近年來,隨(suí)著我國機器人技術的不斷深入發展,對於機(jī)器人高速度、高精度、高(gāo)負載自重比等性能(néng)的提升受到工業和航空航天領域的關注。由(yóu)於傳統金屬材料機器人機械臂運動過程中(zhōng)關節和連杆的柔性(xìng)效應的增加,使結構(gòu)發生變形從而導致任務執行的精度(dù)降低。所以,機器人機械臂結構(gòu)柔性特征必(bì)須予(yǔ)以考慮,實現柔性機械臂高精度有效控製也必須(xū)考慮機械臂整體材料特性。因此為機械臂選(xuǎn)擇合適的材料是至關重(chóng)要的。碳纖維自誕生以來以其高強度、抗腐蝕、抗衝擊、重量輕而聞(wén)名遐(xiá)邇。利用碳纖維複合材料來作為機器人(rén)機械(xiè)臂的整體材料不僅使機械臂的強度更高而且實現了機械臂整體的輕量化,對於高精度完成任務有著很大的作用。以下(xià)挪(nuó)恩複材為您簡要(yào)介紹碳纖維以及碳纖維機械臂的優點(diǎn)。

輕量化:隨著國內倡導新能源車汽車的發展,汽車輕(qīng)量化逐漸為人們(men)所熟知。據實驗分析使用碳纖維複合材料(liào)的(de)汽車(chē)與使用傳統金屬材料的汽車對比,碳纖維複合材料汽(qì)車的重量會比傳統金屬材料汽車輕35%-40%。每公裏的耗油量可以節約0.6%-0.8%。從中(zhōng)我們可以看出(chū)碳纖維材料的巨大優勢。機器人(rén)機械臂使用碳纖(xiān)維複合材料不僅(jǐn)可以有(yǒu)效解決其柔性問題(tí),而且機械臂的整體重量會大大的降(jiàng)低。機械臂會變得(dé)更加靈活(huó),從而提高機械臂的工作(zuò)效率。並且機械臂輕(qīng)量化可以更好的(de)降低能源消耗,響應國(guó)家節能減排的號召(zhào)。
耐腐蝕性:碳纖維複合材料與傳統金屬材料相比,碳纖維複合材料對於酸堿等腐蝕性的化工品有著很強的(de)抗性。碳(tàn)纖維是在幾千攝氏度高溫石墨化處理形成的,它的(de)結構與(yǔ)石墨晶體的微晶結構類似,這種結構本身就(jiù)具有很高的耐介質腐蝕性,即使在濃度為50%的鹽酸、硫酸或(huò)者磷酸(suān)中,其彈性模量、強度和物理結構等方麵基本保持無(wú)變化。因此,作為增強材料來說,碳纖維在耐腐蝕性能方麵有足夠的保證(zhèng)。因(yīn)此麵(miàn)對一(yī)些帶有腐蝕(shí)性的化工品任務,我們完全可以用碳纖維(wéi)材質的機械臂來操(cāo)作,既充分發揮其環(huán)境適應性強的特性,也能夠保護工作人員的安全。

可回收:目前成(chéng)熟的碳纖維基體使用熱固性樹脂,當固化交聯後很難再次提取利用,對環境造成(chéng)較大影響。因此碳纖維回收難是(shì)產業發展的瓶頸之一,也是大規模應用亟需解決的技術難題(tí)。目前(qián)國內外大部分回收方法普遍成本較高,難以產業化。挪(nuó)恩複材所用(yòng)的熱塑性複合材料(liào)完美的解(jiě)決(jué)了熱固性複合材料產(chǎn)品(pǐn)不(bú)可回(huí)收的缺點(diǎn),已完成多個樣品的試製,回收效果良好,具(jù)備量(liàng)產條件。熱塑性複合材料生產的機械(xiè)臂(bì)可以重複回收利用,這樣可以大大降低企業的成本,即使產品損壞了(le)我們也可以更好的進(jìn)行(háng)修補(bǔ)。
強度高(gāo):機械手臂在(zài)抓取(qǔ)物品的過程中,強度必(bì)須要高,不能出現開裂和應變情況,與傳統金屬材料比較,鋁合金(jīn)的模量介於碳纖維和碳鋼之間,強度低於碳纖維,高於碳鋼,但韌性較低,缺少彈性,容易出現應急(jí)斷裂情況。碳纖維的特點並不隻有輕量化,強度更高。現在碳(tàn)纖維複合材料強度在(zài)1400MPa左右,而一般的(de)隻有600MPa左右,顯然,在比強(qiáng)度上碳纖維要比鋼高出許多。
從長遠的角度來(lái)看(kàn),碳纖維機械臂是一個比較好的選擇。雖然目前碳纖維的成本比傳統金屬材料的成本要高(gāo)很多,但是這種材料的性能是毋庸(yōng)置(zhì)疑(yí)的,而(ér)且(qiě)碳纖(xiān)維材料製品也沒有金屬材料易生鏽的缺點,綜合起來看熱塑性碳纖維複(fù)合材料會逐漸得到普及。