Vật liệu composite sợi carbon VS Vật liệu hợp kim nhẹ cho cánh tay robot

So với trọng lượng nhẹ kết cấu, tác động của vật liệu nhẹ lên rô bốt trực tiếp hơn. Việc sử dụng các vật liệu nhẹ cho robot có thể giúp giảm tiêu thụ năng lượng vận hành, tăng tốc độ vận hành và nâng cao hiệu quả công việc. Ngoài ra, trọng lượng bản thân nhẹ hơn cũng mang lại lợi ích rõ ràng cho robot là giảm quán tính chuyển động và tăng độ chính xác của chuyển động. Hợp kim nhôm, hợp kim magiê và vật liệu composite sợi carbon đều là những vật liệu nhẹ thường được sử dụng cho robot. Mặc dù hiệu ứng nhẹ của cả ba là tương đối rõ ràng, nhưng vẫn có sự khác biệt nhất định về hiệu suất trong các ứng dụng cụ thể.

Hợp kim nhôm trong cánh tay robot

Ngoài việc có các đặc tính chung của nhôm, các loại và loại hợp kim nhôm khác nhau thể hiện các đặc tính hoạt động khác nhau do bổ sung các nguyên tố hợp kim. Mật độ của hợp kim nhôm nhỏ, độ bền cao, độ bền cụ thể gần bằng thép hợp kim cao, độ cứng riêng vượt quá thép, hiệu suất đúc và khả năng gia công nhựa tốt, và nó cũng lý tưởng về mặt dẫn điện, dẫn nhiệt, chống ăn mòn và khả năng hàn, và có thể được sử dụng như một cấu trúc. Sử dụng vật liệu.

Hơn nữa, giá thành ứng dụng của hợp kim nhôm tương đối thấp nên được sử dụng rộng rãi. Tuy nhiên, độ ổn định nhiệt của nó không phải là lý tưởng. Trong một số môi trường làm việc khắc nghiệt, hiện tượng rão rất dễ xảy ra. Khi được sử dụng trong các bộ phận hoạt động quan trọng của robot, nó sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác hoạt động của robot. Vì vậy, vật liệu hợp kim nhôm phù hợp hơn cho các mô hình và rô bốt giáo dục, nhưng không phù hợp với xưởng đúc, phòng cháy chữa cháy và các ngành công nghiệp khác.

Hợp kim magiê trong cánh tay robot

Magiê là kim loại nhẹ nhất trong số các kim loại thực tế. Trọng lượng riêng của nó bằng 2/3 nhôm và 1/4 sắt. Đối với vật liệu tổng hợp polycarbonate có chứa 30 phần trăm sợi thủy tinh, mật độ magiê không vượt quá 10 phần trăm. phần trăm . Hợp kim magiê là hợp kim bao gồm magiê và các nguyên tố khác. Hợp kim này có mật độ thấp, độ bền cao, mô đun đàn hồi lớn, tản nhiệt tốt và hấp thụ xung kích, khả năng chịu tải va đập lớn hơn hợp kim nhôm và chống ăn mòn mạnh đối với các chất hữu cơ và kiềm.

Vỏ ASIMO thế hệ thứ ba của công ty Nhật Bản được làm bằng hợp kim magiê, giúp giảm đáng kể trọng lượng bản thân của robot. Tốc độ đi bộ được tăng từ 1,6km / h ban đầu lên 2,5km / h và tốc độ chạy tối đa đã đạt 3km / h.

Tuy nhiên, độ bền và độ dẻo dai của hợp kim magie vẫn thấp hơn so với hợp kim thép và nhôm, và vẫn còn khoảng cách giữa các yêu cầu về tính năng của vật liệu robot, không thể thay thế hoàn toàn thép, hợp kim nhôm và các vật liệu khác. Do giới hạn về độ bền, hợp kim magiê làm vật liệu cho rô bốt cũng ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất xử lý của nó như đúc và hàn, và không thể đáp ứng các yêu cầu ứng dụng khi xử lý tải trọng lớn. Nó thường được sử dụng cho các bộ phận của robot hoạt động nhẹ như điều trị y tế và dọn dẹp nhà cửa.

Vật liệu tổng hợp sợi carbon trong cánh tay robot

Vật liệu composite sợi carbon có độ bền cao, trọng lượng nhẹ, độ dão thấp và cường độ riêng gấp hàng chục lần thép. Ví dụ: Noen Composites đã thiết kế riêng một vỏ rô-bốt có thể thu vào cho rô-bốt kiểm tra trạm phân phối điện State Grid. Trọng lượng cực nhẹ có thể giảm đáng kể mức tiêu hao năng lượng cơ học, kéo dài thời gian làm việc, giúp robot ổn định và an toàn hơn khi di chuyển. .

So với vật liệu hợp kim magiê và hợp kim nhôm, các đặc tính hoạt động của vật liệu composite sợi carbon phù hợp hơn với các robot công nghiệp vừa và nhỏ, và có thể phục vụ trong môi trường có tải trọng cao, độ mài mòn cao và tần suất sử dụng cao. Mặc dù chi phí ứng dụng của nó cao nhưng không thể bỏ qua lợi thế hiệu suất độc đáo của nó trong quy trình công nghiệp thông minh trong tương lai.

Nói tóm lại, sự phát triển của các robot nhẹ đang là xu hướng. Có rất nhiều loại robot tham gia. Các môi trường làm việc khác nhau và các thành phần ở các vị trí khác nhau có các yêu cầu khác nhau về vật liệu. Chúng tôi đề xuất rằng việc lựa chọn vật liệu robot cần được xem xét toàn diện từ nhiều khía cạnh như chất lượng, độ cứng và quán tính chuyển động. Ví dụ, cánh tay robot là một bộ phận chuyển động và cần được kiểm soát tốt, vì vậy chất liệu của cánh tay robot phải tránh cồng kềnh.

Đồng thời, chất liệu của cánh tay robot cần phải có đủ độ bền và cứng để chịu được tải trọng, không bị căng và đứt gãy. Trong trường hợp này, vật liệu composite sợi carbon phù hợp hơn hợp kim magiê và hợp kim nhôm. Hơn nữa, khi lựa chọn và lựa chọn theo điều kiện làm việc và chi phí toàn diện của cánh tay rô bốt, cần chú ý đến việc ứng dụng tổng hợp các vật liệu khác nhau để có thể phản ánh hiệu quả giá trị nhẹ của cánh tay rô bốt.