Anvendelsen av magnesiumlegeringsmaterialer i lette roboter

1. Utvikling og applikasjonsstatus for roboter

Etter hvert som utviklingen av roboter fortsetter å modnes, har anvendelsen av roboter utvidet seg fra de tidligste industriområdene til medisin og helse, livstjenester, rom- og havutforskning, militær og underholdning osv. Roboter vil ikke bare presse produksjonsindustrien til en ny scenen, men vil også innlede den raske utviklingen av ikke-produserende automatiseringsteknologi.

For tiden plasserer USA, Japan, Europa, Sør-Korea og andre industrimakter gjennombrudd innen robotteknologi og fremmer utviklingen av robotindustrien i en viktig strategisk posisjon i utviklingen av vitenskap og teknologi i alle land. I "Made in China 2025" ser Kina også på "high-end CNC-maskinverktøy og roboter" som et av de 10 nøkkelutviklingsområdene, og foreslår "fokusering på industriroboter, spesialiteter, som biler, maskineri, elektronikk, farlig gods produksjon, nasjonalt forsvar, militær, kjemisk og lett industri. 

Applikasjonsbehovene til roboter, så vel som tjenesteroboter som medisinsk og helse, hjemmetjenester, utdanning og underholdning, forsker aktivt på og utvikler nye produkter, og fremmer standardisering og modulær utvikling av roboter." Science and Technology Development Program Outline (2006-2020)" ser også tydelig på tjenesteroboter som en strategisk høyteknologisk prioritet for fremtidig utvikling, og foreslår "fokusering på krav til tjenesterobotapplikasjoner, forskningsdesignmetoder, produksjonsprosesser og intelligent kontroll. Vanlige grunnleggende teknologier som integrering med applikasjonssystemer "[5]. 

For tiden er gjennomsnittlig tetthet av industriroboter som brukes i verdens produksjonsindustri 55 enheter per 10,000 36 ansatte, mens tettheten av industriroboter i Kina bare er 10,000 enheter per 2020 80 ansatte. På bakgrunn av bakgrunnen ovenfor har "maskinsubstitusjon" blitt den generelle trenden. I Guangzhou, representanten for produksjonsindustrien i Pearl River Delta, har regjeringen foreslått at innen XNUMX skal mer enn XNUMX% av produksjonsbedriftene i byen bruke industriroboter og intelligent utstyr.

I tillegg til å bli mye brukt i prosesser som stempling, sveising og automatiserte samlebånd i produksjonsindustrien, kan roboter også brukes til å erstatte tradisjonelle manuelle oppgaver som sliping, kompleks sveising og polering. Apple bruker to elektroniske KUKA-roboter for å polere utseendet til Mac Pro to ganger for å produsere en speillignende overflate. 

Etter at den eksterne poleringen er fullført, vil roboten også polere innsiden av Mac Pro-skallet, som vist på figur 1. Sveiseroboter har spilt en ekstremt viktig rolle i høy kvalitet og effektiv skrogsveiseproduksjon, og går gradvis over til automatisering . Sør-Korea har tatt i bruk en PDA-basert mobil skipssveiserobot Rail Runner, som kan gå inn i den lukkede strukturen til et dobbeltskrogsskip som må sveises, og jobbe i det harde sveisemiljøet med giftig gass og høy temperatur, i stedet for manuell automatisk sveising. 

PTJ er en omfattende høyteknologisk bedrift som er avhengig av den tekniske bakgrunnen til det kinesiske vitenskapsakademiet og fokuserer på intelligent designoptimalisering av robotdeler, produksjon og innenlandsk og utenlandsk salg. Bedriftsteamet ble etablert i 2010 og har lenge vært forpliktet til behandling av høypresisjon, vanskelige og lett deformerbare metall- og plastdeler, og små og mellomstore produksjon og produksjon av lettlegerings- og komposittmaterialer (som f.eks. som magnesium-litiumlegering, magnesium-aluminiumslegering, karbonfiber, etc.) deler. Og robotdeler anskaffelse og tilpasningstjenester.

Bruken av roboter i ikke-produserende industrier blir også mer og mer mangfoldig. Amazon har utstyrt mer enn 15,000 3 Kiva-hjulroboter i distribusjonssenteret sitt for å realisere lagerautomatisering, som vist i figur 2. Disse robotene beveger seg raskt og stille. Etter å ha mottatt digitale instruksjoner trådløst overført av den sentrale datamaskinen, skanner de strekkodeetikettene på bakken for å gå gjennom, glir under hyllene og sender dem deretter til plukkerne. R4D4000 undervannsroboten utviklet av Japan har en maksimal dykkedybde på XNUMXm, kan samle inn data autonomt, og kan brukes til undersjøiske vulkaner, skipsvrak og mineralforekomster. 

CR-01- og CR-02-serien med forhåndsprogrammerte og kontrollerte undervannsroboter, som samarbeider med Russland av Shenyang Institute of Automation, Chinese Academy of Sciences, har en maksimal dykkedybde på 6000m, og har fullført undersøkelsen av Stillehavet . Når det gjelder romroboter, vil Robonaut, en robot utviklet av NASA i USA, erstatte astronauter i arbeid utenom kjøretøyet, og responshastigheten er raskere enn menneskers, og tilpasser seg uforutsette nødsituasjoner.

