المواد المركبة من ألياف الكربون مقابل مواد سبائك خفيفة الوزن للأذرع الروبوتية

مقارنةً بالوزن الهيكلي الخفيف ، فإن تأثير المواد الخفيفة الوزن على الروبوتات يكون أكثر مباشرة. يمكن أن يساعد استخدام مواد خفيفة الوزن للروبوتات في تقليل استهلاك الطاقة التشغيلية ، وزيادة سرعة التشغيل ، وتحسين كفاءة العمل. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الوزن الذاتي الأخف له فوائد واضحة للروبوت لتقليل القصور الذاتي للحركة وزيادة دقة الحركة. سبائك الألومنيوم وسبائك المغنيسيوم والمواد المركبة من ألياف الكربون كلها مواد خفيفة الوزن تستخدم بشكل شائع للروبوتات. على الرغم من أن التأثيرات الخفيفة للثلاثة واضحة نسبيًا ، لا تزال هناك اختلافات معينة في الأداء في تطبيقات معينة.

سبائك الألومنيوم في الذراع الآلية

بالإضافة إلى الخصائص العامة للألمنيوم ، تظهر أنواع وأنواع مختلفة من سبائك الألومنيوم خصائص أداء مختلفة بسبب إضافة عناصر صناعة السبائك. كثافة سبائك الألومنيوم صغيرة ، والقوة عالية ، والقوة المحددة قريبة من تلك الموجودة في الفولاذ عالي السبائك ، والصلابة المحددة تتجاوز تلك الموجودة في الفولاذ ، وأداء الصب وقابلية التشغيل البلاستيكية جيدة ، كما أنها مثالية من حيث الموصلية الكهربائية ، والتوصيل الحراري ، ومقاومة التآكل وقابلية اللحام ، ويمكن استخدامها كهيكل. استخدام المواد.

علاوة على ذلك ، فإن تكلفة تطبيق سبائك الألومنيوم منخفضة نسبيًا ، لذا فهي مستخدمة على نطاق واسع. ومع ذلك ، فإن استقراره الحراري ليس مثاليًا. في بعض بيئات العمل القاسية ، يكون الزحف عرضة للحدوث. عند استخدامه في أجزاء تشغيل مهمة من الروبوت ، فإنه سيؤثر على دقة تشغيل الروبوت. لذلك ، تعد مواد سبائك الألومنيوم أكثر ملاءمة للنماذج والروبوتات التعليمية ، ولكن ليس للمسبك والحماية من الحرائق وغيرها من الصناعات.

سبائك المغنيسيوم في أذرع آلية

المغنيسيوم هو أخف المعادن العملية. جاذبيتها النوعية حوالي 2/3 من الألومنيوم و 1/4 من الحديد. بالنسبة لمركبات البولي كربونات التي تحتوي على 30 بالمائة من الألياف الزجاجية ، فإن كثافة المغنيسيوم لا تتجاوز 10 بالمائة. نسبه مئويه . سبائك المغنيسيوم سبائك تتكون من المغنيسيوم وعناصر أخرى. تتميز هذه السبيكة بكثافة منخفضة ، وقوة عالية ، ومعامل مرونة كبير ، وتبديد جيد للحرارة وامتصاص الصدمات ، وقدرة تحميل أكبر للتأثير من سبائك الألومنيوم ، ومقاومة قوية للتآكل للمواد العضوية والقلويات.

يتكون غلاف ASIMO من الجيل الثالث للشركة اليابانية من سبائك المغنيسيوم ، مما يقلل بشكل كبير من الوزن الذاتي للروبوت. تم زيادة سرعة المشي من 1.6 كم / ساعة الأصلية إلى 2.5 كم / ساعة ، ووصلت سرعة الجري القصوى إلى 3 كم / ساعة.

ومع ذلك ، فإن قوة وصلابة سبائك المغنيسيوم لا تزال أقل من تلك الموجودة في سبائك الفولاذ والألمنيوم ، ولا تزال هناك فجوة بين متطلبات أداء مواد الروبوت ، ومن المستحيل استبدال الفولاذ وسبائك الألومنيوم والمواد الأخرى تمامًا. نظرًا لمحدودية القوة ، فإن سبائك المغنيسيوم كمادة روبوتية تؤثر أيضًا بشكل مباشر على أداء المعالجة مثل الصب واللحام ، ولا يمكنها تلبية متطلبات التطبيق للتعامل مع الأحمال الكبيرة. يتم استخدامه بشكل عام لأجزاء الروبوت الخفيفة مثل العلاج الطبي والتدبير المنزلي.

مركبات ألياف الكربون في الأذرع الروبوتية

تتميز المواد المركبة من ألياف الكربون بقوة عالية ، وخفيفة الوزن ، وزحف منخفض ، والقوة المحددة هي عشرات أضعاف قوة الفولاذ. على سبيل المثال ، صُممت Noen Composites خصيصًا لقذيفة روبوت قابلة للسحب لروبوت فحص محطة توزيع الطاقة في شبكة State Grid. يمكن للوزن الخفيف للغاية أن يقلل بشكل كبير من استهلاك الطاقة الميكانيكية ، ويطيل وقت العمل ، ويجعل الروبوت أكثر استقرارًا وأمانًا عند الحركة. .

بالمقارنة مع سبائك المغنيسيوم ومواد سبائك الألومنيوم ، فإن خصائص أداء المواد المركبة من ألياف الكربون أكثر ملاءمة للروبوتات الصناعية الصغيرة والمتوسطة الحجم ، ويمكن أن تعمل في بيئات ذات حمولة عالية وتآكل عالي وتكرار استخدام مرتفع. على الرغم من أن تكلفة تطبيقه عالية ، إلا أنه لا يمكن تجاهل ميزة الأداء الفريدة في العملية الصناعية الذكية في المستقبل.

باختصار ، تطوير الروبوتات خفيفة الوزن هو الاتجاه السائد. هناك أنواع عديدة من الروبوتات المعنية. بيئات العمل المختلفة والمكونات في المواقف المختلفة لها متطلبات مختلفة للمواد. نقترح أن اختيار مواد الروبوت يحتاج إلى النظر فيه بشكل شامل من وجهات نظر متعددة مثل الجودة والصلابة والجمود في الحركة. على سبيل المثال ، تعتبر الذراع الآلية جزءًا متحركًا ويجب التحكم فيها جيدًا ، لذلك يجب أن تتجنب مادة الذراع الآلية أن تكون ضخمة.

في الوقت نفسه ، تحتاج مادة الذراع الآلية إلى قوة وصلابة كافيتين لتحمل الحمل ، ويجب ألا يكون هناك إجهاد أو كسر. في هذه الحالة ، تكون المواد المركبة من ألياف الكربون أكثر ملاءمة من سبائك المغنيسيوم وسبائك الألومنيوم. علاوة على ذلك ، عند الاختيار والاختيار وفقًا لظروف العمل والتكلفة الشاملة لذراع الروبوت ، من الضروري الانتباه إلى التطبيق المتكامل للمواد المختلفة ، بحيث يمكن أن تنعكس قيمة الوزن الخفيف لذراع الروبوت بشكل فعال.