工(gōng)業機器人可以(yǐ)代替(tì)人類從(cóng)事一些繁重單一的工作,減輕人類勞動強度、提高生產(chǎn)自動化、提高生(shēng)產效率(lǜ)等方麵意義重大。近些年來,工業機器人的輕量化技術已經在國際上受到越來越多的關注,在滿足工業機器人高(gāo)速度高精度等基本性能要求的基(jī)礎上,通過(guò)輕量(liàng)化設計可減輕機器人整(zhěng)體動力學性能,降(jiàng)低能耗減小環境汙染。
(圖示:機械臂)
將碳纖維複合材料(liào)應(yīng)用於工業機器人或機(jī)械臂輕量化的研究開始於上世紀。在過去的幾十年裏(lǐ),很多(duō)學者和科研團隊都致力(lì)於碳(tàn)纖維複合材料機械臂的研(yán)究(jiū)、設計和(hé)優化。例如F.Gordaninejad等人在19988年對複合材料機械臂進行了動態力學分析並且對機械臂的結構進行了優化設計;韓國先進科學技術研究(jiū)院機械工程係的Young Goo Kim從改(gǎi)善(shàn)機器(qì)人強度和阻(zǔ)尼出發對某六(liù)軸機器人進行改進設計,他(tā)們采用(yòng)碳纖維複活慘了製造了機械臂的第三節臂,從而實現了機器人輕量化的同事有效提高了動態性能和可操控性。
國內的陳豐教授等采用有限元分析計算對空間機械臂用複合(hé)材料進行了鋪層設計,得出滿足要求的鋪層方式,其成型過程(chéng)的增強材料選擇的是M40高模量碳纖維,環氧樹脂采用684酚醛環氧樹脂,該(gāi)空間機械臂項目是我國首次設計製(zhì)造碳纖維複合材料空間機械臂,且該項目於92年通(tōng)過航天航空部門(mén)的鑒定。
現階段在機器人領域的各大製造商均采用複合材料設計製造新型機器人。德古庫卡公司(KUKA)在2005年第一個推出采用碳纖(xiān)維複(fù)合材料製造(zào)的兩款碼垛機器人KR 100—2PA和KR 180PA,在大幅度減重的同時保(bǎo)持強度剛(gāng)度未變,使碼(mǎ)垛機器人在降低能源(yuán)消耗的同事大大提升(shēng)性(xìng)能和安全性,而且更輕更快成本更低(dī),並顯(xiǎn)著提高了生產能力。
2011年7月KUKA在上海新國際博覽中心的展(zhǎn)會Propak China展出“碼垛專家”KR 180—2PA,這是一款有效負(fù)載為180公斤,碼垛高度(dù)為3200mm的四(sì)軸貨盤碼(mǎ)垛機(jī)器人,其手臂部分由碳纖維複合材料製成;2012年3月(yuè)在廣州(zhōu)Sino—Pack2012展出了一種有效負重為40公斤的碳纖維(wéi)複合(hé)材料碼(mǎ)垛機器人,該機器人自重僅約700千克。
國(guó)內在碳纖維複合材料機械臂方麵的(de)研究起步要稍(shāo)晚於歐美日韓等國家,但隨著國內政策的支持和市場的擴(kuò)大,除了科研人員外還出現了一批以www.91複材為(wéi)代表的民營企業紮根(gēn)碳纖維機械臂領(lǐng)域,通過自身(shēn)在碳纖維機械臂領域的研究助力國內(nèi)碳纖維複合材料機器(qì)臂的(de)發展,極大的縮短了與國外碳纖維複(fù)合材料機械臂領(lǐng)域的距離。
www.91複材(cái)積(jī)極優化碳纖維複合(hé)材料機械臂技術,使其成(chéng)本已與傳統金屬機械(xiè)臂成本持平,目前已成果為中國電子科技集團某研究所研製出(chū)碳纖維(wéi)6軸關(guān)節機械臂,現已進入生產線上服役,相信隨著時間的發展(zhǎn),碳纖維複合材料機械臂在國內的發展必將呈現強勢之姿。