстрации являются лучшим индикатором желаемого поведения, чем другие, и качество демонстраций часто зависит от опыта пользователя, проводящего демонстрации.

Для решения этих проблем исследователи интегрировали «временную логику сигналов» или STL для оценки качества демонстраций и автоматического ранжирования их для создания неотъемлемых вознаграждений.

Другими словами, даже если некоторые части демонстраций не имеют никакого смысла на основе требований логики, используя этот метод, робот все равно может учиться на несовершенных частях. В некотором смысле система приходит к собственному выводу о точности или успехе демонстрации.

«Допустим, роботы учатся на различных типах демонстраций — это может быть практическая демонстрация, видео или моделирование — если я сделаю что-то очень небезопасное, стандартные подходы сделают одно из двух: либо они полностью игнорируйте это, или, что еще хуже, робот научится не тому », — сказал соавтор Стефанос Николаидис, доцент кафедры информатики Университета Южной Калифорнии в Витерби.

«Напротив, в этой работе очень разумным образом используются некоторые здравые рассуждения в форме логики, чтобы понять, какие части демонстрации хороши, а какие нет. По сути, это именно то, что делают и люди ».

Возьмем, к примеру, демонстрацию вождения, когда кто-то пропускает знак остановки. Система оценила бы это ниже, чем демонстрация хорошего водителя. Но если во время этой демонстрации водитель сделает что-то умное — например, задействует тормоза, чтобы избежать столкновения, — робот все равно будет учиться на этом умном действии.

Адаптация к человеческим предпочтениям

Временная логика сигналов — это выразительный математический символический язык, который позволяет роботам рассуждать о текущих и будущих результатах. «Хотя в предыдущих исследованиях в этой области использовалась« линейная темпоральная логика », в данном случае предпочтительнее использовать STL», — сказал Джио Дешмук, бывший инженер Toyota и доцент кафедры информатики Университета Калифорнии в Витерби.

«Когда мы входим в мир киберфизических систем, таких как роботы и беспилотные автомобили, где время имеет решающее значение, линейная временная логика становится немного громоздкой, потому что она определяет последовательности истинных / ложных значений переменных, в то время как STL позволяет рассуждать о физических сигналах.

Пуранич, которого консультирует Дешмук, придумал эту идею после того, как прошел практический урок робототехники с Николаидисом, который работал над созданием роботов, чтобы учиться на видео на YouTube. Трио решило это проверить. Все трое сказали, что были удивлены масштабом успеха системы, и оба профессора благодарят Пуранича за его упорный труд.

«По сравнению с современным алгоритмом, который широко используется во многих робототехнических приложениях, вы видите разницу в количестве демонстраций на порядок», — сказал Николаидис.

Система была протестирована с использованием игрового симулятора в стиле Minecraft, но исследователи заявили, что система также может учиться на симуляторах вождения и, в конечном итоге, даже на видео. Затем исследователи надеются опробовать это на реальных роботах. Они сказали, что этот подход хорошо подходит для приложений, где карты известны заранее, но на них есть динамические препятствия: роботы в домашних условиях, на складах или даже в вездеходах для исследования космоса.

«Если мы хотим, чтобы роботы были хорошими товарищами по команде и помогали людям, сначала им необходимо очень эффективно учиться и адаптироваться к человеческим предпочтениям», — сказал Николаидис.«Наш метод обеспечивает это».

«Я рад интегрировать этот подход в роботизированные системы, чтобы помочь им эффективно учиться на демонстрациях, а также эффективно помогать товарищам по команде в совместной работе».

Обзор мобильного роботизированного телеприсутствия

Системы мобильного роботизированного телеприсутствия (MRP) включают оборудование для видеоконференцсвязи на мобильных роботизированных устройствах, которыми можно управлять из удаленных мест. Эти системы, которые в основном используются в контексте содействия социальному взаимодействию между людьми, становятся все более популярными в определенных областях применения, таких как среда здравоохранения, независимая жизнь пожилых людей и офисная среда.В этом документе представлен обзор различных систем, областей применения и проблем, обнаруженных в литературе, касающихся мобильного роботизированного телеприсутствия. В обзоре также предлагается стандартная терминология для данной области, поскольку в настоящее время отсутствуют стандартные термины для различных концепций, связанных с системами MRP. Кроме того, в этой статье дается обзор различных направлений исследований для разработки и совершенствования мобильных роботизированных систем телеприсутствия как таковых, а также оценка взаимодействия в лабораторных и полевых условиях.Наконец, в обзоре выделяется ряд возможных последствий для будущего мобильных роботизированных систем телеприсутствия для социального взаимодействия.

1. Введение

Дистанционное присутствие [1] — это ощущение пребывания в другой среде. В частности, роботизированное телеприсутствие предлагает средства для подключения к удаленному месту через традиционное телеприсутствие с добавленной стоимостью перемещения и управления в этом месте. Одним из аспектов роботизированного телеприсутствия является социальное роботизированное телеприсутствие, где основная цель системы — способствовать социальному взаимодействию между людьми.

В этой статье мы представляем первый обзор литературы по подмножеству социальных роботизированных систем телеприсутствия, в которых основное внимание уделяется мобильности. Такие системы сосредоточены в первую очередь на обеспечении социального взаимодействия через систему видеоконференцсвязи с дополнительными функциями перемещения / управления системой в различные места. Заимствовано из [2, 3], мы называем это подмножество социальных роботизированных устройств телеприсутствия системами мобильного роботизированного телеприсутствия (MRP). Типичные системы MRP характеризуются ЖК-экраном, веб-камерой, микрофоном и динамиками, позволяющими общаться между двумя сторонами.Устройства может перемещать пользователь, не находящийся на территории робота.

Сегодня область мобильного роботизированного телеприсутствия быстро расширяется, с увеличением количества доступных коммерческих систем и исследований в этой области [4–6]. Опубликованные исследования охватывают вопросы от вопросов навигации и погружения до оценок в офисных и медицинских учреждениях. Однако до сих пор в литературе отсутствует всесторонний обзор систем MRP, и основная цель этой работы — предоставить обзор доступных систем, их предполагаемого использования и основных направлений исследований, которые появились в литература.Этот документ также призван обобщить различные работы, отражая уроки, извлеченные из этих различных исследовательских инициатив. В литературе для обозначения системы и пользователей используются различные термины. В этой статье также предлагается принять специальную терминологию с использованием следующих определений. Мобильные роботизированные системы дистанционного присутствия (MRP) характеризуются системой видеоконференцсвязи, установленной на мобильной роботизированной базе. Система позволяет пользователю-пилоту перемещаться в среде робота.Основная цель MRP-систем — обеспечить социальное взаимодействие между людьми. Система состоит как из физического робота (датчики и исполнительные механизмы), так и из интерфейса, используемого для управления роботом. Пользователь-пилот — это человек, который удаленно подключается к роботу через компьютерный интерфейс. Пилот, воплощенный в системе MRP, может перемещаться в среде, где находится робот, и взаимодействовать с другими людьми. Локальный пользователь — это пользователь, который находится в том же физическом месте, что и робот.Местные пользователи могут свободно перемещаться, взаимодействуя с пилотным пользователем, который посещает их через робота. Локальная среда — это среда, в которой находятся робот и локальный пользователь.

Работа организована следующим образом. В Разделе 2 приводится список систем MRP, на которые позже будут ссылаться в документе. В разделе 2 основное внимание уделяется дизайну и техническим характеристикам системы MRP. Раздел 3 контекстуализирует эти системы, разделяя их на несколько областей приложений, где основное внимание уделяется конкретным вариантам дизайна, которые ориентированы на потребности приложения.В разделе 4 представлен обзор различных методов, используемых при оценке систем MRP, включая как технические оценки, так и отзывы пользователей. В разделе 5 излагается ряд последствий для проектирования, которые следует учитывать разработчикам будущих систем MRP на основе результатов оценок и опыта использования систем в различных областях применения. Наконец, в Разделе 6 дается взгляд на будущее в области систем MRP.

2. Проектирование систем MRP

Системы MRP различаются по конструкции и функциональности, часто напрямую в зависимости от их предполагаемого использования и применения.В этом разделе мы кратко описываем аппаратные и программные спецификации наиболее распространенных систем MRP, которые можно найти в литературе (см. Таблицу 1). Хотя некоторые производители роботов предоставляют общедоступные ценники, эта область быстро расширяется. Поэтому ожидается, что ценники со временем изменятся.

]

Система MRP Коммерческий Предназначенная область применения Регулируемая высота Манипуляции / выражения Навигация / датчики

Нет Research Нет Лазерный указатель, рука / рука 2 степени резкости Нет [7, 8]
Giraff Да Пожилые 9038 Нет Нет [9]
QB Да Офис Да Лазерный указатель Датчики движения для стабилизации платформы [10, 11, 17]
Texai Office Нет Нет Лазерный дальномер, бампер [12]
Балка Да Офис Нет Нет Нет [14]
VGo Да Офис Нет Дистанционный датчик Дистанционное управление 15, 17, 18]
PEBBLES Нет Школа Нет Ручная Нет [16]
MantaroBot Classic Лазерная указка Да Офис Инфракрасное обнаружение препятствий, обнаружение кончика с помощью трех акселерометров [19]
MantaroBot TeleMe Да Офис Нет Лазерный указатель Инфракрасное обнаружение препятствий, обнаружение кончика 19268
Двойной Да Не указано Да моторизованный Гироскоп и акселерометр для баланса.Подъемы ног в статике. [20]
mObi Research Подставки для безопасности. [21]
Jazz Connect Да Офис Нет Нет Обнаружение препятствий. 8 ультразвуковых датчиков, 4 ИК-датчика и высококлассный телеметрический лазер с диапазоном 30 м для автономной навигации (опция) [22, 23]
iRobot Ava Да Здравоохранение Да Да Лазер, сонар, 2D / 3D-изображения для автономной навигации, датчик обрыва и контактный бампер.Всенаправленная навигация [24]
9th Sense Helo и Telo Да Не указано Нет Нет Нет, но порты для периферийных устройств доступны. [25]
RP-7 Да Здравоохранение Нет Нет Всенаправленная навигация. Обнаружение препятствий с помощью + 30 инфракрасных датчиков [26, 27]
MeBot Research 3 рычага глубины резкости и шейка 3 степени свободы Обнаружение препятствий и обрывов 9026 [283]

Одной из первых систем MRP была PRoP [7, 8]; см. рисунок 1 (а).Базовая конструкция PRoP состояла из мобильной роботизированной базы, ЖК-экрана, камеры, микрофона, аппаратной части руки / руки робота с указателем с 2 степенями свободы и лазерной указки, прикрепленной к его наконечнику для простых жестов. Как описано в [8], пилоты могут перемещать робота, а также увеличивать, панорамировать и наклонять голову. Для навигации нужны клавиатура и джойстик. Цель PRoP заключалась в том, чтобы позволить пилоту полностью погрузиться в реальные удаленные пространства, и был предусмотрен ряд услуг, таких как визуальная запись взаимодействий и перемещений в альбоме [8].

