Робот ASIMO – самый человечный из всех роботов

Устройство

Как было сказано выше, роботизированная КПП это та же механическая КПП с обычным сцеплением, только управление сцеплением и переключение передач осуществляет автоматика. Коробка передач действительно та же, что и на машинах с МКПП, пробовали менять – подходит.

Вот как выглядит «робот»: сверху установлен сервопривод механизма переключений передач, состоящий из привода выбора и привода переключения, тяги которых соединены с механизмом переключения передач КПП. А рядом (на Civic это место под аккумулятором) в отдельном корпусе сервопривод сцепления с блоком управления (можно сказать, что мозги робота находятся в коленке левой ноги). Сервопривод сцепления объединён с главным цилиндром гидравлического привода сцепления. Рабочий цилиндр такой же, как и у сцепления с обычной МКПП.

в начало

Как все начиналось?

Впервые идея по созданию человекоподобного робота пришла к разработчикам японской компании «Хонда». Робот АСИМО создавался в качестве помощника для человека, и первый прототип современного АСИМО появился в 80-х годах прошлого века. После того как компания «Хонда» отлично зарекомендовала себя на автомобильном рынке и заняла лидирующие позиции, она обратила внимание на еще никем не тронутую область деятельности – создание человекообразного робота-андроида, который передвигался бы на двух ногах.

Основной замысел был не в том, чтобы создать простую машину, а в том, чтобы воспроизвести механизм, способный мыслить, исполнять простые действия и помогать людям.

 Функциональная и электрическая схемы.

Модуль управления TCM и исполнительный элемент (сервопривод) сцепления объединены в одном блоке. У поршня главного цилиндра имеется датчик положения.

К модулю напрямую подсоединены привод выбора передачи (это тот, который двигает виртуальную ручку КПП слева направо) и привод переключения передач (это тот, который включает передачи движением виртуальной ручки вперёд и назад). Каждый из этих приводов оснащён датчиками направления и импульса вращения мотора (их можно увидеть на электрической схеме).

От блока управления двигателем(ECM) TCM напрямую получает сигналы о скорости автомобиля (VSSAMT), включении стартера (STS), состоянии стояночного тормоза (BKAWD), о запуске двигателя (WEN). TCM выдаёт в ECM разрешение на запуск двигателя (STEN).

Всё остальное взаимодействие осуществляется в цифровом виде по шине CAN:- с блоком управления двигателем TCM (данные о нажатии педали тормоза, оборотах двигателя, нагрузке на двигатель т.д.);- с блоком ABS/VSA ведётся двусторонний обмен данными (какими точно сказать не могу, но очевидно, что VSA прекращает работу при неисправности в трансмиссии, а в момент коррекции заноса или пробуксовки TCM получает запрет на переключение передач для избежания прерывания крутящего момента);

Хочу обратить внимание, что система не имеет датчика температуры сцепления. Перегрев сцепления (например код неисправности:  P19E6 (164-1) Температура сцепления слишком высокая (более 300 °C) ) вычисляется TCM по косвенным признакам.

Подробнее это всё можно увидеть на электрической схеме, хотя она наверное будет интересна разве что специалистам. Поэтому я выкладываю схему системы «i-shift» для Civic 5D 2007 модельного года в качестве справочного материала (что бы открыть схему в полном размере нужно кликнуть на эскиз) и перехожу к описанию функционирования «робота».

в начало

История создания

Ученые предположили, что для нормального взаимодействия с человеком робот должен уметь не только самостоятельно двигаться по ровной поверхности, но также пользоваться лестницей и не терять устойчивости в более обширном диапазоне условий. Поэтому его форма и является человекоподобной, что помогает безупречно владеть технологией ходьбы.

20 лет назад создание такого робота было сложной и трудоемкой задачей, но компании «Хонда» удалось с ней справиться. В 1986 г. была представлена первая модель робота АСИМО. Он умел ходить, правда, только по ровной поверхности и достаточно медленно (1 шаг с остановкой на 5 секунд). Чтобы улучшить скорость, учеными была специально разработана технология «динамического хождения».

 Функционирование

Принципы управления роботизированной КПП во многом схожи с управлением классической АКПП, но вместе с тем имеют некоторые особенности присущие именно механическим КПП.

При включении зажигания и нахождении ручки селектора в положении «N», «робот» делает жест знакомый каждому водителю – проверяет «нейтраль» в коробке передач. TCM приводит в действие привод выбора передачи и перемещает его поочерёдно в крайние положения. Если никакая передача не включена, то привод остаётся в нейтральном положении. Если включена передача, то задействуется привод включения передачи, передача выключается и снова проверяется «нейтраль».

