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      工業機器人利用碳纖維復合材料機械臂輕量化效果明顯

      來源: 發布時間:2020/8/20 17:34:48 閱讀:次 【字體:

      早前,英國謝菲爾德大學先進制造研究中心(AMRC)推出了世界上較早的可重構的碳纖維復合材料機器人機床。該碳纖維復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,并聯合了空客、并聯運動機器人系統制造商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:“這種用碳纖維復合材料制造的模塊化結構可以由2個人輕松地拆卸和移動,使用復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制造中,碳纖維復合材料的應用趨勢愈發明顯。

      據介紹,雖然機械手臂的軸數和形態各不相同,但都是接受指令,然后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,較終終的位置精度也就越高。碳纖維的密度只有1.75g/cm3,以某單位定制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,整只機械臂的總重量僅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。碳纖維復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制造領域有應用,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。

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