Приложението на материали от магнезиеви сплави в леки роботи

1. Развитието и състоянието на приложението на роботите

Тъй като развитието на роботите продължава да нараства, приложението на роботите се разшири от най-ранните индустриални области до медицината и здравеопазването, житейските услуги, изследването на космоса и океана, военните и развлеченията и т.н. Роботиката не само ще тласне производствената индустрия към нова етап, но също така ще постави началото на бързото развитие на технологията за автоматизация, която не е свързана с производството.

Понастоящем Съединените щати, Япония, Европа, Южна Корея и други индустриални сили правят пробиви в технологиите за роботика и насърчават развитието на индустрията за роботика във важна стратегическа позиция в развитието на науката и технологиите във всички страни. В „Произведено в Китай 2025“ Китай също разглежда „висок клас CNC машини и роботи“ като една от 10-те ключови области за развитие и предлага „фокусиране върху промишлени роботи, специалности, като автомобили, машини, електроника, опасни товари производство, национална отбрана, военна, химическа и лека промишленост. 

Нуждите от приложенията на роботите, както и от обслужващи роботи като медицински и здравни, домашни услуги, образование и развлечения, активно проучват и разработват нови продукти и насърчават стандартизацията и модулното развитие на роботи." "Националният средносрочен и дългосрочен Очертание на програмата за развитие на науката и технологиите (2006-2020)“ също така ясно разглежда обслужващите роботи като стратегически високотехнологичен приоритет за бъдещо развитие и предлага „съсредоточаване върху изискванията за приложения на сервизни роботи, методи за проектиране на изследвания, производствени процеси и интелигентен контрол. Общи основни технологии като интеграция с приложни системи“ [5]. 

Понастоящем средната плътност на промишлените роботи, използвани в световната производствена индустрия, е 55 единици на 10,000 36 служители, докато плътността на промишлените роботи в Китай е само 10,000 единици на 2020 80 служители. С оглед на горния фон "машинното заместване" се превърна в обща тенденция. В Гуанджоу, представител на производствената индустрия в делтата на Перлената река, правителството предложи до XNUMX г. повече от XNUMX% от производствените предприятия в града да използват промишлени роботи и интелигентно оборудване.

Освен че се използва широко в процеси като напр щампосване, заваряване и автоматизирани монтажни линии в производствената индустрия, роботите могат да се използват и за заместване на традиционните ръчни задачи като шлайфане, сложно заваряване и полиране. Apple използва два електронни робота KUKA, за да полира външния вид на Mac Pro два пъти, за да създаде огледална повърхност. 

След завършване на външното полиране, роботът ще полира и вътрешността на корпуса на Mac Pro, както е показано на фигура 1. Роботите за заваряване изиграха изключително важна роля за висококачественото и ефективно заваряване на корпуса и постепенно се превръщат в автоматизация . Южна Корея прие базиран на PDA мобилен кораб за заваряване робот Rail Runner, който може да влезе в затворената конструкция на кораб с двоен корпус, който трябва да бъде заварен, и да работи в суровата среда на заваряване на токсичен газ и висока температура, вместо ръчно автоматично заваряване. 

PTJ е всеобхватно високотехнологично предприятие, което разчита на техническата подготовка на Китайската академия на науките и се фокусира върху оптимизиране на дизайна на интелигентни части на роботи, производство и вътрешни и чуждестранни продажби. Екипът на компанията е създаден през 2010 г. и отдавна е ангажиран с обработката на прецизни, трудни и лесно деформируеми метални и пластмасови части, както и с малки и средни производство и производство на леки сплави и композитни материали (като като части от магнезиево-литиева сплав, магнезиево-алуминиева сплав, въглеродни влакна и др.). И услуги за доставка и персонализиране на части за роботи.

Приложението на роботи в непроизводствените индустрии също става все по-разнообразно. Amazon е оборудвал повече от 15,000 3 робота на колела Kiva в своя дистрибуционен център, за да реализира автоматизация на склада, както е показано на фигура 2. Тези роботи се движат бързо и тихо. След като получават цифрови инструкции, предавани безжично от централния компютър, те сканират етикетите с баркод на земята, за да преминат през тях, плъзгат се под рафтовете и след това ги изпращат на берачите. Подводният робот R4D4000, разработен от Япония, има максимална дълбочина на гмуркане от XNUMX м, може да събира данни автономно и може да се използва за подводни вулкани, корабокрушения и минерални находища. 

Серията CR-01 и CR-02 от предварително програмирани и контролирани подводни роботи, които си сътрудничат с Русия от Института по автоматизация в Шенян, Китайската академия на науките, имат максимална дълбочина на гмуркане от 6000 m и са завършили проучването на Тихия океан . По отношение на космическите роботи Robonaut, робот, разработен от НАСА в Съединените щати, ще замени астронавтите в извънкорабната работа и скоростта му на реакция е по-бърза от тази на хората, адаптирайки се към непредвидени извънредни ситуации.