При включении зажигания и нахождении ручки селектора в положении «A» или «R» никакие действия не производятся, пока селектор не будет переведён в положение «N». TCM блокирует включение стартера, если не нажата педаль тормоза, селектор не находится в положении «N», механизм переключения передач не установлен в нейтральное положение, в системе обнаружена неисправность не допускающая дальнейшую эксплуатацию трансмиссии. Если условия для запуска двигателя соблюдены, то TCM выдаёт в ECM сигнал разрешения на работу стартера STEN.

Смотрите про коптеры:  Роботы-пылесосы купить PANDA Robotics

Робот ASIMO – самый человечный из всех роботов

После запуска двигателя включение режимов движения осуществляется только при нажатой педали тормоза.

При включении режима «A» включается первая передача и далее, если не переходить на ручное управление переключениями передач, «робот» автоматически управляет сцеплением и переключает передачи.

В положении «R» соответственно включается задняя передача. При этом существует защита от случайного включения — задняя передача не включится, если автомобиль движется со скоростью больше 3 км/ч, даже при нажатой педали тормоза.

При трогании с места в горку, «роботу» нужно помочь стояночным тормозом — включить «ручник», отпустить педаль тормоза и плавно нажимая педаль «газа» отпустить «ручной тормоз». Не стоит пытаться быстро отпустить тормоз и резко нажать на «газ» — для сцепления это будет шоковая терапия, двигатель может заглохнуть, а автомобиль откатиться.

Принудительной блокировки трансмиссии, такой как «паркинг» в АКПП, у системы «i-shift» нет. Поэтому если автомобиль паркуется на уклоне, то перед тем как заглушить двигатель селектор нужно оставить в положении «A», тогда после остановки двигателя «робот» отпустит сцепление и в коробке передач останется включённой 1-я передача.

При включении режима «A» «робот» функционирует в режиме автоматического переключения передач. Основными критериями для выбора передач являются скорость автомобиля и положение дроссельной заслонки. Как видно из графиков: чем сильнее нажата педаль газа, тем позже происходят переключения на повышенные передачи (алгоритм такой же как и в АКПП).

машина движется со скоростью 60 км/ч (красная линия на графике), на 5-й передаче с открытием ДЗ около 40%. Нажимаем сильнее «газ» до 60% и попадаем в зону, где должна быть включена 4-я передача. А если нажать «тапку в пол» на 100%, то автоматически переключимся уже на 3-ю. Таким образом реализована функция так называемого «kick-down».

Если в положении «A» селектора режимов сдвинуть ручку вперёд (в положение » «) или назад (в положение «-«), или нажать подрулевые лепестки » » или «-«, TCM переходит в режим ручного управления переключениями передач и остаётся в этом режиме до тех пор, пока ручка селектора не будет переведена в положение «N», а затем снова включен режим «A».

Робот ASIMO – самый человечный из всех роботов

Если водитель пытается сделать переключение, которое в данных условиях движения недопустимо, переключение передачи не происходит.

Во избежании случайных переключений передач, учитывается продолжительность нажатия ручки или подрулевых лепестков — TCM игнорирует слишком частые включения. Если время переключения составляет меньше 110 мс (60 мс для ВКЛ, 50 мс для ВЫКЛ), раздается звуковой сигнал, и переключение передачи не выполняется.

в начало

Технические характеристики

Если сравнивать особенности робота АСИМО 2000 года и последней модели, то невозможно не заметить разительный прорыв. В 2000 году был представленный образец весом в 52 килограмма. Его высота составляла 120 см, а ширина – 45 см. Он ходил со скоростью 1,6 км/ч., не умел бегать. Работал от никель-гидридной батареи около 30 минут. Степеней свободы, то есть совокупности независимых траекторий перемещений, было 26.

Последняя модель имеет значительные различия. Ее вес стал меньше на 2 килограмма, в то время как рост увеличился на 10 сантиметров. Скорость ходьбы стала составлять почти 3 км (2,7 км)/ч. Робот 2014 года умеет бегать, развивая при этом скорость 7 км/ч. Имеет 57 степеней свободы и может более часа работать без подзарядки.

Особенности работы привода сцепления.

Как уже говорилось, привод переключения состоит из привода выбора передач (осуществляет поперечное движение кулисы) и привода включения передач (продольное движение кулисы) собранных в одном корпусе. Приводы представляют собой электромоторы с червячными редукторами и зубчатыми парами «колесо-шток». Штоки через шаровые шарниры соединены с тягами, которые соединены с механизмом переключения передач.

В приводах нет датчиков положения, но есть  датчики направления вращения мотора и импульса вращения (знакомые многим датчики Холла). По этим датчикам определяются положения приводов и сопротивление, которое оказывают приводам механизм переключения передач.

