工業機器人利用碳纖維材料機械臂輕量化效果顯著

2020-08-17 碳材料科技

早前，英國謝菲爾德大學先進位造研究中心(AMRC)推出了世界上較早的可重構的碳纖維複合材料機器人工具機。該碳纖維複合材料機器人項目是AMRC「未來飛行器工廠」項目的一部分，也是由英國政府航空技術研究所支持，並聯合了空客、並聯運動機器人系統製造商Exechon共同開發的一個新型輕量化和模塊化版本。

相關負責人表示：「這種用碳纖維複合材料製造的模塊化結構可以由2個人輕鬆地拆卸和移動，使用複合材料還意味著工廠溫度變化對機器人執行器精度的影響比全金屬要少得多。」這也代表了工業機器人與新材料領域融合所達到的新高度，目前國內外的工業機器人製造中，碳纖維複合材料的應用趨勢愈發明顯。

蘇州挪恩復材是國內長三角地區為數不多的專注碳纖維機械臂領域的企業之一，據其工作人員介紹，雖然機械手臂的軸數和形態各不相同，但都是接受指令，然後精準定位到某一點進行操作的。要求機械手臂在工作中要在承受自重和抓取工件最大重量的情況下將工件準確無誤地放置在固定位置上，碳纖維機械手臂的應用也就應運而生。

機械手臂從啟動到制動的運動速度對其工作的平穩性有直接影響，手臂的自重越輕，運動的慣性越小，運轉起來就越輕快平穩，較終的位置精度也就越高。碳纖維的密度只有1.75g/cm3，以挪恩復材為某單位定製碳纖維機械臂產品為例，該款碳纖維機械臂總長930mm，寬150mm，壁厚5mm，除去兩端金屬軸之外，整隻機械臂的總重量僅3kg，這種輕量化效果對工業機器人的操作精度具有明顯的改善。

手臂的剛性直接影響到抓取工件時動作的平穩性、運動的速度和定位的精度。材料自身的剛性不夠就會引起手臂在垂直平面內的彎曲變形或是水平面內側向的扭轉變形，手臂就會隨之產生振動，甚至是造成工件卡死。碳纖維複合材料的抗拉強度約為1400MPa，是鋼材的數倍，在彈性模量和承載能力方面都比傳統的金屬材料更具優勢，對高強度的操作頻率有適應能力。

在國內機器人應用中，碳纖維機械手臂不僅僅是在航空航天或者工業製造領域有應用，在常見的中小型機器人中出現頻率也越來越高，這也說明國內機械臂技術正在不斷成熟，應用方向正在不斷擴大，相信隨著與新材料技術的融合，碳纖維機械臂可以為人們發揮更多的作用。

相關焦點

  • 碳纖維機械臂經常被用在哪些方面？
    江蘇博實科技：隨著科技的不斷發展，越來越多的領域應用到了機器人，尤其是在工業生產中應用更大，機械手臂作為機器人的主要部件，往往在材料的選擇上需要進行多方的比較。，所以小編本次特意邀請了在碳纖維機械臂方面，擁有非常多研發生產經驗的江蘇博實碳纖維的戚工，讓他來給我們介紹一下碳纖維機械臂常用的幾個領域。
  • 碳纖維材料機械臂的幾個應用領域
    機械手臂在機器人領域應用較為廣泛，常用於工業製造、電子生產、醫療設備等眾多領域。雖然機械手臂的軸數和形態各不相同，但都是接受指令，然後精準定位到某一點進行操作的。目前，越來越多的機械臂開始採用碳纖維材料，碳纖維機械臂充分表現出重量輕、強度大、抗疲勞、耐腐蝕等特徵。
  • 碳纖維在機器人手臂中的應用優勢分析
    一直以來，「輕量化」都是碳纖維複合材料應用較鮮明的標籤，隨著智能機械化在全球工業領域內所發揮的作用越來越突出，碳纖維也為新一代工業機器人的發展帶來了更多的發展空間。傳統機械臂的製作材料-鋁的密度為2.7g/cm3，鋼的密度為7.8g/cm3，而碳纖維僅有1.7g/cm3，博實曾為某企業研製一款碳纖維機械手臂，整體機械臂總重僅有3kg，整體重量比傳統材質機械臂減重約50%以上。除了輕量化，機械手臂的剛性直接影響到抓取工件時動作的平穩性、運動的速度和定位的精度。
  • 為什麼碳纖維可以形成機械手臂中必不可少的呢?
    碳纖維機械臂由於比傳統材料機械臂輕50%以上，但是仍可以保持相同的力學強度，因此碳纖維機械臂能夠被廣泛的應用在空間機械臂、機器人手臂等多種領域。對於一定載荷一定速度的機器人運動，末端操作器的彈性動力學響應，機械精度、重複性、末端操作器的穩態時間等特性都受到了結構部件的質量、剛性、阻尼特性等影響。
  • 一文看懂工業機器人和機械臂的區別
    它可以接受人類指揮，也可以按照預先編排的程序運行，現代的工業機器人還可以根據人工智慧技術制定的原則綱領行動。 　　工業機器人由主體、驅動系統和控制系統三個基本部分組成。主體即機座和執行機構，包括臂部、腕部和手部，有的機器人還有行走機構。
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