Σύνθετα υλικά από ανθρακονήματα έναντι ελαφρών υλικών κραμάτων για ρομποτικούς βραχίονες
Σε σύγκριση με το δομικό ελαφρύ, η επίδραση του ελαφρού υλικού στα ρομπότ είναι πιο άμεση. Η χρήση ελαφρών υλικών για ρομπότ μπορεί να βοηθήσει στη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας λειτουργίας, στην αύξηση της ταχύτητας λειτουργίας και στη βελτίωση της απόδοσης της εργασίας. Επιπλέον, το ελαφρύτερο βάρος του ρομπότ έχει επίσης προφανή οφέλη για τη μείωση της αδράνειας κίνησης και την αύξηση της ακρίβειας της κίνησης. Το κράμα αλουμινίου, το κράμα μαγνησίου και τα σύνθετα υλικά από ίνες άνθρακα είναι όλα ελαφριά υλικά που χρησιμοποιούνται συνήθως για ρομπότ. Αν και τα ελαφριά εφέ των τριών είναι σχετικά εμφανή, εξακολουθούν να υπάρχουν ορισμένες διαφορές στην απόδοση σε συγκεκριμένες εφαρμογές.
Κράμα αλουμινίου σε ρομποτικό βραχίονα
Εκτός από τις γενικές ιδιότητες του αλουμινίου, διαφορετικοί τύποι και τύποι κραμάτων αλουμινίου παρουσιάζουν διαφορετικά χαρακτηριστικά απόδοσης λόγω της προσθήκης στοιχείων κράματος. Η πυκνότητα του κράματος αλουμινίου είναι μικρή, η αντοχή είναι υψηλή, η ειδική αντοχή είναι κοντά σε αυτή του χάλυβα υψηλής κραματοποίησης, η ειδική ακαμψία υπερβαίνει αυτή του χάλυβα, η απόδοση χύτευσης και η πλαστική εργασιμότητα είναι καλές, και είναι επίσης ιδανικό από την άποψη του ηλεκτρική αγωγιμότητα, θερμική αγωγιμότητα, αντοχή στη διάβρωση και συγκολλησιμότητα και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως δομή. χρήση υλικού.
Επιπλέον, το κόστος εφαρμογής του κράματος αλουμινίου είναι σχετικά χαμηλό, επομένως χρησιμοποιείται ευρέως. Ωστόσο, η θερμική του σταθερότητα δεν είναι ιδανική. Σε ορισμένα ακραία περιβάλλοντα εργασίας, ο ερπυσμός είναι επιρρεπής. Όταν χρησιμοποιείται σε σημαντικά λειτουργικά μέρη του ρομπότ, θα επηρεάσει την ακρίβεια λειτουργίας του ρομπότ. Επομένως, τα υλικά από κράμα αλουμινίου είναι πιο κατάλληλα για μοντέλα και εκπαιδευτικά ρομπότ, αλλά όχι για χυτήρια, πυροπροστασία και άλλες βιομηχανίες.
Κράματα μαγνησίου σε ρομποτικούς βραχίονες
Το μαγνήσιο είναι το ελαφρύτερο από τα πρακτικά μέταλλα. Το ειδικό του βάρος είναι περίπου τα 2/3 του αλουμινίου και το 1/4 του σιδήρου. Για πολυανθρακικά σύνθετα υλικά που περιέχουν 30 τοις εκατό ίνες γυαλιού, η πυκνότητα του μαγνησίου δεν υπερβαίνει το 10 τοις εκατό. τοις εκατό . Τα κράματα μαγνησίου είναι κράματα που αποτελούνται από μαγνήσιο και άλλα στοιχεία. Αυτό το κράμα έχει χαμηλή πυκνότητα, υψηλή αντοχή, μεγάλο μέτρο ελαστικότητας, καλή διάχυση θερμότητας και απορρόφηση κραδασμών, μεγαλύτερη ικανότητα φορτίου κρούσης από το κράμα αλουμινίου και ισχυρή αντοχή στη διάβρωση σε οργανικές ουσίες και αλκάλια.
Το κέλυφος ASIMO τρίτης γενιάς της ιαπωνικής εταιρείας είναι κατασκευασμένο από κράμα μαγνησίου, το οποίο μειώνει σημαντικά το βάρος του ρομπότ. Η ταχύτητα περπατήματος αυξάνεται από το αρχικό 1,6 χλμ./ώρα σε 2,5 χλμ./ώρα και η μέγιστη ταχύτητα τρεξίματος έχει φτάσει τα 3 χλμ./ώρα.