TCM «помнит» крайние точки хода привода выбора (ход «слева-направо») и делит этот диапазон на 4 части. Привод включения работает «до упора», но при этом TCM должен учитывать сопротивление синхронизаторов и не реагировать на замедление электромотора до достижения точки включения передачи. Т.е. «робот» действует точно так же как и живой водитель – перемещает «виртуальную ручку КПП» в поперечном направлении по памяти, а в продольном до упора с учётом работы синхронизаторов.

Смотрите про коптеры:  Lego Mindstorms купить в Фирменном магазине

робот хонда асимо

в начало

Первую проблему я описывал в предисловии —  TCM не знает какое действие предпримет водитель в следующее мгновение, а значит действия привода должны следовать за действиями водителя, и он всегда будет в роли отстающего. «Робот» вынужден  минимизировать это отставание, а значит при начале движения, остановке и иных манёврах, должен держать сцепление на грани «схватывания», что бы не тратить драгоценное время на свободный ход.

Вторая проблема: в процессе переключения передач разрывается связь двигателя с трансмиссией и прерывается крутящий момент, и это не контролируется водителем. К тому же «роботу» приходится вмешиваться в работу двигателя и в ходе переключения передач прикрывать дроссельную заслонку, что бы избежать «заброса оборотов», поскольку водитель продолжает нажимать на «газ».

Для обеспечения такого «тонкого» управления привод должен быть точно настроен под сцепление, ведь любой водитель знает, что у каждой машины «своё» сцепление со своим характером и особенностями, которые к тому же склонны меняться со временем. Настройка привода производится во время обучения, в ходе которого TCM запоминает положение начала «схватывания» сцепления, а также коэффициент трения в промежуточных положениях.

в начало

Функциональность

робот асимо

Робот АСИМО обладает широким спектром разнообразных функций:

  • Распознавание объектов. Благодаря встроенной видеокамере робот может следить за движущимися объектами, что его окружают.
  • Понимает жесты. Последняя модель верно истолковывает жестикуляцию. Может пожимать руку в знак приветствия или прощаться.
  • Распознает окружение. Робот двигается безопасно для себя и окружающих. Он понимает, что такое ступенька, и не упадет с нее, также без усилий обойдет человека, который остановился у него на пути.
  • Работает со звуками. В голову и тело робота встроено 8 микрофонов, соединенных с системой HARK. Она может распознавать звуки с точностью 80%. Более того, АСИМО способен распознавать три потока речи, то есть понимать, о чем говорят три человека одновременно (кстати, такая способность не каждому человеку доступна). Робот без труда определяет, откуда пришел звук, различает голоса, отделяя человеческую речь от других источников шума. Еще робот отзывается на свое имя, поворачивает голову к собеседнику, а также реагирует на звуки, несущие тревогу или опасность.
  • Распознавание внешности. Помимо всего прочего, робот может узнавать знакомые лица. Сейчас он способен распознать около 15 лиц, но как только он узнает человека, сразу обращается к нему по имени.

Коммерческий вопрос

Японский робот АСИМО может подключаться к локальной сети. Он способен сообщать хозяину о посетителях и провожать их непосредственно к нему. Однако такого незаменимого помощника пока что нельзя приобрести. На период 2009 года существовало всего 100 роботов. Стоимость производства каждого АСИМО составляет около 1 миллиона долларов.

Каждый робот – это кропотливая ручная работа, и пока компания «Хонда» не ставит перед собой цель массово производить андроиды на рынок. Зато такого красавца можно взять в аренду. Стоимость 30-дневного пользования составляет 14 тысяч долларов.

Обучение системы «i-shift».

Процедуры обучения TCM скомпонованы в две программы: «Программирование в статическом режиме» и «Программирование в динамическом режиме» и входят в состав диагностического комплекса HDS. В русскоязычной версии они называются «Обработка данных…» – это издержки машинного перевода. В дальнейшем я постараюсь давать более правильные названия, поэтому не надо удивляться различиям в тексте и на картинках.

Программирование в статическом режиме включает в себя:1. Программирование положений привода переключения передач.2. Программирование положений синхронизации.3. Программирование положения включения сцепления 1.4. Программирование положения включения сцепления 2.5. Программирование положения включения сцепления 3.

Этот режим выполняется на месте, на полностью собранном и исправном автомобиле. В ходе обучения потребуется заводить двигатель. В течение всей процедуры зажигание должно быть включено, поэтому если нет уверенности в свежести аккумулятора, лучше сразу подключить зарядное устройство или резервный аккумулятор, что бы потом не повторять процедуру заново.

японский робот асимо

Программирование в динамическом режиме отличается от статического наличием ещё одного пункта, который выполняется на автомобиле в движении:1. Программирование положений привода переключения передач.2. Программирование положений синхронизации.3. Программирование положения включения сцепления 1.4. Программирование положения включения сцепления 2.5. Программирование коэффициента трения сцепления.6. Программирование положения включения сцепления 3.