Со времени ProP появилось много подобных типов систем MRP, лишь незначительно различающихся по функциональности и дизайну. Giraff, [9], см. Рисунок 1 (b), представляет собой MRP-систему человеческого роста. Он поставляется с регулируемым вертикальным экраном 14,1 дюйма, установленным на нерегулируемой стойке, прикрепленной к мобильной базе. Веб-камера предоставляет пилоту, который подключается с ПК, широкий угол обзора окружающей среды. Конструкция и дизайн Giraff в значительной степени мотивированы его предполагаемым использованием в домашних условиях. Таким образом, робот Giraff с его тяжелой базой может преодолевать пороги и препятствия с минимальным риском опрокидывания.Управлять роботом можно с помощью мыши или тачпада. Примерная ориентировочная траектория нарисована красной линией на видеопанели. При нажатии и удерживании левой кнопки мыши линия становится зеленой, и робот начинает движение. Направление и скорость робота контролируются ориентацией и длиной линии соответственно. Наклон головы робота можно регулировать в любой момент во время движения. Снова мотивированный своим приложением для домашнего использования, Giraff стоит лицом к стене, когда находится в док-станции.Кроме того, база данных используется для обработки прав доступа между пилотами и роботами. При нормальном использовании локальный пользователь должен отвечать на «вызовы», но существует уровень доступа к экстренным вызовам.

QB [10], см. Рис. 1 (c), имеет регулируемую вручную высоту, а его основание имеет два динамически балансирующих колеса по сравнению с более распространенными четырьмя колесами для систем MRP. QB поставляется с двумя камерами: одна 5-мегапиксельная фронтальная камера без наклона и одна камера, направленная вниз для навигации. Дейктическая референция выполняется с помощью лазерной указки.Систему можно пилотировать из любого браузера на Windows и Macintosh [11]. Устройство подходит для офисных помещений.

Texai имеет альфа-прототип [12], см. Рис. 1 (d), с 19-дюймовым сенсорным экраном и широкоугольной веб-камерой с панорамированием и наклоном, установленной на мобильной базе, снабженной бампером. Имеет два лазерных дальномера. Полностью заряженный Texai может проработать восемь часов. Он использует операционное программное обеспечение роботов с открытым исходным кодом (ROS) [13] и коммерчески доступное программное обеспечение для видеоконференцсвязи.В целях сохранения конфиденциальности экран становится черным, когда ни один пилот не использует систему MRP. В то время как исследования Texai продолжаются, была создана новая компания «Подходящие технологии» [14], чтобы вывести продукт на рынок. Осенью 2012 года компания выпустила новую коммерческую систему MRP для измерения высоты человека под названием Beam, см. Рис. 1 (e). Характеристики системы включают 17-дюймовый экран, массив из шести микрофонов, позволяющий пилотам определять направление звука, две широкоугольные камеры высокой четкости (одна передняя и одна нижняя) и цифровой зум.Сообщается, что заряда батареи хватает на полный рабочий день. Beam пристыковывается задом наперед, и светодиоды показывают, что он пристыкован. Систему можно пилотировать из Windows и Macintosh.

VGo [15], см. Рисунок 1 (f), можно пилотировать как из Windows, так и из Macintosh. Навигация осуществляется с помощью кнопок «щелкни и пройди» и клавиш со стрелками. Пилот может делать снимки окружающей среды, а также увеличивать изображение до 5 раз. VGO можно использовать на Verizon 4G LTE и WiFi. Он имеет фиксированную высоту и поставляется с двумя вариантами батареи, на 6 или 12 часов.

PEBBLES [16], см. Рисунок 1 (g), был разработан, чтобы позволить маленьким госпитализированным детям посещать школу, воплощенную в системе MRP, и имеет две версии: одну для начальной школы и одну для учащихся старших классов (где последняя меньшего размера, чтобы приспособиться к ротационному графику, типичному для старшей школы). Версия для средней школы также поддерживает два экрана, позволяющих участвовать в групповых мероприятиях, один экран для общения и один для рабочего стола и обмена файлами. Обе платформы характеризуются типичным колесным роботизированным устройством с простым креплением в виде руки, которое позволяет пользователю-пилоту выполнять жест, аналогичный поднятию руки.Блоки панорамирования и наклона также присутствуют на голове робота.

Современной тенденцией является использование смартфонов и / или планшетов в качестве неотъемлемых компонентов при проектировании системы MRP. MantaroBot Classic и TeleMe [19], см. Рисунки 1 (h) и 1 (i), представляют собой две системы MRP, в которых TeleMe, в частности, поддерживает смартфон или планшет в качестве головы робота. Skype используется для видеоконференций, и пилоты могут перемещать роботов, панорамировать и наклонять экран, а также дистанционно регулировать высоту с помощью плагина Skype.

Аналогичным образом, использование технологий смартфонов для управления системами MRP представляет интерес для обеспечения доступа в любом месте для пилотных операторов. В этом свете новые интерфейсы, такие как сенсорные экраны, могут усложнить задачу дистанционного управления, и, следовательно, полуавтономные функции становятся все более полезными в системах MRP. Например, Jazz Connect [22], см. Рис. 1 (j), может быть доступен со смартфонов или компьютеров через веб-интерфейс. Робот поворачивается в направлении, на которое указывает пилот, и нажимает на видеоизображение.Элемент управления «Перейти» доступен непосредственно в видеоизображении. Предупреждение выдается через интерфейс пилота, когда пилот приближается к препятствию. Автоматическая стыковка возможна, когда Jazz Connect находится в пределах 2 м от док-станции. Система предлагает гибкость в том, что разработчики могут использовать Gostai Suit для повторного использования кода других роботов, совместимых с Urbi [23], и для разработки новых виджетов для управления роботом. iRobot Ava [24] следует аналогичной стратегии проектирования, получившей название «Head Agnostic Design», где планшеты, дисплеи и телефоны являются взаимозаменяемыми компонентами для дисплея в системе MRP, а также устройством взаимодействия для пилотного пользователя (см. Рисунок 1 (k) ).Точно так же устройства поставляются с обширным набором датчиков и функций, например, автоматической стыковкой и регулируемой высотой. Точно так же 9th Sense [25] представила Helo и Telo (рис. 1 (l) и 1 (m)), двух роботов, которыми можно управлять напрямую через клавиатуру компьютера при подключении к роботам через Skype. В то время как обе системы настраиваются, так как они позволяют использовать сенсор и плагины USB, Helo более компактен и использует Samsung Galaxy Tab в качестве головы.

Также за счет использования планшетов в качестве экрана, некоторые системы MRP используют стандартные решения для роботизированной базы.Имеющийся в продаже легкий двухместный автомобиль типа Segway [20], см. Рис. 1 (n), передвигается на двух колесах и использует гироскоп и акселерометры, чтобы оставаться в равновесии. В неподвижном состоянии подставки используются для уменьшения потребляемой мощности. Росту робота можно отрегулировать на любую высоту от 100 см до 150 см. Робот использует iPad в качестве головы и дистанционно управляется через приложение для iPad, которое пилот использует для подключения к роботу. Ожидается, что первая система MRP, использующая технологию ballbot (mObi [21], см. Рисунок 1 (o)), будет доступна исследователям и разработчикам в течение 2013 года.Робот балансирует и передвигается на шаре. Также в этой системе используются подставки в качестве автоматического предохранительного механизма. Голова робота имеет док-станцию ​​для планшета и, как ожидается, будет использовать 3D-датчики глубины.

Хотя многие из вышеперечисленных систем недавно появились на рынке, одной из наиболее устоявшихся систем MRP, особенно для рынка Северной Америки, является RP-7 (см. Рисунок 1 (p)) от InTouch Health [26 ]. Разработанный для оперативного использования в отделениях первичной и вторичной медицинской помощи, конструкция RP-7 подходит для клинических условий, соответствующих медицинским нормам, установленным FDA (Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США).RP-7 оснащен двумя камерами высокого разрешения и запатентованным решением видеоконференцсвязи для двусторонней связи. Летом 2012 года InTouch Health вместе с iRobot представили новый RP-VITA (рис. 1 (q)) с улучшенными возможностями навигации, клиническим доступом к данным пациентов в реальном времени и интерфейсом iPad, обеспечивающим быстрый и легкий доступ к пилотам, осуществляющим навигацию по системе. RP-VITA.

Все вышеупомянутые системы имеют некоторые общие основные компоненты. К ним относятся типично неантропоморфный внешний вид и дизайн, при которых возможен только ограниченный набор человеческих навыков (например,грамм. панорамирование, простая жестикуляция) и двусторонняя аудио- и видеосвязь. Этот подход принципиально отличается от других типов систем телеприсутствия, которые включают антропоморфный дизайн, например платформу, подобную андроиду. Хотя это исследование ограничено системами MRP в неантропоморфном смысле, на рисунке 2 показаны некоторые из наиболее хорошо изученных теле-андроидных систем, которые в первую очередь нацелены на воссоздание более реалистичного личного опыта удаленного человека. Geminoid HI-2 [29], показанный на рисунке 2 (a), является первым телеуправляемым андроидом, очень похожим на человека, в то время как Telenoid (см. Рисунок 2 (c)) решил минимизировать человеческое сходство, чтобы передать человеческое, но неидентифицируемое присутствие, которое воспринимается независимо от пола или внешности [30, 31].Также другие системы, которые не подпадают под определение системы MRP в этом документе, включают плавающий аватар (рис. 2 (e)), который объединяет дирижабль с виртуальным аватаром. Пилоты могут управлять дирижаблем дистанционно и общаться с местными пользователями, передавая изображения их лиц по сети [32]. Другой пример — TRiC mini (рис. 2 (f)), робот размером с куклу, малый вес, похожий на младенца, описанный в [33]. В то время как TRiC mini управляется пилотом, местный пользователь может поднять робота, если есть препятствия, и подключить его к любой электрической розетке.Локальный пользователь также может легко персонализировать робота, например, с помощью индивидуальной одежды.

Наконец, существует ряд систем MRP, которые ближе к исследовательским прототипам, чем к рыночным продуктам. Сюда входит проект TeCaRob [34], целью которого является предоставление индивидуализированной удаленной помощи по запросу. Платформа имела четыре подсистемы: (1) роботизированная платформа, состоящая из мобильной базы, рук и конечностей рук, (2) датчики, включая камеры, термостаты, датчики включения / выключения, отслеживание местоположения, 3D-рендеринг конечных пользователей и т. Д. , (3) платформа взаимодействия для общения и (4) коммуникационная платформа, обеспечивающая непрерывность, безопасность и конфиденциальность.Другой пример — MeBot (рис. 1 (r)), который позволяет пилотам передавать социальные выражения, выполняя жесты над роботом. Пройдя несколько итераций в своей конструкции, окончательная версия, MeBot V4 [28], имеет мобильную и портативную базу, которая способна избегать препятствий и обнаруживать края. Он имеет две руки с 3 степенями свободы (вращение плеча, разгибание плеча и разгибание локтя), а его лицевая сторона установлена ​​на шее с 3 степенями свободы, что позволяет MeBot панорамировать, наклонять и двигаться вперед / назад. Робот имитирует движения головы пилота с помощью API оценки положения головы и ориентации, в то время как движения рук напрямую контролируются пилотом, который регулирует суставы на пассивной модели робота.3D-мышь используется для перемещения робота относительно его текущего местоположения, а его указатель отображается на верхнем дисплее, который также содержит данные датчиков. Пилотный пользователь наблюдает за окружающей средой через специально созданный экран, в центре которого встроена камера, чтобы помочь пользователям установить зрительный контакт.

