Kulfiberkompositmaterialer vs letvægtslegeringsmaterialer til robotarme

Sammenlignet med strukturel letvægt er virkningen af ​​letvægtsmateriale mere direkte på robotter. Brugen af ​​letvægtsmaterialer til robotter kan hjælpe med at reducere driftsenergiforbruget, øge driftshastigheden og forbedre arbejdseffektiviteten. Derudover har lettere egenvægt også åbenlyse fordele for robotten for at reducere bevægelsesinerti og øge bevægelsesnøjagtigheden. Aluminiumslegering, magnesiumlegering og kulfiberkompositmaterialer er alle almindeligt anvendte letvægtsmaterialer til robotter. Selvom letvægtseffekterne af de tre er relativt indlysende, er der stadig visse forskelle i ydeevne i specifikke applikationer.

Aluminiumslegering i robotarm

Ud over at have de generelle egenskaber af aluminium, udviser forskellige typer og typer af aluminiumslegeringer forskellige ydeevneegenskaber på grund af tilføjelsen af ​​legeringselementer. Densiteten af ​​aluminiumslegering er lille, styrken er høj, den specifikke styrke er tæt på højlegeret stål, den specifikke stivhed overstiger stål, støbeydelsen og plastisk bearbejdelighed er god, og den er også ideel mht. elektrisk ledningsevne, termisk ledningsevne, korrosionsbestandighed og svejsbarhed, og kan bruges som struktur. materialeforbrug.

Desuden er påføringsomkostningerne for aluminiumslegering relativt lave, så det er meget udbredt. Dens termiske stabilitet er dog ikke ideel. I nogle ekstreme arbejdsmiljøer er krybning tilbøjelig til at forekomme. Når det bruges i vigtige dele af robotten, vil det påvirke robottens driftsnøjagtighed. Derfor er aluminiumslegeringsmaterialer mere velegnede til modeller og uddannelsesrobotter, men ikke til støberi, brandsikring og andre industrier.

Magnesiumlegeringer i robotarme

Magnesium er det letteste af de praktiske metaller. Dens vægtfylde er omkring 2/3 af aluminium og 1/4 af jern. For polycarbonatkompositter, der indeholder 30 procent glasfiber, overstiger densiteten af ​​magnesium ikke 10 procent. procent. Magnesiumlegeringer er legeringer sammensat af magnesium og andre grundstoffer. Denne legering har lav densitet, høj styrke, stort elasticitetsmodul, god varmeafledning og stødabsorbering, større slagbelastningskapacitet end aluminiumslegering og stærk korrosionsbestandighed over for organiske stoffer og alkalier.

Det japanske firmas tredje generation af ASIMO-skal er lavet af magnesiumlegering, hvilket i høj grad reducerer robottens egenvægt. Ganghastigheden øges fra de oprindelige 1,6 km/t til 2,5 km/t, og den maksimale løbehastighed er nået op på 3 km/t.

Styrken og sejheden af ​​magnesiumlegeringer er dog stadig lavere end stål- og aluminiumslegeringer, og der er stadig et hul mellem robotmaterialernes ydeevnekrav, og det er umuligt helt at erstatte stål, aluminiumslegeringer og andre materialer. På grund af begrænsningen af ​​styrke påvirker magnesiumlegering som robotmateriale også direkte dets bearbejdningsydelse såsom støbning og svejsning og kan ikke opfylde anvendelseskravene til håndtering af store belastninger. Det bruges generelt til let-duty robotdele såsom medicinsk behandling og husholdning.

Kulfiberkompositter i robotarme

Kulfiberkompositmaterialer har høj styrke, let vægt, lav krybning, og den specifikke styrke er snesevis af gange højere end stål. For eksempel skræddersyede Noen Composites en udtrækkelig robotskal til inspektionsrobotten til State Grid-kraftdistributionsstationen. Den ekstremt lette vægt kan i høj grad reducere det mekaniske energiforbrug, forlænge arbejdstiden og gøre robotten mere stabil og sikker ved bevægelse. .

Sammenlignet med magnesiumlegerings- og aluminiumslegeringsmaterialer er ydeevneegenskaberne for kulfiberkompositmaterialer mere velegnede til små og mellemstore industrirobotter og kan tjene i miljøer med høj belastning, højt slid og høj brugsfrekvens. Selvom dens applikationsomkostninger er høje, kan dens unikke ydeevnefordel ikke ignoreres i den fremtidige intelligente industrielle proces.

Kort sagt er udviklingen af ​​letvægtsrobotter trenden. Der er mange typer robotter involveret. Forskellige arbejdsmiljøer og komponenter i forskellige positioner har forskellige krav til materialer. Vi foreslår, at valget af robotmaterialer skal overvejes grundigt fra flere perspektiver såsom kvalitet, stivhed og bevægelsesinerti. For eksempel er en robotarm en bevægelig del og skal være godt styret, så materialet i robotarmen skal undgå at være omfangsrigt.

Samtidig skal robotarmens materiale have tilstrækkelig styrke og stivhed til at modstå belastningen, og der må ikke være nogen belastning og brud. I dette tilfælde er kulfiberkompositmaterialer mere egnede end magnesiumlegeringer og aluminiumslegeringer. Desuden, når du vælger og vælger i henhold til arbejdsforholdene og omfattende omkostninger ved robotarmen, er det nødvendigt at være opmærksom på den integrerede anvendelse af forskellige materialer, så robotarmens letvægtsværdi kan afspejles effektivt.