Понастоящем Китай навлезе в застаряващо общество и проблемите с медицинските грижи, рехабилитацията и помощта за хората с увреждания, причинени от структурата на застаряващото население, също доведоха до огромен икономически и ресурсен натиск върху цялото общество. Хирургическите роботи, представени от роботите да Винчи, представляват най-високото ниво на съвременните медицински роботи, а също така показват широките перспективи за приложение на медицинските роботи. 

Екзоскелетните роботи също показаха своите предимства в подпомагането на възрастните хора и хората с увреждания да ходят. Потенциал за приложение. По отношение на медицинските роботи, много болници като Southwest Hospital в моята страна използват роботи за капсулна ендоскопия вместо традиционните гастроскопи за стомашно-чревни изследвания. Роботът е само с размерите на капсула. След като пациентът се приема перорално, лекарят може да наблюдава вътрешността на храносмилателния тракт на 360° през екрана на дисплея и прегледът може да завърши за около 15 минути, което не само прави пациента по-удобен, но и капсулата за еднократна употреба предотвратява кръстосана инфекция и е по-хигиенична и безопасна. . 

Що се отнася до роботите за възрастни хора, Robot Suit HAL, робот с екзоскелет от Cyberdyne of Japan, може да помогне на пациентите със затруднения при ходене да постигнат рехабилитация, а също така е подходящ за подпомагане на възрастните хора при ходене. Роботът може да помогне на потребителя да стои, да ходи, да хваща и повдига тежки предмети и т.н. Действието и непрекъснатото работно време може да достигне 280 минути.

2. Материали за роботи и техните тенденции за олекотяване

Понастоящем различни степени на метални материали са първият избор на материали за различни конструктивни части на роботи, като чугун, легирана стомана, неръждаема стомана, алуминиева сплав и титаниева сплав. Първото съображение при проектирането и използването на професионални роботи, представени от традиционни индустриални роботи, е, че те трябва да имат достатъчна здравина. Поради това повечето от конструктивните им части са изработени от различни видове чугун, легирана стомана и други материали, а някои части са изработени от алуминиева сплав и композитни материали. Изчакайте.

Като се вземат предвид високите изисквания на робота за откриване и спасяване за намаляване на собственото си тегло, бързо и стабилно движение и т.н., след замяна на стоманата 45# с подсилена с ленени влакна естествени влакна термопластична смола матрица или термореактивна смола композитен материал за направата на основния тялото на робота за откриване, масата на основното тяло е намалена до 45 кг, което е със 190.5 кг по-малко от оригиналната маса на тялото на автомобила, а степента на намаляване на теглото е до 80.9%. Роботите за домашно обслужване имат малко по-ниски изисквания за здравина на материала, но имат повече изисквания за тегло или преносимост на робота. Следователно основната структура на сервизните роботи използва предимно материали от алуминиева сплав. Например, структурата на ръката на сервизен робот за възрастни хора е изработена от алуминиева сплав 7075. 

Олекотената конструкция на рамото е реализирана чрез оптимизиране на структурата, а изискванията за изпълнение са гарантирани. Като представител на роботите с увреждания, екзоскелетните роботи имат по-високи изисквания за намаляване на теглото и преносимост. Например, екзоскелетният робот EKSO (Фигура 5) използва алуминий и титаниева сплав като механична структура и общото му тегло е само около 23 кг. Автономен екзоскелет за намаляване на теглото PRMI робот от Университета по електронни науки и технологии в моята страна също е изработен от алуминиева сплав.

Накратко, за да се отговори на нуждите от по-леки, високоефективни и удобни операции с роботи, леките роботи са бъдещата тенденция за развитие. В допълнение към олекотения структурен дизайн, леките материали са по-важни. В сравнение с олекотената структура, лекият материал прави робота има по-голям потенциал за намаляване на теглото и по-широк спектър от приложения.

3. Предимствата на приложението на леките магнезиеви материали върху роботи

Металните материали, които роботът може да избере, включват главно стомана, алуминиева сплав, магнезиева сплав, титаниева сплав и др. Тъй като плътността на стоманените материали е до 7.8 g/cm3, въпреки че малък брой движещи се части на робота използват титан сплавни материали (4.5 g/cm3) или материали от алуминиева сплав (2.7g/cm3) вместо стоманени материали, плътността на титановите сплави все още е относително висока. Висока и скъпа, плътността на алуминиевата сплав също е по-висока от тази на магнезиевата сплав.

Като най-лек метален структурен материал, магнезият или магнезиева сплав има плътност 2/3 от тази на алуминия, което е по-малко от 1/4 от тази на стоманата. За поликарбонатни композити, съдържащи 30% стъклени влакна, плътността на магнезия не надвишава неговите 10%. Освен това запасите от желязо и алуминий в моята страна представляват само 18.7% и 2.3% от световните пропорции, но ресурсите на магнезиевата руда на моята страна са най-богатите в света, а приложението на магнезиеви материали има уникални предимства на ресурсите. Следователно, материалите от магнезий и магнезиеви сплави имат значителни предимства при намаляване на теглото, подобряване на маневреността и издръжливостта на робота поради тяхното леко тегло и висока специфична якост. Те са един от най-идеалните материали за производство на роботи.