3. Области применения систем MRP

Хотя системы MRP подходят для целого ряда приложений, существует ряд особых проблем в зависимости от области использования.Из возможных приложений для систем MRP в литературе особенно доминируют три: офисная среда, здравоохранение и старение на месте (способность жить безопасно, независимо и комфортно в собственном доме независимо от возраста, дохода или уровня способностей. ) для пожилых людей. Возможная четвертая область, которая привлекает внимание, — это использование MRP-систем в школьной среде. В следующем разделе описывается использование систем MRP, ограниченных областью применения.

3.1. Системы MRP для офисной среды

В обществах, где географическое расстояние между сотрудниками увеличивается, в офисной среде был протестирован набор различных систем MRP (QB, Texai и VGo).Системы MRP позволяют удаленным коллегам посещать своих местных коллег и участвовать как в официальных, так и в неформальных встречах. Продвижение этих систем MRP происходит за счет уменьшения количества командировок сотрудников, а также обеспечения немедленного доступа к другому сайту, где требуются сотрудники; в то же время это также снижает расходы на поездки для компаний. Важным фактором успешного сотрудничества является возможность неформального взаимодействия. Однако обычно такое общение бывает кратким и не запланировано [3].Кроме того, такое общение требует наличия интерактивных и выразительных каналов коммуникации [3, 35–37]. Уже в 2002 году [38] была описана система MRP, которая позволяла пилотам участвовать во встречах в удаленных местах. Дальнейшие разработки системы представлены в [39, 40], и большой сегмент исследований выполнен на компаниях в Соединенных Штатах Америки, например, [3, 41, 42].

Офисная среда создает ряд проблем, особенно при использовании системы MRP.Одна из проблем — понять, как социальные нормы, распространенные на рабочем месте, затрагиваются, когда взаимодействие между коллегами происходит через системы MRP. Социальные нормы, использующие тексаи в качестве общего ресурса среди удаленных коллег для проезда и общения с местными работниками на трех разных рабочих местах в районе залива Сан-Франциско, Калифорния, США, были изучены в [3]. Проведя интервью, наблюдения и опросы с людьми после 2–18 месяцев опыта использования систем MRP, авторы обнаружили, что пилоты и местные пользователи работали почти так, как если бы пилоты находились там физически.Подобно [42], они обнаружили, что тексаи поддерживают неформальное общение. Прежде чем представить Texai коллегам в компании, которая его разработала, компания использовала технологии телефонной и видеоконференцсвязи для взаимодействия с удаленными коллегами. Это часто приводило к тому, что удаленный коллега оставался вне встреч и принятия важных решений [3]. После опроса пользователей было обнаружено, что система MRP воспринимается как полезная и эффективная. Он использовался для множества мероприятий, включая импровизированные встречи и запланированные встречи.Поскольку большая часть неформального общения происходит в коридорах, это повлияло на размещение док-станций. Док-станции были стратегически размещены в местах с интенсивным движением людей и в зонах общественного питания, но при этом оставались близко к залам для встреч. В зависимости от того, имел ли пилот-пользователь собственный офисный стол, пилот обычно парковался в лаборатории или за своим собственным офисным столом. Местные пользователи заходили к офисному столу на случай, если захотят пообщаться. Сообщается, что система дает большую независимость пользователю внешнего пилота.Однако экспериментальные пользователи сообщили, что было сложно сосредоточиться на социальном взаимодействии, перемещаясь с местными жителями в коридорах. Поскольку системы MRP являются общим ресурсом, было обнаружено, что необходима система идентификации того, кто воплощает Texai. В [41] был представлен анализ результатов пяти различных исследований с QB и VGo, выполненных в Google, Маунтин-Вью, Калифорния, США. Авторы сгруппировали результаты в набор руководящих принципов, касающихся различных аспектов систем MRP: видео, аудио, пользовательского интерфейса, физических характеристик, автономной навигации и социальных соображений, то есть обеспечения соответствующей осведомленности о занятиях на основе производительности и отзывов пользователей.То, как люди понимают смысл системы MRP в офисном контексте, было изучено в [43], в котором анализируется, какие различные метафоры люди (местные жители и пилоты) использовали во время 8-недельного полевого испытания, чтобы пролить свет на то, применялась ли система MRP. больше похоже на человека или больше на машину. Также авторы [3] обсудили нормы использования, взятые из других технологий, например, «вешание» при завершении разговора в неподходящих местах. Были соблюдены и другие нормы, касающиеся помощи пилоту.

Дополнительные проблемы в офисной среде связаны со звуковым восприятием и шумовыми помехами (поскольку многие офисные помещения представляют собой открытые рабочие места). Например, важным фактором оказалось то, что и локальный пользователь, и внешний пилот-пользователь могли регулировать громкость Texai [3]. Проблема регулирования громкости речи пилота описана в [44]. В частности, из-за того, что пилоты часто воспринимаются как громкие в местных условиях, они провели эксперимент, в котором они предоставили пилоту ослабленный поток собственного голоса пилота и, таким образом, могли улучшить опыт для местных пользователей, поскольку пилот говорил менее громко.Однако улучшение произошло только тогда, когда пилоты использовали наушники, а не громкоговорители. Чтобы повысить осведомленность о сцене и позволить пилоту получить лучшее представление о количестве источников звука и их направлениях, [45] исследовали возможность улучшения впечатлений пилота с точки зрения улучшения восприятия звука в окружающей среде. . Подход заключался в интеграции Hark и инструмента визуализации, позволяющего пилотам «видеть», в каком направлении исходит звук.В контролируемом эксперименте было обнаружено, что можно локализовать окружающие звуки с допуском в 5 градусов, однако с ухудшением производительности, когда пользователи были ближе друг к другу.

В общем, офисная среда, как и другие области приложений, требует определенного уровня надежности, безопасности и целостности данных. В [42] QB использовался для подключения к работе из дома в течение одной недели. Экспериментатор обнаружил проблемы с безопасностью и надежностью в зоне покрытия Wi-Fi, что привело к зависанию изображения и отключениям, в результате чего он не был уверен, продолжал ли робот двигаться или нет.Гуиццо [42] подчеркивает уязвимость для хакерских атак и проблему необходимости просить других перезагрузить QB для него.

Обобщая опыт оценки систем MRP в офисных средах, системы должны поддерживать удаленного пилотного пользователя в участии во встречах и в неформальном взаимодействии с местными коллегами. В офисе неформальное общение обычно происходит в обеденных зонах и в коридорах по дороге на встречи (или с них). Поэтому важно, чтобы системы MRP поддерживали взаимодействие, когда пилот-пользователь находится в движении.Поскольку системы MRP также используются на собраниях, также важно помочь пилоту уловить звук и определить направление, откуда исходят звуки.

3.2. Системы MRP для здравоохранения

Обширные оценки, в частности, с RP-7 (или RP-6), были проведены для изучения ценности систем MRP в здравоохранении. Исследования, которые все еще продолжаются, показывают, что использование систем MRP позволило сократить продолжительность пребывания в стационаре не только после небольших инвазивных операций, но и в отделениях интенсивной терапии (ICU), а также сократило время реагирования в экстренных ситуациях.

3.2.1. Послеоперационный уход после малоинвазивной хирургии

Послеоперационный период после небольших инвазивных хирургических вмешательств обычно приводит к пребыванию в больнице от 24 до 72 часов. Безопасность пациентов и их удовлетворенность либо только обходными обходами у постели больного, либо добавленными обходными операциями с помощью роботов оценивались в [46]. Никаких серьезных или незначительных заболеваний не наблюдалось, и 2/3 пациентов согласились с тем, что дистанционный доступ должен быть частью регулярного стационарного лечения. Пациенты также заявили, что они предпочли бы, чтобы их осмотрел удаленно их собственный врач, чем другой врач.Авторы ранее изучали степень удовлетворенности пациентов в аналогичном исследовании [47], в котором пациенты заявили, что они будут чувствовать себя комфортно с помощью телеметрии при оказании медицинской помощи в больнице в будущем. Примерно 75% считают, что это должно стать стандартом в послеоперационном ведении.

Финансовое влияние телепередач в отношении продолжительности пребывания исследовалось в [48]. Средняя продолжительность пребывания пациентов, получивших дополнительные телепередачи, составила 1,26 дня по сравнению с 2,33 дня для пациентов, которым проводились только обходы у постели больного.Показатели повторной госпитализации были низкими в обеих группах пациентов, но еще ниже среди пациентов, прошедших телепередачу. Дополнительные телепортажи привели к более ранней выписке и увеличению койко-мест в больнице.

3.2.2. Ортопедический послеоперационный уход с более длительным пребыванием в больнице

Удовлетворенность пациентов и медсестер использованием телепередач во время вечерних обходов и обходов в выходные дни в ортопедических клинических условиях исследовалась в [49]. Также в этом пилотном исследовании пациенты согласились с тем, что лечение улучшилось в результате телепередач и что оно должно быть частью ухода за пациентами в больницах.Пациенты думали, что они могут легко общаться со своим врачом, и чувствовали себя комфортно, имея телепередачи каждый день. Они даже сказали, что по выходным будут довольны только телераузами. Как было обнаружено в [46], они предпочитают видеться со своим врачом через телепередачу, чем к другому врачу, сидящему у постели. Ответ персонала коррелировал с ответом пациентов. Все пациенты согласились, что это должно быть частью рутинного ведения послеоперационных пациентов, во время которых наблюдение имеет важное значение.Однако авторы также указали на недостатки и ключевые проблемы, включая безопасность и стабильность сети, а также невозможность открывать двери и перемещаться между этажами.

3.2.3. Опыт работы в отделениях интенсивной терапии (ICU)

В нескольких статьях сообщается об улучшении времени отклика в результате развертывания систем MRP. Время консультации в отделении интенсивной терапии было сокращено, особенно в нерабочее время [50]. Пациентов можно было увидеть в течение 5 минут, вместо того, чтобы врач ехал в течение 40 минут.Vespa сообщил о предварительном исследовании использования телеметрии в сочетании с мониторингом мозга в неврологической реанимации [51, 52]. Время реакции уменьшилось, а уровень личного контакта между врачом и пациентами увеличился. Эффекты использования врачами телепередач в вечернее время и в ответ на страницы медсестер были изучены в [53]. Время ответа на обычные и срочные страницы изменилось с 218 186 минут до 9,2 9,3 минуты, что является важной экономией времени при устранении необратимых состояний мозга.Также [54] выступал за использование MRP-систем при лечении инсульта. Круглосуточный доступ к специалистам по лечению инсульта может принести пользу пациентам и привести к меньшему количеству неуместных переводов в другие больницы, более строгому соответствию передовым практикам и т. Д. Продолжительность пребывания в отделении интенсивной терапии сократилась, что привело к снижению затрат на уход [53]. Другие способы использования системы MRP, описанные в этом исследовании, включают наставничество медсестер, обсуждения, вопросы приема и выписки, а также протоколы лечения.