Для выполнения обучения в движении необходимо, что бы HDS была установлена на мобильном компьютере с независимым источником питания.

Смотрите про коптеры:  Обучающий робот ROOBO PUDDING для ребенка

После начала программы, она обязательно должна быть выполнена до конца, в противном случае TCM заблокирует запуск двигателя и движение на автомобиле будет невозможно!

Лучший помощник

На сегодняшний день АСИМО способен переносить и подавать вещи, толкать тележку в супермаркете, подавать напитки (в частности, может самостоятельно заварить чай) и открывать дверь. Робот отлично сбалансирован, поэтому не стоит беспокоиться о том, что он что-то разольет или побьет, не донеся до места назначения.

В компании «Хонда» определяют интеллект как возможность совершать определенные действия путем сбора и анализа информации. Отталкиваясь от этого понятия, и был создан искусственный интеллект робота АСИМО (фото представлены в статье). Усовершенствованные интеллектуальные и физические возможности человекоподобного андроида поражают.

Обслуживание.

робот асимо фото

Какие мероприятия по обслуживанию «робота» следует проводить в рамках технического обслуживания?

1. Не забываем, что привод сцепления гидравлический и устроен точно так же как и тормозная система, поэтому там применяется тормозная жидкость. По регламенту Honda для стран СНГ тормозная жидкость меняется через 36 месяцев независимо от пробега. И в приводе сцепления её тоже надо менять! Причём для этого нужна диагностическая система HDS, поэтому для выполнения данной процедуры придётся обращаться к дилерам или в сервис, где есть соответствующее оборудование.

Почему то именно дилеры зачастую игнорируют привод сцепления — я с коллегами неоднократно наблюдал там тозмозную жидкость совершенно непотребного состояния при том, что в тормозной системе она была свежая, а владельцы машин заверяли, что предыдущее обслуживание проводилось только у дилеров (это вероятно из-за того, что в регламенте написано «Замена тормозной жидкости», но где именно не указано, а включать мозги похоже там не модно).

2. Трансмиссионное масло в КПП меняется точно так же как и в обычной МКПП — через 48-60 тыс км. в зависимости от условий эксплуатации.

1. Обучение системы при помощи HDS. Предпосылками для этого являются: некорректная работа сцепления при трогании, рывки или кратковременные пробуксовки при переключениях передач. Это как правило помогает решить проблему, ведь в процессе работы сцепление изнашивается и настройки привода сцепления сбиваются, а обучение восстанавливает корректные настройки.

2. Обслуживание привода переключения передач, которое заключается в чистке и смазке шестерёнок и зубчатых штоков. Предпосылками для этого является обнаружение TCM неисправностей привода переключения передач например: P0780 (165-2) Неисправность системы переключения передач; P0919 (162-6) Истекло запрограммированное время нейтрального положения исполнительного механизма переключения передач.

робот асимо хонда фото

в начало 

 Заключение.

Надеюсь, что после прочтения этой статьи система «i-shift» от Хонды не будет уже пугать своей нерпедсказуемостью.

— крайне нежелательно стоять на месте с включённой передачей (режимы «A» или «R»). В городе нужно ехать примерно так: включил передачу — поехал, остановился на светофоре — выключил передачу, загорелся зелёный — включил передачу, поехал дальше; этим Вы продлите жизнь сцеплению.

— будет совершенно нелишним проводить обучение «робота» в профилактических целях присовокупив эту процедуру к плановому техническому обслуживанию автомобиля. Как часто? По моему субъективному мнению не реже раза в 45-50 тыс. км пробега или раз в два года. В зависимости от условий эксплуатации эту периодичность нужно корректировать. Например при постоянной езде по московским пробкам обучение лучше проводить каждый год.

Ну и в самом конце немного о диагностике. Как и любая электронная система, «i-shift» имеет собственную систему самодиагностики. При обнаружении неисправности у «робота» на приборной панели автомобиля загорается индикатор  . В таком случае рекомендую не игнорировать это, а в кратчайшее время сделать диагностику.

Если этого не сделать и не устранить неполадку, то следующая неисправность может привести к блокировке стартера и тогда до сервиса своим ходом Вы уже не доедете. Если индикатор неисправности загорелся после продолжительного толкания в пробке, остановитесь (так что бы не мешать другим участникам движения) и постойте на месте с ВЫКЛЮЧЕННОЙ передачей минут 15, двигатель при этом глушить не обязательно. Возможно TCM «заподозрил» перегрев сцепления.

Расшифровку кодов неисправностей можно найти в разделе «Документация»: Коды неисправностей «i-shift» Honda Civic 07 г.в.

в начало

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector