Robotarmen är en av robotens huvudkomponenter för att utföra operativa uppgifter. Dess huvudfunktion är att noggrant acceptera instruktioner under processen att interagera med miljön och exakt hitta en punkt i det tredimensionella (eller tvådimensionella) utrymmet för standardiseringsoperation. Som en av de mest använda automatiserade mekaniska enheterna inom robotteknik spelar robotarmar en viktig roll inom industriell tillverkning, medicinsk, civil, militär, transport och logistik och rymdutforskning. Fler och fler nya manipulatorer börjar använda kolfiberkompositmaterial. Vilka är fördelarna med detta nya material, som är många gånger dyrare än metallmaterial? Vad är anledningen till att robotarmdesignern väljer kolfiberkompositmaterial?
1: Lätt vikt = låg energiförbrukning och hög produktionseffektivitet
Robotarmens självbetydelse bör vara så lätt som möjligt. Ju lättare robotarmen är, desto mindre är dess rörelse tröghet. Den lätta designen kan optimera robotarmens effekt-/viktförhållande. Att välja lätta material är också ett viktigt sätt att uppnå lätta robotarmar. Densiteten hos kolfiberkompositmaterial är bara en tredjedel av stålet, och det är cirka 30% lättare än aluminiumlegering. Den lätta vikten innebär att manipulatorn behöver förbruka mindre energi under drift, och driften är lättare och snabbare. Även om energiförbrukningskvoten bara är lite lägre, eller produktionseffektiviteten förbättras lite, är effekten av detta i långsiktigt och batcharbete enorm.
2: Hög hållfasthet = mer bärförmåga, diversifierade funktioner
Samtidigt som robotarmen uppnår lätt vikt måste den också se till att den har tillräcklig lastkapacitet. Robotarmens grundvikt inkluderar själva armens vikt plus arbetsstyckets maximala vikt som greppas av klorna. Den specifika styrkan och specifika modulusen av kolfiberkompositmaterial är högre än stål, och dess draghållfasthet är i allmänhet över 3500Mpa. 7 till 9 gånger stål. En teleskopisk kolfiberrobotarm konfigurerad av ett kolfiberföretag för tunnelutforskningsrobotar har en tjocklek på endast 5 mm och en diameter på 18 cm, men den kan bära upp till 100 kg utrustning. Denna höga bärande prestanda ger robotarna möjlighet till utveckling i riktning mot diversifierade funktioner.
3: Litet kryp = hög precision och stark anpassningsförmåga
Kolfiberkompositmaterial har minimal termisk expansionskoefficient och lågt kryp, vilket kan anpassa sig till arbetsmiljöer med stora temperaturskillnader. Ett rektangulärt teleskopmanipulatörsrör som är speciellt utrustat för elektriska inspektionsrobotar minskar inte bara sin egen vikt, minskar energiförbrukningen och förlänger arbetscykeln exponentiellt, utan har också stabil arbetsprestanda i tuffa klimatmiljöer som svår kyla och hög temperatur. Den kan slutföra instruktionerna noggrant och snabbt och spela en stor roll för att ersätta manuellt inspektionsarbete. Detta är också en viktig anledning till att kolfiberkompositmaterial väljs ut för robotdesign i många specifika arbetsmiljöer.
Orsak 4: Utmattningsmotstånd = lång livslängd och låg användningskostnad
Kolfiberkompositmaterial har god utmattningsbeständighet. Delar av detta avancerade kompositmaterial har lång livslängd och låg underhålls- eller uppdateringsfrekvens. För att ge fullt spel till utmattningsmotståndet hos kolfiberkompositmaterial bör vi utvinna från den mest grundläggande designen och produktionen, eftersom den faktiska utmattningsbeständigheten hos kolfiberkompositmanipulatörer ofta begränsas av vinkeldesignen för kompositmaterialskiktriktningen och belastningsriktningen. När kolfiberkompositmaterial används för att göra en robotarm är det därför nödvändigt att utforma en speciell produktionsplan för robotarmens belastning och faktiska arbetsförhållanden.