Опыт использования системы MRP в хирургическом отделении интенсивной терапии и ожоговом отделении интенсивной терапии показал, что она использовалась критическими специалистами во время ночных обходов палаты и для ответа на вызовы пейджера в [55].Восприятие семьями и пациентами использования телепередач для мультидисциплинарной бригады в хирургическом отделении интенсивной терапии исследовалось в [56]. Выявленная проблема в подразделении заключалась в том, что обычные снаряды вызывали шум и движение. Этот процесс был изменен таким образом, что у пациента было утреннее посещение у постели больного и медицинский осмотр хирургами-ординаторами и практикующими медсестрами, после чего многопрофильная команда собралась в конференц-зале, откуда они посетили пациента через систему MRP, а затем спланировали его забота.Затем целенаправленная группа мультидисциплинарной команды посещала пациента индивидуально для реализации плана. Сообщалось, что пациенты / семьи воспринимают более качественное лечение и поддерживают дальнейшее использование.

3.2.4. Опыт использования в хирургии и обучении

Влияние системы MRP во время сессий анатомической лаборатории на удовлетворенность студентов и хирургов исследовалось в [57]. С помощью системы MRP удаленный хирург мог перемещаться по комнате и платформе обслуживания, наклонять и панорамировать экран, а также получать изображения крупным планом с помощью масштабирования.Студенты сообщили, что они получили положительный опыт и в основном чувствовали себя комфортно при наличии системы MRP. Иногда они забывали, что хирурга нет физически. Также хирург имел положительный опыт и утверждал, что иногда забывает о физической дистанции. Мобильность рассматривалась как улучшение использования существующих фиксированных систем, в которых обычно отсутствует личный контакт со студентами. Авторы обсуждают, что, хотя моделирование позволяет выполнять сотни процедур, наблюдение эксперта всегда полезно при выполнении новой процедуры.Однако для этого обычно требуется, чтобы эксперт оставил свою практику или чтобы студенты пришли в экспертное учреждение, в котором оборудование и вспомогательный персонал отличается от домашней обстановки студента.

Использование MRP-системы в малоинвазивной хирургии было рассмотрено в [58]. Старший хирург контролировал операционную в течение пяти процедур через систему MRP. Хирургу удалось почувствовать себя погруженным в операционную и эффективно общаться с младшим участником.Ни одна операция не была прервана из-за наличия системы MRP. Старший консультант мог легко перемещать систему MRP по комнате и имел тот же вид, что и операционная бригада, и поскольку система могла связываться с внешними камерами. Авторы указывают на некоторые возможные варианты использования системы: (1) захватывать и увеличивать изображения и отправлять их обратно в операционную группу через систему MRP, объясняя значения изображений и планируя соответствующий подход на сложных этапах, (2) использовать Linked Video обеспечивает более тщательную консультацию, (3) наставничество и консультации по всему миру, (4) чувствительные ко времени ситуации во время операции, требующие немедленной консультации эксперта, и (5) предоставление медицинских знаний начинающим хирургам в больницах в развивающихся странах.

Отчет по проекту ОТОРОБ представлен в [59]. OTOROB оснащен гибкой рукой, которая может улучшить обзор пациента врачом, поскольку он может перемещать камеру. Он также оснащен инструментами, необходимыми для ортопедической помощи. Авторы утверждают, что для выполнения различных задач могут потребоваться разные роботы, и хотя OTOROB разработан с учетом потребностей хирурга-ортопеда, аналогичный путь можно использовать при разработке систем для других специальностей.

Также возможность использования MRP-систем в сестринском образовании исследовалась в [60].Десять преподавателей, участвующих в различных программах, попросили принять участие в исследовании, в котором они должны были набрать 5–10 студентов, каждого из которых они дистанционно обучили медико-хирургическим медсестринским навыкам с помощью тренажера и RP-7. Тема была выбрана преподавателем. Сессия обучения и подведения итогов длилась около часа, после чего их попросили заполнить анкету. Большинство студентов и преподавателей оценили свое принятие как высокое. Подобно результатам в [57], студенты чувствовали себя так, как будто преподаватели присутствовали физически.

3.2.5. Послеоперационный уход на дому

Пилотный проект, который проводится в детской больнице в Бостоне, Массачусетс, США, в рамках которого проверяется, можно ли использовать VGo для наблюдения за пациентами дома после ранней выписки, описан в [61]. Вместо того, чтобы отвозить детей в больницу для регулярных осмотров, во время видеоконсультации за ними наблюдают врачи, которые никогда не посещали дом пациента.

3.3. Системы MRP для пожилых людей и старения на месте

Оставайтесь на месте старения для растущего пожилого населения в западных странах и Японии, которые представляют собой очень подходящую область применения для систем MRP.Системы MRP могут одновременно выполнять различные функции, такие как наблюдение за состоянием здоровья, социальное взаимодействие и охрана. Можно оборудовать систему MRP медицинскими устройствами, служить связующим звеном для специалистов здравоохранения, одновременно собирать данные о пожилых людях и, что наиболее важно, способствовать социальному взаимодействию для группы, склонной к изоляции и одиночеству. Для обеспечения безопасности системы MRP могут работать как система аварийного оповещения, если человек упал, и, таким образом, быть подключенными к другим устройствам в умном доме [62].Ряд оценок «системы Telerobot» как устройства MRP в бытовых условиях представлен в [63–68].

Характерной чертой использования систем MRP для старения на месте, будь то частный дом или жилой объект, является то, что системы должны использоваться в течение продолжительных периодов времени. Следовательно, типичные меры оценки, такие как приемлемость и удобство использования, применимы с продольной точки зрения. Такие концепции, как «полезность использования» [69], становятся центральными при разработке и использовании системы.Второй характеристикой этого домена приложений является то, что локальные пользователи уязвимы и обычно не имеют опыта работы с компьютерными технологиями. Это означает, что любая кнопка, которую может потребоваться нажать локальному пользователю, должна иметь интуитивно понятное значение и быть легкодоступной. Третья проблема заключается в том, что дома часто переполнены воспоминаниями о ранее активной жизни пожилых людей, а также об оборудовании, связанном с текущими потребностями, например, инвалидных колясках и ходунках, что оставляет мало места для системы MRP как во время простоя, так и во время работы. движущийся.Кроме того, в окружающей среде часто бывает плохое освещение, что может затруднить движение робота, чем, например, в офисной среде. Робот-жираф в настоящее время проходит длительные испытания с участием пожилых людей в проекте ExCITE [4]. Долгосрочная методология ExCITE [70] представляет собой циркуляр, в котором отзывы, регулярно собираемые пилотами и местными пользователями, передаются разработчикам для улучшения Giraff в соответствии с потребностями пользователей. Методология в некоторой степени похожа на предложенную в [71], которая включала создание прототипа, полевые испытания в учреждениях интернатного типа, например, оценку удовлетворенности и дальнейшее развитие.В рамках проекта сообщалось о ряде экспериментов, которые касались (1) взглядов медицинских работников на системы MRP и сравнения между младшими и старшими специалистами и (2) мер для успешного взаимодействия с реальными группами пожилых людей, которые включают физиологические меры. а также измерение пространственного и социального присутствия [72–76].

Кроме того, [2] выполнил ряд исследований с использованием пожилых людей в качестве пилотов. Было обнаружено, что в некоторых случаях пожилые люди предпочитают пилотировать систему MRP, а не получать посещение через систему MRP.В настоящее время несколько исследовательских инициатив сосредоточены на увеличении полезности системы MRP за счет добавления возможностей мониторинга в системы [77, 78]. В проекте GiraffPlus [78] создается система, которая основывается на данных, собранных с датчиков окружающей среды и физиологии, и позволяет пилотному пользователю получать доступ к таким данным и взаимодействовать со старшим через Giraff. Система, разработанная по методологии замкнутого цикла с участием различных групп потенциальных пользователей, может использоваться пожилыми людьми, нуждающимися в наблюдении, например, медсестрами, врачами и физиотерапевтами на расстоянии.Все такие группы пользователей обычно не знакомы с домашней средой пожилых людей, и поэтому существует потребность во включении карты в клиентское программное обеспечение для многих потенциальных пользователей этого вида системы MRP.

3.4. Системы MRP для школы

Было разработано несколько систем MRP, чтобы помочь детям посещать школу, даже когда они находятся в больнице или во время длительной болезни дома. PEBBLES был успешно опробован с детьми начальной школы в Канаде и США. Дополнительные системы MRP, используемые в классе для взаимодействия с одноклассниками и учителями, — это R.BOT 100 разработан московскими лабораториями 3Detection Labs [79], VGo [80, 81] и Texai [82]. Также [83] упомянули это возможное использование систем MRP наряду с обратным использованием, когда учитель мог бы читать лекции в удаленных местах.

Три тематических исследования PEBBLES показали, что больные дети могут выполнять ту же задачу, что и их одноклассники, сохранять концентрацию и общаться [84]. Со временем PEBBLES технически изменился в соответствии с результатами ряда пользовательских оценок. Различные версии кратко описаны в [85].Понимая, что свет или вспышки были недостаточно внимательными устройствами в PEBBLES I [86], одной из новых функций в PEBBLES 2 [85] была рука, которой можно было махать. Хотя рука оказалась эффективной для привлечения внимания учителя, она вызвала опасения по поводу безопасности. Оценки также показали, что система не подходит для старшеклассников, которые обычно перемещаются между классами. Кроме того, было трудно передать литературу больным студентам. Поэтому PEBBLES II.5 был снабжен дополнительным ЖК-экраном, прикрепленным к передней части робота.Чтобы улучшить обзор для больного ученика, была добавлена ​​дополнительная камера, обеспечивающая общий обзор класса. Кроме того, на обоих концах пользователя были установлены сканер и принтер для улучшения логистики. Из соображений безопасности рука была укорочена, перемещена и сделана из мягкой ткани. Об облегченной портативной школьной версии PEBBLES со встроенными инструментами совместной работы сообщалось в [87]. Система была достаточно маленькой, чтобы ее можно было разместить на столе. Однако у этой версии было ограничение, заключающееся в том, что ее можно было повернуть только на 45 °, меньше, чем человек может повернуть голову.

3.5. Общие системы MRP

Сегодня наблюдается тенденция к созданию дешевых систем, использующих стандартное оборудование и программное обеспечение для робототехники (ROS) и видеосвязи (Skype). Это привело к появлению ряда более общих систем MRP без конкретной области применения. MITRO — это текущий исследовательский проект Swarmlab [88], который использует ROS и вносит в нее свой вклад. MITRO включает датчик Microsoft Kinect, использует Skype для видеоконференцсвязи и имеет две камеры (аналогично QB, одна направлена ​​вперед, а другая — вниз).Для обеспечения вспомогательного управления и расширенного телеприсутствия робот может выполнять (одновременная локализация и отображение) SLAM, избегать препятствий с помощью ряда датчиков, людей и отслеживания лиц. Вдохновленный [42], в [89] была собрана система MRP примерно за 1000 долларов. В отличие от обычных четырех колес в системах MRP, Schneider использовал только одно колесо для выравнивания системы. Нетбук, сидящий на камере, установлен на штативе поверх роботизированной базы. Система автоматически останавливается и сообщает пилоту, с какой стороны робот сталкивается с препятствием, а ультразвуковой датчик используется для измерения расстояния до ближайших препятствий для каждой команды.В [90] была представлена ​​система с несколькими готовыми к iRobot роботами, прикрепленными к ноутбукам для неограниченной видеоконференцсвязи, а также с алгоритмами планирования движения, обеспечивающими хороший фронтальный обзор локального пользователя как можно дольше. Робот WU Telepresence, недорогой робот, использующий стандартные детали и программное обеспечение с открытым исходным кодом [91], можно заказать через Интернет и собрать в течение пары часов. Робот WU Telepresence использует Ubuntu и ROS.

