为什么碳纤维可以成为机器人手臂不可缺少的一部分?-文慧智造

为什么碳纤维可以形成机械手臂中必不可少的呢?-星晨极光

机械臂是机器人领域应用最广泛的机械自动化设备,广泛应用于电子、医疗、机械加工制造等领域。机器人手臂的基本功能是引导手爪将工件准确抓取到所需位置,承受手臂自重,抓取工件最大重量。虽然机器人手臂的形状不同,但它们都有一个共同点,那就是可以接受指令,精确定位到某个点进行操作。作为一个运动部件,材料的选择将决定机械臂的静态和动态性能。目前,机器人手臂的材料呈现出用碳纤维代替传统金属的趋势。这是星晨极光.的简介

国外碳纤维机械手的发展比较成熟。瑞典的Tecgrant AB、洛克希德马丁和阿联酋的Injaz national company共同投资组建了Exechon有限公司,并在阿布扎比国防展上展出了一款XMini模型的智能五轴机床,这是世界上第一款碳纤维复合材料智能五轴机床。它可以在飞机翼盒或传统机器人无法操作的空间进行组装和拆卸,XMini还应用了并行加工(PKM)技术,可以集成到现有的生产系统中,也可以作为独立的工具使用。

传统的机械臂大多由金属材料制成,如铝合金和钢。此外,一些自动检测装置、管道、冷却装置等。也将安装在机械臂上。因为机械臂是典型的悬臂梁结构,其自身质量会对机械臂本身产生很大的影响。因此,如果想在满足静动态性能的同时降低机械臂的质量,可以通过选择合适的结构和轻密度的材料来实现机械臂的轻量化。

碳纤维在机械臂轻量化中起着重要作用。以铝合金为例,铝合金的比重为2.7g/cm3,而碳纤维比铝合金轻,比重只有1.5-2.0g/cm3。碳纤维制成的机械臂也是目前所有不同材料制成的机械臂中最轻的。此外,碳纤维在室温下的变形很小。根据权威机构提供的实验数据,相同长度100cm的铝合金机械臂部件和碳纤维机械臂部件在12的室温下同时放置,最后铝合金机械臂部件变化0.13mm,而碳纤维没有变化,对于操作要求非常精确的机械臂来说尤为重要。

机械臂不仅要承受自身重量,还要承受工件的最大重量,这就要求机械臂在承受载荷时不要拉伤或折断。抗拉强度方面,碳纤维复合材料的抗拉强度为2000MPa,铝合金的抗拉强度约为800MPa。韧性方面,铝合金韧性低,缺乏弹性。碳纤维具有纺织纤维的柔韧性和可加工性,因此其韧性远高于铝合金,碳纤维更不容易断裂。

一些制造商对碳纤维机械手的成本有所担忧。虽然碳纤维原材料的成本相对于传统机械手臂的金属材料并没有增加50%以上,但是随着国内碳纤维技术的逐渐成熟,深圳陈星奥罗拉科技有限公司也对碳纤维的加工技术进行了技术研发,大大降低了企业的应用成本,使得碳纤维机械手臂的价格与传统金属机械手臂的价格几乎持平,碳纤维材料的使用寿命也比金属长。综合比较,碳纤维机械臂在材料特性和性价比方面有很大优势,未来发展前景也非常广阔。

在国内工业机器人制造中,碳纤维在机械臂上的应用趋势越来越明显。除了航空领域的一些大型碳纤维机械臂,碳纤维材料也开始出现在生活中的一些中小型机械臂上。深圳市陈星奥罗拉科技有限公司与中国航天科院合作开发了碳纤维6轴关节机器人手臂,并应用于其电子、机械制造领域的生产线,双方达成了继续长期战略合作的意愿。

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