Промышленный робот — это машинное устройство с несколькими шарнирами или степенями свободы в промышленной сфере. Это высокотехнологичная коллекция, состоящая из ряда дисциплин, таких как машины, материалы, электроника, управление и компьютерные технологии. Он широко используется в машиностроении, химическом производстве, строительстве дорог и мостов, добыче полезных ископаемых, национальной оборонной и военной промышленности, исследовании космоса и других областях. Промышленные роботы заменяют людей в тяжелых и однократных задачах, что имеет большое значение для снижения трудоемкости человеческого труда, повышения эффективности производства и уровня производительности.
Чтобы лучше понять роль промышленных роботов и уменьшить вес манипулятора, исследователи начали использовать композитные материалы из углеродного волокна для изготовления манипулятора. Композитный материал из углеродного волокна снижает вес манипулятора, а также мощность двигателя и снижает потребление энергии. Роботизированный манипулятор из углеродного волокна обладает такими характеристиками, как высокая прочность, высокий модуль упругости, небольшой собственный вес, меньшая деформация, хорошая конструктивность и технологичность.
Shandong Runfeng CFRP - это предприятие, специализирующееся на продуктах из углеродного волокна, предоставляющее клиентам индивидуальные роботизированные руки из углеродного волокна. По словам ответственного за Runfeng CFRP, от обычных трехосных, четырехосных роботов с декартовой системой координат до многосуставных роботов, от механических звеньев, трубок рук до механических соединений, пропорция частей робота, изготовленных из композитных материалов из углеродного волокна повышается. Спрос на высокопрочные и легкие материалы для промышленных роботов столь же велик, как и в автомобильной промышленности.
Для промышленных роботов главной задачей является улучшение отношения нагрузки к весу. Несущая способность, собственный вес, жесткость, инерция движения, точность позиционирования и т. д. — это несколько важных показателей, по которым промышленные роботы должны выбирать материалы. Эти требования кажутся противоречивыми, ведь хорошая жесткость и большая нагрузка часто означают, что конструкция толстая и в ней много направляющих стержней, что неизбежно увеличивает вес руки.
Роботизированный манипулятор должен выдерживать не только собственный вес, но и максимальный вес захватываемой заготовки, что требует, чтобы механическая рука не могла быть натянута или сломана, когда она несет нагрузку. С точки зрения прочности на растяжение, прочность на растяжение композитных материалов из углеродного волокна составляет 2000 МПа, а прочность на растяжение алюминиевых сплавов составляет около 800 МПа. С точки зрения ударной вязкости, ударная вязкость алюминиевого сплава относительно низка и ему не хватает эластичности. Однако углеродное волокно обладает мягкостью и технологичностью текстильных волокон, поэтому его ударная вязкость намного выше, чем у алюминиевого сплава, а материалы из углеродного волокна также менее подвержены разрушению.
Скорость движения механической руки от пуска до торможения напрямую влияет на стабильность ее работы. Чем легче вес руки, тем меньше инерция движения и тем быстрее и стабильнее она работает, что приводит к более высокой точности позиционирования. Например, изготовленный нашей компанией манипулятор из углеродного волокна имеет общую длину 1500 мм, ширину 150 мм и толщину стенки 5 мм. Общий вес всего манипулятора составляет всего 5 кг, что значительно повышает точность работы промышленных роботов.
В связи с непрерывным развитием технологий производства и производства углеродного волокна применение углеродного волокна в манипуляторах роботов становится все более и более популярным в производстве промышленных роботов. В дополнение к некоторым большим роботизированным манипуляторам из углеродного волокна в области авиации, материалы из углеродного волокна также начинают появляться на некоторых роботизированных манипуляторах малого и среднего размера в повседневной жизни.