4. Исследования по оценке пользователей

Оценка систем MRP особенно сложна, поскольку несколько типов взаимодействий происходят одновременно.Первый — это взаимодействие человека и робота, то есть взаимодействие между местным человеком и устройством MRP как таковым. Второй — это взаимодействие человека с компьютером, которое представляет собой взаимодействие между пилотным пользователем и настольным приложением, используемым для подключения к устройству MRP. Последний — это взаимодействие человека и человека, которое происходит между двумя пользователями системы, местным и пилотным, через устройство MRP. Как показано, например, в [3], бремя перемещения системы MRP также влияет на то, насколько хорошо пилот-пользователь и локальный пользователь могут взаимодействовать.В этом разделе мы обсудим ряд методов для оценки взаимодействия и клиентского интерфейса, используемых для перемещения систем MRP, которые обычно направлены на снижение нагрузки на пилотного пользователя и, таким образом, на увеличение возможности для «хорошего» взаимодействия. Результаты представленных исследований имеют значение для проектирования будущих систем MRP. Эти последствия для дизайна кратко изложены в Разделе 5.

4.1. Меры по обеспечению качества коммуникации

Чтобы поддерживать плавное и естественное взаимодействие, важно правильно реагировать, когда к вам обращаются.«Внимание — это основа разговора лицом к лицу», стр. 1 [92]. Каждый участник проекта взаимодействия указывает, куда направлено их внимание. Сигналы интерпретируются другими участниками, чтобы поддерживать осознание внимания конкретного участника и понимать его дейктические ссылки.

Присутствие — это многомерное понятие [93], и существует множество анкет для измерения присутствия. Обычно два измерения — это социальное и пространственное присутствие , которые имеют особое значение для систем MRP.Кратко описанное, пространственное присутствие происходит, когда восприятие человека не в состоянии точно признать роль технологий, из-за чего создается впечатление, что он / она находится в удаленной среде. Социальное присутствие, , с другой стороны, происходит, когда человек не осознает роль технологии в общении с другими.

При оценке систем MRP оценки внимания и присутствия часто используются в качестве средства для сравнения систем с различными характеристиками, касающимися подвижности экрана, камеры и / или возможности масштабирования камеры.

Было обнаружено, что способность двигаться имеет несколько эффектов. Например, поворотный дисплей привел к более высокому уровню активности, воспринимаемому возбуждению выступающих, уровню внимательности и вовлеченности, а также количеству оборотов в секунду во время взаимодействия со спутником и концентратором по сравнению с взаимодействием через систему видеоконференцсвязи со статическим дисплеем. [92]. Исследование включало социометрические показатели, отзывы пилота системы, полуструктурированные и несколько индивидуально заполненных анкет.Однако возможность поворачивать дисплей также сопряжена с компромиссами, такими как то, что любого из локальных пользователей можно отключить и, таким образом, почувствовать себя исключенным из обсуждения. Важным результатом исследования является то, что социометрические измерения более наглядны, чем ответы на субъективный вопросник.

Было обнаружено, что способность перемещать камеру вперед и назад существенно влияет на социальное присутствие при сравнении пяти различных условий: фиксированного, поворотного, подвижного, но невращающегося, подвижного и автоматического [94].Пользовательский контроль при перемещении робота привел к более высокому социальному присутствию, чем при автоматическом перемещении робота. Небольшой эксперимент, в котором скользящие движения приводили к такому же воздействию на социальное присутствие, как и движение вперед-назад, также описан в [94]. Чтобы прояснить влияние масштабирования удаленной камеры и движения дисплея на социальное присутствие, в работе, представленной в [95], используются результаты двух экспериментов, в которых сравниваются (а) отношения между движением ведущего и масштабированием камеры (с синхронизацией или без нее) и (б ) отношения между движением ведущего и движением дисплея (с синхронизацией или без).С помощью анкеты, специально разработанной для исследования, авторы обнаружили, что увеличение вызывает большее ощущение присутствия, когда лицом к лицу, разговаривает и смотрит на докладчика, который перемещается синхронно или несинхронизированно с увеличением. Напротив, было обнаружено, что увеличение приводит к снижению воспринимаемого качества звука и видео, когда ведущий не двигается. Также было обнаружено, что движение дисплея увеличивало социальное присутствие.

Воспринимаемое присутствие во время тренировки с операторами сигнализации и медицинскими работниками с жирафом было изучено в [72].Участники следовали реалистичному сценарию, в котором они «посетили старейшину», после чего их попросили заполнить анкету вопросами о предполагаемой простоте использования и присутствия. Использованные анкеты были основаны на инвентаре присутствия Храма [96] и инвентаризации социального присутствия сетевого разума [97], которые обычно применялись в областях взаимодействия человека с компьютером, которые также использовались в [28]. Было обнаружено, что анкеты применимы также в области системы MRP. Были обнаружены корреляции между тем, насколько «присутствующими» и «внимательными» пользователи были во время виртуального посещения, и тем, как они вели себя при вождении робота, например, простота стыковки, навигация в окружающей среде [72].В дальнейшем исследовании [75] было изучено, как начинающие пилотные пользователи пространственно конфигурируют себя по отношению к старшему, будучи воплощенными в Giraff. Кодирование пространственных образований было выполнено с использованием пространственных образований, определенных в системе Kendon F-формаций. Было обнаружено, что некоторые из начинающих пользователей-пилотов также образовали еще одно неожиданное пространственное образование. Это была формация, в которой пилотные пользователи не поворачивали Жирафа к старшему в ситуациях, когда было бы естественно повернуться друг к другу в человеко-человеческом взаимодействии.Кроме того, были обнаружены корреляции между воспринимаемым присутствием участников и тем, как они придерживались естественных пространственных конфигураций при маневрировании жирафом, тем самым предполагая, что воспринимаемое присутствие также может наблюдаться по манере навигации жирафа [69].

Используя платформу MeBot [28], мы измерили социальное присутствие, доверие, сотрудничество и вовлеченность и проиллюстрировали, что социальные выражения были оценены выше с жестикулирующим MeBot, чем с MeBot, не выполняющим никаких жестов.Пытаясь проанализировать интерпретируемость жестов, мимики и восприятия группового обсуждения, [98] провели два видео-исследования, в которых обнаружили, что выражение лица в сочетании с поддерживающими жестами приводит к более правильной интерпретации выражений, большей уверенности в понимание выражений и большее влияние сообщения, чем в случае только выражений лица. Участники считали, что соавтор, воплощенный на статическом экране без поддерживающих жестов, меньше участвует в разговоре, чем соавтор, который может поддерживать мимику с помощью жестов.Участники также воспринимали как воплощенного сотрудника, так и коллег, участвующих во взаимодействии, как более собранных и вовлеченных, когда воплощенный соавтор взял на себя ведущую роль во взаимодействии. Воспроизведение пространственного местоположения с помощью системы аналогичного типа, как MeBot, с использованием Skype и рук, было исследовано в [99]. Было обнаружено, что участники, столкнувшиеся с системой со словесными описаниями местоположения, сопровождаемыми роботизированными указательными жестами, запомнили больше местоположений по сравнению с участниками, столкнувшимися с системой, которая предоставляла словесные описания только тогда, когда местоположения были представлены непоследовательно.

Эффекты изменения визуального оформления (украшение или отсутствие декорации) системы MRP и словесного кадрирования пилота (взаимозависимое или независимое исполнение) в исследовании задания в пустыне были изучены в [100]. Они обнаружили, что участники, которые были проинформированы о том, что их работа будет оцениваться как команда с пилотным проектом, проявляли больше поведения в группе. Вопреки их ожиданиям, они обнаружили, что визуальное оформление системы MRP ослабляет сплоченность команды. Было обнаружено, что динамика, обнаруженная в исследовании, отличается от динамики общения человека с компьютером и компьютерной коммуникации.

Согласно [38], необходимо несколько факторов, чтобы испытать местоположение иммерсивным способом, среди которых манипулирование объектами было одним из перечисленных факторов. Также необходимо несколько других факторов, чтобы испытать захватывающую локацию, в том числе широкое поле зрения с высоким разрешением с точностью, сохраненный взгляд и реалистичный внешний вид (т. Е. Одинаковые горизонтальные и вертикальные углы обзора при взгляде издалека), высокий динамический диапазон аудио с направленным звуковым полем и способностью перемещаться по окружающей среде [38].С целью обеспечить преимущества физического путешествия с эффектом присутствия, [38] описал взаимно иммерсивную систему MRP, оснащенную руками, которые позволят пилотам участвовать во встречах в удаленных местах.

Также в [101] была предпринята попытка найти меры производительности связи для оценки систем MRP. Авторы предоставляют список количественных показателей, взятых из таких областей, как взаимодействие человека и компьютера, совместная работа с компьютером, общение и психология.

4.2. Отношение и меры принятия

Меры отношения к робототехнике изучались в различных областях, чтобы выявить различия в отношении к конкретным техническим решениям или культурным эффектам. Применимость шкалы отрицательного отношения к роботам (NARS), первоначально представленной в [102], в системах MRP изучалась в [103]. Выполнив три различных исследования: (1) оценка видео, (2) пилотирование системы MRP и (3) взаимодействие с системой MRP, авторы обнаружили, что NARS может применяться в области системы MRP.Тем не менее, [103] предположил, что NARS-S3, который касается воспринимаемых эмоций при общении с роботами, может быть изменен в сторону менее общих терминов. Также было обнаружено, что культура, пол и предыдущий опыт общения с роботами влияют на оценку NARS, и участники, в целом положительно относящиеся к роботам, были более положительны к системам MRP. Как и в [92], авторы подчеркнули необходимость дополнить анкеты другими методами. Они использовали этнографические методы, такие как наблюдения и интервью, утверждая, что одни только цифры могут только выявить проблемы, но не объяснить их причину.

Также при измерении отношения в качестве индикаторов использовались другие параметры. Например, в [104] предполагается, что зрительный контакт и рост являются важными факторами, которые могут повлиять на отношение. Например, во время наблюдаемых взаимодействий дети выбирали значительно меньшее расстояние до Моби высотой 112 см (не путать с mObi от Bossa Nova Robotics.) Младшего (26,8 см), чем до Моби-старшего ростом 175 см (70,4 см). на фестивале искусств и технологий. Также наблюдались существенные различия между полами в подростковой и взрослой группах.Женщины выбирали в среднем большее расстояние до роботов, чем мужчины. Кроме того, было обнаружено важное значение того, что лицо пилота было показано во время взаимодействия в [105], в котором робот руководил людьми на выставке. Участники столкнулись с роботом и дольше взаимодействовали с роботом, когда он показал лицо пилота и субъективно оценил робота с лицом выше.

