Materiais compostos de fibra de carbono VS materiais de liga leve para braços robóticos

Comparado com o peso leve estrutural, o impacto do material leve nos robôs é mais direto. O uso de materiais leves para robôs pode ajudar a reduzir o consumo de energia operacional, aumentar a velocidade operacional e melhorar a eficiência do trabalho. Além disso, o peso próprio mais leve também tem benefícios óbvios para o robô reduzir a inércia do movimento e aumentar a precisão do movimento. Liga de alumínio, liga de magnésio e materiais compostos de fibra de carbono são materiais leves comumente usados ​​para robôs. Embora os efeitos leves dos três sejam relativamente óbvios, ainda existem algumas diferenças no desempenho em aplicações específicas.

Liga de alumínio no braço robótico

Além de ter as propriedades gerais do alumínio, diferentes tipos e tipos de ligas de alumínio apresentam diferentes características de desempenho devido à adição de elementos de liga. A densidade da liga de alumínio é pequena, a resistência é alta, a resistência específica é próxima à do aço de alta liga, a rigidez específica excede a do aço, o desempenho de fundição e a trabalhabilidade plástica são bons, e também é ideal em termos de condutividade elétrica, condutividade térmica, resistência à corrosão e soldabilidade, podendo ser usado como estrutura. uso de materiais.

Além disso, o custo de aplicação da liga de alumínio é relativamente baixo, por isso é amplamente utilizado. No entanto, sua estabilidade térmica não é ideal. Em alguns ambientes de trabalho extremos, a fluência é propensa a ocorrer. Quando usado em partes operacionais importantes do robô, afetará a precisão operacional do robô. Portanto, os materiais de liga de alumínio são mais adequados para modelos e robôs educacionais, mas não para fundição, proteção contra incêndio e outras indústrias.

Ligas de magnésio em braços robóticos

O magnésio é o mais leve dos metais práticos. Sua gravidade específica é de cerca de 2/3 de alumínio e 1/4 de ferro. Para compósitos de policarbonato contendo 30% de fibra de vidro, a densidade do magnésio não excede 10%. por cento. As ligas de magnésio são ligas compostas de magnésio e outros elementos. Esta liga tem baixa densidade, alta resistência, grande módulo de elasticidade, boa dissipação de calor e absorção de choque, maior capacidade de carga de impacto do que a liga de alumínio e forte resistência à corrosão a substâncias orgânicas e álcalis.

O casco ASIMO de terceira geração da empresa japonesa é feito de liga de magnésio, o que reduz bastante o peso próprio do robô. A velocidade de caminhada foi aumentada de 1,6 km/h original para 2,5 km/h, e a velocidade máxima de corrida atingiu 3 km/h.

No entanto, a resistência e a tenacidade das ligas de magnésio ainda são inferiores às do aço e das ligas de alumínio, e ainda há uma lacuna entre os requisitos de desempenho dos materiais do robô, sendo impossível substituir completamente o aço, as ligas de alumínio e outros materiais. Devido à limitação de resistência, a liga de magnésio como material de robô também afeta diretamente seu desempenho de processamento, como fundição e soldagem, e não pode atender aos requisitos de aplicação de manuseio de grandes cargas. Geralmente é usado para peças de robôs leves, como tratamento médico e limpeza.

Compósitos de fibra de carbono em braços robóticos

Os materiais compostos de fibra de carbono têm alta resistência, peso leve, baixa fluência e a resistência específica é dezenas de vezes maior que a do aço. Por exemplo, a Noen Composites fez sob medida um casco de robô retrátil para o robô de inspeção da estação de distribuição de energia da State Grid. O peso extremamente leve pode reduzir bastante o consumo de energia mecânica, prolongar o tempo de trabalho e tornar o robô mais estável e seguro ao se mover. .

Em comparação com materiais de liga de magnésio e liga de alumínio, as características de desempenho dos materiais compostos de fibra de carbono são mais adequadas para robôs industriais de pequeno e médio porte e podem servir em ambientes com alta carga, alto desgaste e alta frequência de uso. Embora seu custo de aplicação seja alto, sua vantagem de desempenho única não pode ser ignorada no futuro processo industrial inteligente.

Em suma, o desenvolvimento de robôs leves é a tendência. Existem muitos tipos de robôs envolvidos. Diferentes ambientes de trabalho e componentes em diferentes posições têm diferentes requisitos de materiais. Sugerimos que a seleção de materiais do robô precisa ser considerada de forma abrangente a partir de múltiplas perspectivas, como qualidade, rigidez e inércia de movimento. Por exemplo, um braço robótico é uma parte móvel e precisa ser bem controlado, então o material do braço robótico deve evitar ser volumoso.

Ao mesmo tempo, o material do braço robótico precisa ter resistência e rigidez suficientes para suportar a carga e não deve haver tensão e fratura. Neste caso, materiais compósitos de fibra de carbono são mais adequados do que ligas de magnésio e ligas de alumínio. Além disso, ao escolher e escolher de acordo com as condições de trabalho e o custo abrangente do braço do robô, é necessário prestar atenção à aplicação integrada de vários materiais, para que o valor leve do braço do robô possa ser efetivamente refletido.