Ωστόσο, η αντοχή και η σκληρότητα των κραμάτων μαγνησίου εξακολουθούν να είναι χαμηλότερες από εκείνες του χάλυβα και των κραμάτων αλουμινίου και εξακολουθεί να υπάρχει ένα χάσμα μεταξύ των απαιτήσεων απόδοσης των υλικών ρομπότ και είναι αδύνατο να αντικατασταθούν πλήρως ο χάλυβας, τα κράματα αλουμινίου και άλλα υλικά. Λόγω του περιορισμού της αντοχής, το κράμα μαγνησίου ως υλικό ρομπότ επηρεάζει επίσης άμεσα τις επιδόσεις επεξεργασίας του, όπως η χύτευση και η συγκόλληση, και δεν μπορεί να καλύψει τις απαιτήσεις εφαρμογής της διαχείρισης μεγάλων φορτίων. Χρησιμοποιείται γενικά για εξαρτήματα ρομπότ ελαφρού τύπου, όπως ιατρική περίθαλψη και καθαριότητα.
Σύνθετα ανθρακονήματα σε ρομποτικούς βραχίονες
Τα σύνθετα υλικά από ανθρακονήματα έχουν υψηλή αντοχή, μικρό βάρος, χαμηλό ερπυσμό και η ειδική αντοχή είναι δεκάδες φορές μεγαλύτερη από αυτή του χάλυβα. Για παράδειγμα, η Noen Composites έφτιαξε ένα ανασυρόμενο κέλυφος ρομπότ για το ρομπότ επιθεώρησης του σταθμού διανομής ενέργειας State Grid. Το εξαιρετικά μικρό βάρος μπορεί να μειώσει σημαντικά τη μηχανική κατανάλωση ενέργειας, να παρατείνει τον χρόνο εργασίας και να κάνει το ρομπότ πιο σταθερό και ασφαλές όταν κινείται. .
Σε σύγκριση με τα υλικά από κράμα μαγνησίου και κράμα αλουμινίου, τα χαρακτηριστικά απόδοσης των σύνθετων υλικών από ανθρακονήματα είναι πιο κατάλληλα για μικρού και μεσαίου μεγέθους βιομηχανικά ρομπότ και μπορούν να χρησιμεύσουν σε περιβάλλοντα με υψηλό φορτίο, υψηλή φθορά και υψηλή συχνότητα χρήσης. Αν και το κόστος εφαρμογής του είναι υψηλό, το μοναδικό του πλεονέκτημα απόδοσης δεν μπορεί να αγνοηθεί στη μελλοντική έξυπνη βιομηχανική διαδικασία.
Εν ολίγοις, η ανάπτυξη ελαφρών ρομπότ είναι η τάση. Υπάρχουν πολλοί τύποι ρομπότ που εμπλέκονται. Διαφορετικά περιβάλλοντα εργασίας και εξαρτήματα σε διαφορετικές θέσεις έχουν διαφορετικές απαιτήσεις για υλικά. Προτείνουμε ότι η επιλογή των υλικών ρομπότ πρέπει να εξεταστεί πλήρως από πολλαπλές προοπτικές όπως η ποιότητα, η ακαμψία και η αδράνεια κίνησης. Για παράδειγμα, ένας ρομποτικός βραχίονας είναι ένα κινούμενο μέρος και πρέπει να ελέγχεται καλά, επομένως το υλικό του ρομποτικού βραχίονα δεν πρέπει να είναι ογκώδες.
Ταυτόχρονα, το υλικό του ρομποτικού βραχίονα πρέπει να έχει επαρκή αντοχή και ακαμψία για να αντέχει το φορτίο και να μην υπάρχει καταπόνηση και θραύση. Σε αυτή την περίπτωση, τα σύνθετα υλικά από ανθρακονήματα είναι πιο κατάλληλα από τα κράματα μαγνησίου και τα κράματα αλουμινίου. Επιπλέον, κατά την επιλογή και την επιλογή σύμφωνα με τις συνθήκες εργασίας και το συνολικό κόστος του βραχίονα ρομπότ, είναι απαραίτητο να δοθεί προσοχή στην ολοκληρωμένη εφαρμογή διαφόρων υλικών, έτσι ώστε η ελαφριά αξία του βραχίονα ρομπότ να μπορεί να αντικατοπτρίζεται αποτελεσματικά.