Методология замкнутого цикла, включающая создание прототипа, полевые испытания в учреждениях интернатного типа, оценку, например, удовлетворенности и дальнейшее развитие, была предложена в [71].Авторы сообщили о фокус-группах в рамках проекта ASSIST, которым была показана демонстрация предлагаемой системы с помощью видео, прежде чем обсуждать стоимость, функциональность, сложность интерфейса, а также специальные и общие цели. В исследовании робот uBot-4, в первую очередь исследовательский робот, использовался в качестве прототипа для мобильных манипуляций. UBot-4 и более поздняя версия uBot-5 имели ЖК-экран, которого нет на uBot-6 [106]. Фокус-группа пожилых людей положительно отозвалась о технологиях видеосвязи и заявила, что нарушение их функций преодолеет опасения по поводу конфиденциальности.Кроме того, они, казалось, меньше боялись технологий, которых они не понимали, когда считали, что технология может принести им пользу. Особенно ценится методология доступа к исследователям и их готовность отвечать на вопросы и опасения. Это означает, что методология замкнутого цикла, предложенная в ASSIST, может улучшить раннее внедрение.

4.3. Социальные и этические вопросы

Существует подгруппа работ, связанных с измерением и составлением отчетов об общих проблемах внедрения систем MRP при их применении в домашних условиях или в больницах.Об этих проблемах, а также об этических проблемах обычно сообщается при первом внедрении или представлении систем MRP.

Уровень осведомленности о приложениях роботов среди медиков и специалистов здравоохранения был исследован в [107]. Выявленные опасения касались потери человеческого взаимодействия, замены профессионалов и персонала, затрат и медицинского страхования. Авторы писали, что приложения можно упростить, если они будут экономически эффективными при проектировании и реализации, надлежащим образом определяя задачи и расширяя знания о текущих исследованиях и соответствующем взаимодействии человека и робота.Они также обсудили, как обучать студентов / специалистов в области медицины и здравоохранения, и предложили перекрестные публикации в разных сообществах и освещение на конференциях как медицины / здравоохранения, так и робототехники. Аналогичные опасения (например, потеря человеческого взаимодействия и замена профессионалов и персонала) были обнаружены в видео-оценке системы Giraff с различными группами организаций первичной медико-санитарной помощи [73]. В этом исследовании учителя были более позитивными, чем студенты (как в [57]), демонстрируя, что большее знакомство с технологиями не обязательно увеличивает принятие.В этом исследовании также было обнаружено, что существуют большие различия между различными категориями лиц, осуществляющих первичный уход. В исследовании [73] содержится ряд предложений относительно увеличения восприятия технологий пожилыми людьми, например, раннее знакомство с технологиями во время обучения.

В попытке определить мотивы внедрения программ роботизированной телемедицины в отделениях неотложной и неотложной помощи в Северной Америке и Европе был проведен интернет-опрос [108]. Результаты показывают, что нет культурных проблем, создающих барьеры, препятствующие принятию систем MRP.Как и в [107], факторы, препятствующие внедрению систем MRP, связаны с правилами и затратами. Мотивами для реализации и поддержки программы являются повышение качества, заполнение пробелов в услугах, немедленный доступ к пациентам, предоставление клинической поддержки и удовлетворение потребностей пациентов.

Результаты фокус-групп с участием специалистов здравоохранения, пожилых людей и пользователей (например, инженеров, физиотерапевтов и врачей) были представлены в [64]. Потенциальные приложения для систем MRP включали мониторинг потери автономии и возможностей пациентов, быстрый доступ после выписки из больницы и удаленное обучение лиц, осуществляющих уход.Об этических проблемах, касающихся камеры и конфиденциальности, а также о проблемах удобства использования, касающихся размера и стоимости робота, сообщалось в [65].

Как пожилые люди реагировали на тексаи, было исследовано в [2]. Когда их спрашивали, с кем они хотели бы взаимодействовать, семейные взаимодействия были мотивацией номер один для использования системы. Высказывались опасения, главным образом, из-за этикета, конфиденциальности и неправильного использования системы.

4.4. Технические меры

В ряде исследований оценивались технические аспекты, связанные с роботом и пилотным интерфейсом.Пилотный интерфейс имеет решающее значение для удобства использования системы и был оценен с точки зрения эффективности и безопасности операций, навигационных стратегий и умственной нагрузки. Кроме того, были изучены конкретные технические аспекты, чтобы оценить, насколько вышеупомянутые аспекты способствуют удобству использования. В частности, полуавтономность изучалась в нескольких настройках с использованием разных платформ. Наконец, важная и еще не решенная проблема — это проблема потери Wi-Fi-соединения.

4.4.1. Дизайн интерфейса пилота

Интерфейсы, используемые для подключения к роботу, так же важны, как и конструкция робота, для создания условий для успешного взаимодействия. В ряде исследований основное внимание уделяется оценке и дизайну интерфейса для пилотных пользователей. Эффективность и безопасность работы были ограничены дизайном интерфейса в пилотном исследовании двух систем MRP в [63]. Визуальная информация и механизмы контроля повлияли на производительность. В дальнейшем исследовании [66] начинающие пилоты выполняли шесть различных задач в домашних условиях, используя три разные навигационные системы.Сравниваемые системы: (1) видеоцентрический дисплей (VC2D), (2) дисплей с дополненной реальностью (AR3D) и (3) экзоцентрический дисплей со смешанной перспективой (ME3D). В частности, для женщин, людей старше 30 лет и тех, кто работает с компьютерами менее 22 часов в неделю, ME3D оказался наиболее эффективным с точки зрения времени выполнения и качества команд при выполнении движущихся задач. AR3D был предпочтительнее в задачах точной навигации. Воспринимаемая простота использования и воспринимаемая производительность были самыми высокими для ME3D и самыми низкими для VC2D.Результаты подтверждают выводы предыдущих исследований, например, [109–113].

Плюсы и минусы жестикуляции рукой по сравнению с управлением мышью или джойстиком обсуждались в [114]. Многие проблемы были связаны с необходимостью носить информационную перчатку, но также было обнаружено, что жесты рук утомляли больше и требовали от пилота запоминания набора возможных жестов. Напротив, оказалось, что его легче использовать для таких операций, как захват.

Стратегии навигации были изучены с десятью специалистами по реабилитации при выполнении набора навигационных задач в неизвестной домашней среде через 2-3 недели после обучения работе с пользовательским интерфейсом [67, 68].Выяснилось, что пилоты с худшими характеристиками использовали больше команд и приближались к препятствиям. Кроме того, худшим пилотам требовалось меньше помощи из-за того, что они в целом держали более низкую скорость. Также было проанализировано поведение взгляда во время навигации, и пилоты в основном смотрели на радиолокационную зону. Авторы приходят к выводу, что область радара, похоже, предоставила пользователям полезную обратную связь о расстоянии до объектов.

4.4.2. Полуавтономия

Как можно использовать полуавтономные функции для помощи при вождении, было рассмотрено в [115].Реализован ряд конкретных технических решений: (1) создать карту недавних препятствий и (2) создать траекторию свободного пробега. Двадцать четыре пользователя были выбраны для пилотирования Texai через полосу препятствий. Измеряемыми параметрами были время выполнения задачи (прохождение полосы препятствий) и количество ошибок / столкновений. Было обнаружено, что, хотя дистанционное управление помогало людям избегать препятствий, также увеличивалось время прохождения полосы препятствий. Руководящий принцип состоит в том, чтобы иметь два разных профиля видео: один динамический, используемый во время движения, и один для стационарного использования, где более высокое разрешение может быть более желательным [41].Если информация с датчиков доступна, она должна быть верной и снабжена указанием времени. Чтобы не перегружать пилота, следует предоставлять только релевантные для пилота показания. Большинство пользователей запрашивали карту в пользовательском интерфейсе и широкоугольную веб-камеру, которую можно было панорамировать или наклонять. Было обнаружено, что для безопасного использования робота необходимо автономное поведение, например, следовать за человеком и перейти в указанное место. Это в сочетании с возможностью панорамирования камеры может помочь пилоту в разговорах при ходьбе, необходимость, которая подчеркнута в [42], где робот используется в офисной среде и, как ожидается, будет ходить с той же скоростью, что и местные жители.

Полуавтономные функции, особенно для домашней среды, также были изучены. Это особенно полезно для начинающих пилотных пользователей, таких как медицинские работники, мало знакомые с технологиями ИКТ. О трех предварительных исследованиях, проведенных во время производства первого прототипа Telerobot, сообщалось в [64]. Поскольку дома имеют множество физических ограничений, например пороги, дверные коробки и ковры, был проведен ряд испытаний для изучения различных средств навигации.Было отмечено, что навигация по позиционным точкам лучше работает для неподготовленных пилотов, в то время как навигация по путевым точкам работает лучше для подготовленных пилотов. Также в рамках проекта ExCITE усилия, представленные в [116], были предприняты для применения полуавтономных функций. Основываясь на отзывах пользователей с помощью анкет и интервью с 15 людьми, которые несколько раз управляли как минимум двумя разными жирафами, авторы описывают алгоритмические решения для автоматической стыковки, обнаружения препятствий и самолокации на карте.

Еще один способ измерить, как различные средства навигации влияют на качество интерфейса пилота, — это измерить умственную нагрузку с помощью теста NASA TLX [117].Этот показатель использовался вместе с анкетой ЕГЭ [118] в исследовании, в котором десять начинающих участников перемещались по жирафу, следуя пунктирной дорожке на полу через разные контрольные точки и выполняя задание, полученное вдоль пути контрольных точек [119].

Присутствие также оценивалось в системах с частичной автономией. Система, оснащенная полуавтономным управлением навигацией, полуавтономным отслеживанием людей и улучшенной ситуационной осведомленностью, сравнивалась с системой без вспомогательного управления в [120].Используя анкету присутствия Витмера и Сингера [121], они обнаружили, что удовлетворенность пользователей была значительно выше для системы с вспомогательным контролем.

4.4.3. Надежность и устойчивость канала связи

При использовании системы MRP пилот системы не находится в месте нахождения системы, и поэтому пилот не может вернуть систему в зоны покрытия Wi-Fi в случае потери соединения и не может попросите локальных пользователей отодвинуть систему назад, поскольку соединение потеряно.Эта проблема обсуждалась в [122] с утверждением, что ее необходимо решить, прежде чем станет возможным реальное развертывание. Это важно из-за ограничений диапазона Wi-Fi, а также из-за того, что металлические предметы, такие как лифты, могут создавать невидимые сетевые тени. Обсуждаемое решение для преодоления проблемы заключается в замедлении движения в обратном направлении, пока не будет восстановлен достаточный доступ к Wi-Fi. Однако системе MRP необходимо остановиться, если она не может установить соединение через ограниченное количество секунд, поскольку причина может быть связана с сетью.Это решение не работает, если за ними только что закрылись новые препятствия (например, двери). Авторы также предположили, что можно использовать световой или резервный звуковой сигнал, чтобы указать намерение робота, особенно когда он свободен.

Для достижения достаточного качества звука и видео во время взаимодействия через систему MRP снова требуется надежное соединение без задержек или больших потерь данных. В [101] предлагается ряд показателей качества звука и видео. К ним относится Рекомендация ITU-T P.805 [123] для субъективного измерения качества речи, P.910 [124] для субъективного тестирования мультимедийного контента и Perceptual Evaluation of Video Quality (PEVQ) [125] для объективного измерения качества видеосигнала с использованием тестов моделирования.

5. Влияние дизайна на будущие системы MRP

Хотя каждая из различных областей применения, обсуждаемых в этом документе, имеет свои собственные специфические проблемы, результаты оценок и текущие технологические тенденции могут быть использованы для определения ряда общих последствий для дизайна. для разработчиков будущих MRP-систем.

