Matériaux composites en fibre de carbone VS matériaux en alliage léger pour bras robotiques
Par rapport à la légèreté structurelle, l'impact de la légèreté matérielle sur les robots est plus direct. L'utilisation de matériaux légers pour les robots peut aider à réduire la consommation d'énergie de fonctionnement, à augmenter la vitesse de fonctionnement et à améliorer l'efficacité du travail. De plus, un poids propre plus léger présente également des avantages évidents pour le robot en termes de réduction de l'inertie du mouvement et d'augmentation de la précision du mouvement. Les matériaux composites en alliage d'aluminium, en alliage de magnésium et en fibre de carbone sont tous des matériaux légers couramment utilisés pour les robots. Bien que les effets légers des trois soient relativement évidents, il existe encore certaines différences de performances dans des applications spécifiques.
Alliage d'aluminium dans le bras robotique
En plus d'avoir les propriétés générales de l'aluminium, différents types et types d'alliages d'aluminium présentent des caractéristiques de performance différentes en raison de l'ajout d'éléments d'alliage. La densité de l'alliage d'aluminium est faible, la résistance est élevée, la résistance spécifique est proche de celle de l'acier fortement allié, la rigidité spécifique dépasse celle de l'acier, les performances de coulée et la maniabilité du plastique sont bonnes, et il est également idéal en termes de conductivité électrique, conductivité thermique, résistance à la corrosion et soudabilité, et peut être utilisé comme structure. utilisation matérielle.
De plus, le coût d'application de l'alliage d'aluminium est relativement faible, il est donc largement utilisé. Cependant, sa stabilité thermique n'est pas idéale. Dans certains environnements de travail extrêmes, le fluage est susceptible de se produire. Lorsqu'il est utilisé dans des parties opérationnelles importantes du robot, cela affectera la précision de fonctionnement du robot. Par conséquent, les matériaux en alliage d'aluminium conviennent mieux aux modèles et aux robots éducatifs, mais pas à la fonderie, à la protection contre les incendies et à d'autres industries.
Alliages de magnésium dans les bras robotiques
Le magnésium est le plus léger des métaux pratiques. Sa densité est d'environ 2/3 d'aluminium et 1/4 de fer. Pour les composites de polycarbonate contenant 30 % de fibre de verre, la densité de magnésium ne dépasse pas 10 % . pour cent. Les alliages de magnésium sont des alliages composés de magnésium et d'autres éléments. Cet alliage a une faible densité, une haute résistance, un grand module élastique, une bonne dissipation de la chaleur et une bonne absorption des chocs, une plus grande capacité de charge d'impact que l'alliage d'aluminium et une forte résistance à la corrosion des substances organiques et des alcalis.
La coque ASIMO de troisième génération de la société japonaise est en alliage de magnésium, ce qui réduit considérablement le poids propre du robot. La vitesse de marche est augmentée de 1,6 km/h d'origine à 2,5 km/h, et la vitesse de course maximale a atteint 3 km/h.
Cependant, la résistance et la ténacité des alliages de magnésium sont encore inférieures à celles de l'acier et des alliages d'aluminium, et il existe toujours un écart entre les exigences de performance des matériaux de robot, et il est impossible de remplacer complètement l'acier, les alliages d'aluminium et d'autres matériaux. En raison de la limitation de la résistance, l'alliage de magnésium en tant que matériau de robot affecte également directement ses performances de traitement telles que le moulage et le soudage, et ne peut pas répondre aux exigences d'application de la manutention de charges importantes. Il est généralement utilisé pour les pièces de robots légers telles que les traitements médicaux et l'entretien ménager.
Composites en fibre de carbone dans les bras robotiques
Les matériaux composites en fibre de carbone ont une résistance élevée, un poids léger, un faible fluage et la résistance spécifique est des dizaines de fois supérieure à celle de l'acier. Par exemple, Noen Composites a conçu sur mesure une coque de robot rétractable pour le robot d'inspection de la station de distribution d'électricité de State Grid. Le poids extrêmement léger peut réduire considérablement la consommation d'énergie mécanique, prolonger le temps de travail et rendre le robot plus stable et plus sûr lors des déplacements. .
Par rapport aux matériaux en alliage de magnésium et en alliage d'aluminium, les caractéristiques de performance des matériaux composites en fibre de carbone conviennent mieux aux robots industriels de petite et moyenne taille et peuvent servir dans des environnements à charge élevée, à usure élevée et à fréquence d'utilisation élevée. Bien que son coût d'application soit élevé, son avantage de performance unique ne peut être ignoré dans le futur processus industriel intelligent.
Bref, le développement de robots légers est la tendance. Il existe de nombreux types de robots impliqués. Différents environnements de travail et composants dans différentes positions ont des exigences différentes en matière de matériaux. Nous suggérons que la sélection des matériaux du robot doit être considérée de manière globale sous plusieurs angles tels que la qualité, la rigidité et l'inertie du mouvement. Par exemple, un bras robotique est une pièce mobile et doit être bien contrôlé, de sorte que le matériau du bras robotique doit éviter d'être volumineux.
Dans le même temps, le matériau du bras robotique doit avoir une résistance et une rigidité suffisantes pour supporter la charge, et il ne doit y avoir aucune déformation ni fracture. Dans ce cas, les matériaux composites à base de fibres de carbone sont plus adaptés que les alliages de magnésium et les alliages d'aluminium. De plus, lors du choix et du choix en fonction des conditions de travail et du coût global du bras du robot, il est nécessaire de prêter attention à l'application intégrée de divers matériaux, afin que la valeur légère du bras du robot puisse être efficacement reflétée.