Леките материали за роботи могат значително да подобри маневреността му и да повиши ефективността на работата, като подчертава предимствата на роботите за намаляване на инерцията на движение, подобряване на скоростта на работа и точността на движение. ASIMO от трето поколение (Фигура 6) на японската компания Honda е изработена от лека сплав, а корпусът му е направен от магнезиева сплав. Това значително намалява собственото тегло на робота и скоростта му на ходене се увеличава от 1.6 km/h на 2.5. км/ч, максималната скорост на движение достигна 3 км/ч.

Въпреки че материалите от магнезиеви сплави първоначално са били прилагани в роботи, едно от важните пречки, ограничаващи приложението на материалите от магнезиеви сплави в областта на частите на роботите, все още е, че здравината и издръжливостта на съществуващите класове магнезиеви сплави е по-ниска от тази на стоманата и алуминия сплави. Все още има празнина в изискванията за производителност на материалите за роботи и е невъзможно напълно да се заменят стомана, алуминиева сплав и други материали. Следователно разработването на високоефективни магнезиеви сплави и технологиите за тяхното формиране и обработка за производство на части за роботи е от голямо значение за намаляване на качеството на движещите се части на роботи, подобряване на точността на движение и постигане на икономия на енергия.

През октомври 2015 г. Пекинският технологичен университет стартира „Голяма програма за напредък в научните изследвания – интелигентни роботи“ в отговор на текущото състояние на научните изследвания и перспективите за развитие в областта на роботиката. В допълнение към основните общи ключови технологии, ключови компоненти, цялостни машинни изследвания и разработки и интегрирани приложения на интелигентни роботи, програмата се фокусира върху изследванията. Забележителна характеристика е, че той подчертава „леките материали за роботи“, представени от материалите от магнезиева сплав. ключови технологични изследвания". 

„Големият план за напредък в научните изследвания“ разчита на предимствата на екипа за научноизследователска и развойна дейност и платформата за научноизследователска и развойна дейност на Училището по материалознание и технологии на Пекинския технологичен университет в областта на леките материали от магнезиева сплав за повече от десет години и използва високопроизводителен магнезий като като Mg-Zn-Er, Mg-Gd-Er-Zr и др. Въз основа на резултатите от изследванията на дизайна на сплавите, контрола на фината структура, механизма за формоване на пластмаса и др., насочени към нуждите на медицински роботи с висока добавена стойност и домашни роботи по отношение на облекчаването на материала и разработването на нови материали от магнезиева сплав с висока якост и издръжливост като цел за разработване на високоефективни части от магнезиева сплав, използвани в роботи за домашно обслужване, като медицински/домакински и др., се фокусират върху леките на такива роботни ръце и други движещи се части и постепенно да реализират цялостното намаляване на теглото на роботите за домашно обслужване.

В контекста на производствената индустрия на моята страна, изправена пред индустриално надграждане и трансформация на застаряващото общество, през следващите десет или дори десетилетия търсенето на традиционни индустриални роботи и нови роботи за домашно обслужване ще продължи да нараства, а потенциалът за приложение на пазара на роботи е много значителен. Прилагането на леки сплави, представени от магнезиеви сплави в роботи, има предимствата на значително подобряване на маневреността на роботите, намаляване на консумацията на енергия и увеличаване на времето в режим на готовност. Това е една от важните посоки на изследване и развитие на роботи.

Линк към тази статия: Приложението на материали от магнезиеви сплави в леки роботи

Декларация за повторно отпечатване: Ако няма специални инструкции, всички статии на този сайт са оригинални. Моля, посочете източника за препечатване: https: //www.cncmachiningptj.com/，благодаря！

PTJ® предоставя пълна гама от персонализирана точност cnc обработка Китай услуги. ISO 9001: 2015 и AS-9100 сертифицирани. 3, 4 и 5-осна бърза прецизност CNC машинна обработка услуги, включително фрезоване, обръщане към спецификациите на клиента, Възможност за обработка на метални и пластмасови части с толеранс +/- 0.005 mm. Вторичните услуги включват CNC и конвенционално шлайфане, пробиване,леене под налягане,ламарина и щамповане.Осигуряване на прототипи, пълни производствени цикли, техническа поддръжка и пълна проверка.Обслужва автомобилен, космически, мухъл и осветителни тела, led осветление,медицински, велосипед и потребител електроника индустрии. Навременна доставка. Разкажете ни малко за бюджета на вашия проект и очакваното време за доставка. Ние ще изготвим стратегия с вас да предоставим най-рентабилните услуги, които да ви помогнат да постигнете целта си, добре дошли да се свържете с нас ( sales@pintejin.com ) директно за вашия нов проект.