Одним из ключевых аспектов, который следует учитывать, является конфиденциальность. Должна быть возможность увидеть, есть ли кто-нибудь воплощенный в системе или она не используется. Сегодня существуют разные решения проблемы; например, Texai [12] использует черный экран, когда система не используется. Giraff [9] делает еще один шаг вперед, направляя экран и, следовательно, камеру к стене во время зарядки робота. Следуя принципу конфиденциальности, также должна быть возможность идентифицировать человека, пытающегося подключиться или в настоящее время внедряющего систему MRP [3].

Еще одно важное соображение — это вопрос стоимости и возможности адаптации к различным платформам и потребностям клиентов. Сегодня существует несколько систем, которые используют программное обеспечение с открытым исходным кодом Skype и стандартное оборудование и программное обеспечение для робототехники (ROS). Мы считаем, что системы MRP должны поддерживать различные клиентские платформы.

Мы обрисовали в общих чертах ряд пользовательских оценок и исследований дизайна пилотного интерфейса и полуавтономных функций, в которых было обнаружено, что вспомогательное вождение предпочтительнее, например [87, 115, 120], что необходима карта окружающей среды. , например, [41, 61, 78, 116], и эти средства необходимы для снижения нагрузки на пилотов, такие как уклонение от препятствий [115, 116] и вспомогательная стыковка [116].Однако ни один из них не рассматривал, как наилучшим образом поддержать пилотного пользователя, который подключается к системе MRP через смартфон или планшет. Для пилотов, использующих такие системы, вероятно, будет еще более важным, чтобы клиентский интерфейс включал карту окружающей среды, на которой пилот может запрашивать, куда идти, щелкая в разных местах, а также помогать стыковать роботов и избегать препятствий. .

Уже сегодня некоторые из существующих систем MRP предлагают регулируемую высоту [12, 19, 20, 24].Результаты [104] подтверждают необходимость регулируемой высоты, поскольку люди разной длины предпочитают роботов разной высоты и соответственно корректируют расстояние до них. Потребность в регулируемой высоте может быть дополнительно мотивирована использованием систем MRP в офисных помещениях. Хотя большая часть неформального общения происходит в коридорах, где местные пользователи обычно стоят или ходят, можно ожидать, что те же самые местные пользователи будут сидеть за столом во время встреч. Подобные вопросы поднимались также пожилыми людьми, участвовавшими в оценках в рамках проекта ExCITE [70].

Наконец, еще нерешенной проблемой является надежность канала связи и что делать, если соединение с системой MRP потеряно из-за потери соединения WiFi. В частности, в домашних условиях, где обитают хрупкие пожилые люди с низким уровнем опыта работы с компьютерными технологиями, важно разработать методики решения проблемы, поскольку нельзя ожидать, что пожилые люди смогут вернуть систему в зону с покрытием Wi-Fi или док-станция. Кроме того, по мере появления новых технологий для подключения к Интернету, например 4G, было бы целесообразно разрешить локальному пользователю выбирать, какой тип подключения к Интернету следует использовать, например, соединение LAN с беспроводным маршрутизатором или 4G-ключ.

6. Перспективы будущего

В этом документе представлен обзор литературы в расширяющейся области социального роботизированного телеприсутствия. Перспективы на будущее в этой области многообещающие, и есть несколько событий, которые показывают рост развития и оценки мобильных робототехнических систем телеприсутствия. Такие мероприятия включают семинары и специальные дискуссионные группы. Например, во время конференции по взаимодействию человека и робота (HRI) в 2012 году была проведена панельная дискуссия по телеприсутствию роботов с участием представителей ATR, VGo Communications, Giraff Technologies AB и Willow Garage.Среди обсуждаемых тем была необходимость разработки общих и многоцелевых систем MRP в сравнении с системами MRP для конкретных приложений. Утверждалось, что функции, интерфейс и идентификатор продукта (внешний вид) сильно зависят от предметной области, и поэтому платформы должны быть адаптированы к их предполагаемому использованию.

Важным аспектом при разработке системы MRP является измерение добавленной стоимости коммуникации для пользователей при оценке систем MRP. В некоторых случаях пилот-пользователь получает дополнительную выгоду (например,грамм. удаленный работник, присутствующий на собрании персонала), в то время как в других существует более высокая ценность для локального пользователя (например, больной ученик, которого посещает учитель).

При разработке систем MRP необходимо учитывать ряд факторов, включая юридические вопросы (кто несет ответственность в случае аварии?) И обязанности. Поскольку организации здравоохранения могут приобретать системы MRP в рамках своих процессов оказания медицинской помощи, также будет сложно преодолеть первоначальный скептицизм при внедрении новых технологий.Включение специалистов здравоохранения в процесс разработки может быть одним из способов решения этой проблемы. В [126] было высказано предположение, что 2012 год станет важной вехой для систем MRP. Они предположили, что в офисных помещениях будут сотни систем MRP. Фактически, в течение 2012 года был представлен ряд новых систем MRP. Хотя цель развертывания сотен роботов в офисной среде вполне реальна, Голдберг в [127] предположил, что ключевыми узкими местами для разработки систем MRP являются ( 1) надежность Интернета и Wi-Fi и (2) стоимость приобретения устройств, которые необходимо снизить.

Независимо от рыночных возможностей, методы оценки систем MRP будут вызывать растущий интерес по мере того, как устройства вводятся в новые области применения. Кроме того, понимание требований для успешного взаимодействия через воплощение будет центральным при руководстве техническим развитием физической платформы, а также ее интерфейсов. Такие вопросы, как полуавтономность, модульность компонентов и доступность интерфейсов, будут приобретать все большее значение.

Благодарность

Эта работа была поддержана ЕС в рамках совместной программы Ambient Assisted Living — проекта EXCITE (AAL-2009-2-125).

iRobot 510 PackBot Многоцелевой робот

510 PackBot — это многоцелевой тактический мобильный робот, разработанный Endeavour Robotics (ранее iRobot). Он разработан для использования войсками и службами быстрого реагирования для выполнения опасных миссий в сценариях боя с высокой угрозой.

Endeavour Robotics стала частью подразделения беспилотных систем и интегрированных решений правительственного и оборонного бизнес-подразделения FLIR, когда оно было приобретено FLIR Systems в марте 2019 года.

PackBot 510 может выполнять наблюдение и разведку, обнаружение химических, биологических, радиологических и ядерных (CBRN), очистку зданий и маршрутов, обезвреживание взрывоопасных предметов (EOD), обращение с опасными веществами, обнаружение самодельных взрывных устройств (IED), контрольно-пропускные пункты и транспортные средства, а также кадровые проверки. Его можно легко настроить в зависимости от потребностей оператора.

Более 2 000 510 ботов PackBot развернуты в Ираке и Афганистане, и более 5 000 ботов PackBot были доставлены вооруженным силам и силам гражданской обороны по всему миру.

Заказы и поставки 510 PackBot

PackBot был выпущен на рынок в 2002 году и претерпел несколько адаптаций и успехов. В феврале 2007 года iRobot выпустила 510 PackBot с комплектом для обезвреживания бомбы, а 3000-й робот был доставлен в феврале 2010 года.

В октябре 2010 года контрактный центр TACOM армии США в Уоррене, штат Мичиган, разместил заказ на 14 миллионов долларов на программное обеспечение интеллектуального управления роботами iRobot Aware 2 и запасные части PackBot, чтобы модернизировать свой парк роботов 510 FasTac до стандартов 510 PackBot.iRobot получила международные заказы на поставку 27 роботов на сумму 4,4 млн долларов в первом квартале 2011 года.

Офис совместной программы робототехнических систем (RSJPO) армии США заключил пятилетний контракт на бессрочную поставку / неопределенное количество (IDIQ) на сумму 60 млн долларов США на поставку роботов PackBot и запасных частей в сентябре 2011 года.

RSJPO разместило у iRobot два заказа на общую сумму 6 млн долларов на поставку запасных частей для роботов PackBot в мае 2012 года. Оно также заключило четырехлетний контракт IDIQ на 30 млн долларов с первоначальным заказом на сумму 3 млн долларов на роботов PackBot с наборами FasTac и соответствующими запасными частями. в июле 2013 г.

Brazil разместила у iRobot заказы на поставку 510 PackBots и запасных частей на сумму 7,2 млн долларов в мае 2013 года.

Военно-морской центр наземных боевых действий, индийское головное подразделение по утилизации взрывчатых веществ, заключило контракт с iRobot на сумму 7,6 млн долларов на выполнение модернизации и поставку запасных частей для 46 роботов переносной роботизированной системы (MTRS) в октябре 2014 года. MTRS основан на iRobot 510 Packbot многоцелевой робот.

iRobot также получил трехлетний контракт IDIQ на 13 миллионов долларов на поставку обновлений и запасных частей для роботов MTRS в октябре 2014 года.

510 PackBot конструкция и особенности

Портативный и простой в использовании робот 510 PackBot имеет модульную конструкцию, включающую в себя массив датчиков и взаимозаменяемые полезные нагрузки. Его можно развернуть менее чем за две минуты и работать в любых погодных условиях.

510 PackBot имеет длину 68,6 см с сложенными ластами и около 88,9 см с выдвинутыми ластами. Высота без груза / манипулятора — 17,8 см, ширина с ластами — 52,1 см. Весит примерно 10.89 кг без аккумуляторов. Он оснащен механическими резаками для кабеля, креплением для дезинтегратора PAN и крючком для крепления на голове. Комплект для очистки маршрута прилагается для удаления и исследования заглубленных препятствий.

Полезные нагрузки, датчики и средства связи 510 PackBot

510 PackBot вмещает восемь отсеков для полезной нагрузки. В переднем отсеке установлена ​​полезная нагрузка повышенной осведомленности (EAP), оснащенная широкоугольной камерой привода. К роботу также прилагается манипулятор 1.0 (510 3-Link Arm) для проверки опасных материалов.В конце Manipulator 1.0 установлена ​​турельная камера с 312-кратным увеличением и белым и инфракрасным светом, обеспечивающая широкий диапазон обзора для безопасного осмотра объектов.

Машина также оснащена малым манипулятором (SAM) с цветной камерой с фиксированным фокусом для выполнения манипуляций, опроса и проверки. Пакет User-Assist Package (UAP) робота обеспечивает полуавтономную функциональность и улучшенную ситуационную осведомленность.

Робот включает в себя различные системы связи, такие как комплект цифровой ячеистой радиосвязи с частотой 2.4GHz / 4.9GHz, двусторонний аудиомодуль, наушники с микрофоном и система глобального позиционирования. Также установлено несколько камер с высоким разрешением для захвата изображений и видео в реальном времени.

Цифровая архитектура

510 PackBot также включает тепловизионную камеру LWIR, датчик обнаружения взрывчатых веществ Flir Fido для сверхчувствительного обнаружения паров и комплект HazMat для обнаружения химических и биологических материалов.

Работа и управление PackBot

Робот дистанционно управляется двумя игровыми ручными контроллерами.В нем используется интеллектуальное программное обеспечение пятого поколения Aware 2.

Легкий 15-дюймовый блок управления оператора портативного компьютера Amrel (OCU) используется для хранения изображений и видео с высоким разрешением в реальном времени для анализа после миссии. Устройство также может сохранять позы манипулятора и отображать местоположение робота, ориентацию и время автономной работы. Он также отображает сочетания клавиш для работы и управления роботом без использования ручного контроллера.

Мощность и производительность робота 510 PackBot

510 Робот PackBot питается от двух литий-ионных аккумуляторных батарей BB-2590 / U, которые обеспечивают непрерывную работу в течение более четырех часов.Робот также снабжен комплектом запасных литий-ионных аккумуляторов BB-2590 / U, двумя подставками для аккумуляторов BB-2590 и зарядным устройством.

PackBot может подниматься по лестнице и перемещаться по узким поверхностям. Он может преодолевать щебень, камни, грязь, снег и другие труднопроходимые местности.

Многоцелевой робот развивает скорость около 9,3 км / ч, может преодолевать уклоны около 60 ° и работать на глубине до 3 футов.


Почему и как финансы должны создавать возможности робототехники

RPA может быть благом для финансирования, но требует от контролеров переосмысления внутреннего контроля, развития компетенций и поиска новых способов повышения эффективности.

Роботизированная автоматизация процессов (RPA) предлагает огромный потенциал для диспетчеров, поскольку они следуют своему мандату финансовой целостности и постоянного улучшения, но это не без риска.

«Наше исследование показывает, что контроллеры быстро переводят свои функции в цифровую форму, и это существенно повлияет на работу системы управления», — говорит Деннис П. Ганнон, вице-президент по консультациям Gartner. «Контроллерам необходимо будет расширить сферу внутреннего контроля, найти новые источники эффективности процессов и развить технологически подкованные навыки в своих командах.”

RPA за и против

Gartner прогнозирует, что почти 90% корпоративных контроллеров скоро будут использовать RPA в финансовых и управленческих отчетах, закрытии бухгалтерского учета, техническом учете и деятельности, связанной с затратами. Что требуется для успешного принятия, так это откровенная оценка плюсов и минусов RPA и план действий по изменению.

RPA, когнитивные вычисления и искусственный интеллект (ИИ) все еще появляются, поэтому проверенные варианты использования пока ограничены. Но инструменты автоматизации могут сократить время, которое сотрудники тратят на рутинные канцелярские операции и манипуляции с данными; уменьшить ручной труд и риск ошибок при вводе данных; и повысить эффективность и высвободить время сотрудников для выполнения более ценной работы.Инструменты автоматизации также могут позволить контроллерам сократить количество сотрудников и расходы.

Конференция финансовых директоров и руководителей Gartner

Получите стратегическое руководство по тенденциям, определяющим финансы, эффективность компании и личное лидерство.

Учить больше

Но, как и с любой новой технологией, риски существуют. Автоматизация повышает вероятность ошибок при программировании и делает сквозные процессы (например, от отчета до записи, от заказа до оплаты) мгновенными, что вынуждает диспетчерский отдел искать в другом месте, чтобы стимулировать непрерывное совершенствование.

И поскольку RPA становится все более распространенным явлением, группы внутреннего контроля могут начать производство с неизвестным риском финансовой отчетности. Особенно важно четко разграничить ответственность за разработку ботов, их операции и результаты работы ботов, а также связанные с ними человеческие полномочия. Отсутствие надлежащего контроля и практики может создать мошенничество и другие риски.

Необходимые инструменты для использования RPA

Чтобы воспользоваться преимуществами и минимизировать риски RPA, переосмыслите структуру внутреннего контроля, постарайтесь развить компетенции и найти новые способы снижения неэффективности.

Расширить внутренний контроль

Новые риски автоматизации требуют от диспетчеров разработки новых мер управления для программирования средств автоматизации. Хорошо продуманные автоматизированные решения предотвращают ошибки обработки, позволяя поддерживать целостность вашей финансовой отчетности и нормативных отчетов.

Они также включают меры управления в программирование инструмента автоматизации, позволяя вам ссылаться на несколько источников информации и уведомлять пользователей о потенциальных несоответствиях.

Установите меры управления для разработки и внедрения средств автоматизации, включая контрольные точки для анализа созданной информации и периодические аудиты для проверки как человеческих, так и автоматизированных источников ошибок.

Поиск новых возможностей для постоянного совершенствования

Установите четкие и эффективные методы реагирования на ввод данных и другие формы ошибок, обнаруженных автоматизированными инструментами. Предотвратите автоматические остановки процесса, создав эффективные методы устранения узких мест.

Перестаньте думать о роботах как о простом инструменте для сокращения ручного труда. Вместо этого рассматривайте их как стратегических партнеров, заслуживающих сотрудничества и поддержки. Поощряйте сотрудников видеть себя как бухгалтеров, так и администраторов инструментов.

Развивать технологически подкованные навыки

Автоматизация будет стимулировать полную переработку ролей и обязанностей бухгалтера, начиная с должностей начального уровня, отвечающих за ведение бухгалтерского учета вручную. По мере того, как эти должности исчезают, ищите другие способы для молодых талантов учиться на работе.

Вы также не можете позволить себе потерять более опытные таланты. «Глубокие знания сотрудниками функции бухгалтерского учета и способность интерпретировать новые правила становятся все более важными по мере развития технологий», — говорит Ганнон.

Придерживайтесь хороших принципов управления изменениями, чтобы обеспечить участие квалифицированных технических специалистов по бухгалтерскому учету и поддержать развитие их цифровых компетенций. Предоставьте технически подкованным членам команды новые роли и обязанности, чтобы изменить способы работы функции.

Эта статья была обновлена ​​по сравнению с оригиналом, опубликованным 7 сентября 2018 г., и отражает новые события, условия или исследования.

Cye Personal Robot Path Planner

Cye Personal Robot Path Planner
Описание
Надежная навигация мобильного робота в реальных условиях — долгая постоянная проблема в робототехнике. В этой статье мы описываем исследования в навигация и построение пути с помощью робота Probotics Cye. Сай — это 2-колесный робот с дифференциальным приводом, основной режим навигации которого дед-счет.Единственные датчики — энкодеры колес — нет другие активные или пассивные режимы зондирования. Точность ded-reckoning достаточно для навигации внутри помещений за счет использования тщательно разработанные колеса и набор известных калибровочных поверхностей, или «КПП». (Неточная, неполная) карта мира — это интерактивно построено с использованием Cye, в котором известное свободное пространство, известное отмечены все препятствия и неизведанные области. Создание пути в такой среде возникают следующие проблемы:
  • Сохранение достаточного расстояния от стен и других препятствий.
  • Использование контрольных точек должно быть включено в планировщик пути, чтобы свести к минимуму ошибку дед-счисления.
  • Робот должен идеально использовать исследованные области, но должен быть готов пересекать неизведанные области, если нет подходящего пути через исследованную область найден.
  • Время создания пути должно быть коротким, так как это робот, который разработан как для исследовательских целей, так и для потребительского использования.
Мы решаем эти проблемы, используя новый подход к потенциальному полю. метод.На первом этапе стандартное потенциальное поле, описывающее расстояние от любой данной мировой точки до ближайшего препятствия равно созданный. В этом поле неизведанные области отмечены значком. заданное «псевдодистанция». Это псевдодистанция является ключом к позволяя при необходимости использовать неизведанные области. В секунду стадии создается потенциальное поле, в котором каждая мировая точка является расстояние до цели, нелинейно взвешенное расстоянием до этой точки до ближайшего препятствия. Взвешивание производится таким образом, чтобы точки были очень близко к препятствию или точкам в неизведанных областях, которых следует избегать, если вообще возможный.Однако, если полный путь не может быть сгенерирован в «безопасном» областях, то путь будет использовать эти потенциально небезопасные области. После того, как начальный путь найден с помощью этого метода, следующим шагом будет поиск контрольно-пропускных пунктов. Это делается путем выращивания поля из полный путь, чтобы измерить расстояние от известных контрольных точек до дорожка. Затем выполняется поиск, который сводит к минимуму отклонение робота, при поиске контрольных точек, необходимых для уменьшения ошибки. После найден соответствующий набор контрольных точек, система планирует пути к эти контрольные точки с использованием вышеуказанного метода.

Этот планировщик работает в реальном мире уже около 4 месяцев и используется любителями робототехники и исследователями. В робот способен перемещаться на расстояния более 1/10 мили в помещении, через узкие коридоры и дверные проемы, завершая свой путь не заблудиться.


Изображений

Робот Сайе:

Планировщик пути:


Публикации

Батавиа П.Х., Нурбахш И., Планирование пути для робота Cye, , Представлено на Международной конференции IEEE по роботам и системам, 2000 г.



Параг Батавия, Институт робототехники, Университет Карнеги-Меллона
[email protected]
Последнее изменение: Чт, 13 апреля, 10:17:21 EDT 2000

Мобильная робототехника. Визуальная навигация. Искусственный интеллект в автономной робототехнике.

В начале 2019 года SMP Robotics начала серийные поставки уличных мобильных роботов нового поколения.При разработке системы автоматического наведения был использован хорошо зарекомендовавший себя подход, согласно которому визуальная навигация и GNSS были совмещены. Это решение не требует использования дорогостоящих лидаров и, следовательно, имеет разумную цену. Его система управления отличается низким уровнем энергопотребления, несмотря на то, что в ней используется многопроцессорное решение для обработки визуальной информации.

Объединение данных из нескольких источников различной физической природы (видео, GPS, IMU) позволяет роботу перемещаться и перемещаться, когда данные из одного из источников либо неточны, либо отсутствуют.Примерами являются ситуации, когда сигнал, поступающий от спутниковой навигационной системы, плохой, или когда недостаточно света для правильной работы функции визуальной навигации.

Автономные мобильные роботы нового поколения серии Sхх.2 (модели S3.2, S5.2, S6.2 и S7.2) оснащены следующими решениями, которые помогают повысить стабильность автономного движения.

Роботы используют высокоточную наземную технологию позиционирования, которая полагается на данные, поступающие от спутниковой навигационной системы, а также на корректирующую информацию от базовых станций.

Снижен минимальный уровень освещенности, достаточный для работы системы визуальной навигации в ночное время. Это было достигнуто благодаря новым высокочувствительным видеодатчикам.

Искусственный интеллект в мобильных мобильных роботах нового поколения

Разработан новый бортовой компьютер на базе суперкомпьютера NVidia Jetson TX2. Это решение помогает более эффективно выполнять задачи видеонаблюдения и видеонаблюдения. Бортовой компьютер позволяет использовать алгоритмы глубокого обучения и элементы искусственного интеллекта при анализе изображений.Новая система предотвращения препятствий, в которой используется технология анализа стереоизображений, теперь имеет расширенное поле зрения благодаря 2 стереокамерам и системе обработки изображений Xilinx Zink.

За последние три года программное обеспечение нового робота сделало большой шаг вперед. Был добавлен ряд новых функций, наиболее важной из которых является режим группового патрулирования, включающий интегрированные элементы ИИ.

Текущая модель робота имеет все необходимые аппаратные решения. Их программные возможности только начали реализовываться.Можно предположить, что аппаратно эта платформа будет оставаться актуальной еще несколько лет и позволит реализовывать программные решения высочайшей сложности.

.

alexxlab

E-mail : alexxlab@gmail.com

Submit A Comment

Must be fill required * marked fields.

:*
:*