For tiden har Kina gått inn i et aldrende samfunn, og problemene med medisinsk behandling, rehabilitering og bistand til funksjonshemmede forårsaket av den aldrende befolkningsstrukturen har også ført til et enormt økonomisk og ressurspress til hele samfunnet. Kirurgiske roboter representert av da Vinci-roboter representerer det høyeste nivået av nåværende medisinske roboter, og viser også de brede bruksutsiktene til medisinske roboter. 

Eksoskjelettroboter har også vist sine fordeler med å hjelpe eldre og funksjonshemmede å gå. Søknadspotensial. Når det gjelder medisinske roboter, bruker mange sykehus som Southwest Hospital i mitt land kapselendoskopiroboter i stedet for tradisjonelle gastroskoper for gastrointestinale undersøkelser. Roboten er bare på størrelse med en kapsel. Etter at pasienten er tatt oralt, kan legen observere innsiden av fordøyelseskanalen 360° gjennom skjermen, og undersøkelsen kan fullføres på omtrent 15 minutter, noe som ikke bare gjør pasienten mer komfortabel, men engangskapselen forhindrer også kryssinfeksjon og er mer hygienisk og trygg. . 

Når det gjelder roboter for eldre, kan Robot Suit HAL, en eksoskjelettrobot fra Cyberdyne of Japan, bistå pasienter med gangvansker med å oppnå rehabilitering, og er også egnet for å hjelpe eldre med å gå. Roboten kan hjelpe brukeren med å fullføre stående, gå, gripe og løfte tunge gjenstander osv. Handling, og den kontinuerlige arbeidstiden kan nå 280min.

2. Robotmaterialer og deres lette trender

For tiden er forskjellige kvaliteter av metallmaterialer det første materialvalget for forskjellige robotkonstruksjonsdeler, som støpejern, legert stål, rustfritt stål, aluminiumslegering og titanlegering. Den første vurderingen i design og bruk av profesjonelle roboter representert av tradisjonelle industrielle roboter er at de trenger å ha tilstrekkelig styrke. Derfor er de fleste av deres strukturelle deler laget av forskjellige typer støpejern, legert stål og andre materialer, og noen deler er laget av aluminiumslegering og komposittmaterialer. Vente.

Tatt i betraktning de høye kravene til deteksjons- og redningsroboten for å redusere egen vekt, rask og stabil bevegelse osv., Etter å ha byttet ut 45# -stålet med linfiberfiberforsterket termoplastisk harpiksmatrise eller termohærdende harpiks -komposittmateriale for å gjøre hoveddelen kropp av deteksjonsroboten, blir hovedkroppens masse redusert til 45 kg, som er 190.5 kg mindre enn den opprinnelige bilens kroppsmasse, og vektreduksjonshastigheten er så høy som 80.9%. Hjemmeserviceroboter har litt lavere krav til materialstyrke, men har flere krav til robotvekt eller bærbarhet. Derfor bruker den grunnleggende strukturen til serviceroboter for det meste aluminiumslegeringsmaterialer. For eksempel er armstrukturen til en servicerobot for eldre laget av 7075 aluminiumslegering. 

Armens lette design realiseres ved å optimalisere strukturen, og ytelseskravene er garantert. Som en representant for handikappede roboter har eksoskeleton -roboter høyere krav til vektreduksjon og bærbarhet. Eksoskjelettroboten EKSO (Figur 5) bruker for eksempel aluminium og titanlegering som sin mekaniske struktur, og totalvekten er bare rundt 23 kg. Den autonome, vektreduserende PRMI-roboten til nedre ekstremiteter ved University of Electronic Science and Technology i mitt land er også laget av aluminiumslegering.

Kort sagt, for å møte behovene til mer lette, høyeffektive og praktiske operasjoner av roboter, er lette roboter den fremtidige utviklingstrenden. I tillegg til lett strukturell design, er lette materialer viktigere. Sammenlignet med den lette strukturen, gjør det lette materialet at roboten har et større potensial for vektreduksjon og et bredere bruksområde.

3. applikasjonsfordelene med lette magnesiummaterialer på roboter

Metallmaterialene som roboten kan velge, inkluderer hovedsakelig stål, aluminiumslegering, magnesiumlegering, titanlegering osv. Da tettheten av stålmaterialer er så høy som 7.8 g / cm3, selv om et lite antall bevegelige deler av roboten bruker titan legeringsmaterialer (4.5 g / cm3) eller aluminiumslegeringsmaterialer (2.7 g / cm3) i stedet for stålmaterialer, er tettheten av titanlegeringer fortsatt relativt høy. Høy og dyr, tettheten av aluminiumslegering er også høyere enn magnesiumlegeringen.

Som det letteste metallkonstruksjonsmaterialet har magnesium eller magnesiumlegering en tetthet på 2/3 av aluminium, som er mindre enn 1/4 av stål. For polykarbonatkompositter som inneholder 30% glassfiber, overstiger ikke tettheten av magnesium dens 10%. I tillegg utgjør ressursreservene for jern og aluminium i mitt land bare 18.7% og 2.3% av verdens proporsjoner, men mitt lands magnesiummalmressurser er de rikeste i verden, og anvendelsen av magnesiummaterialer har unike ressursfordeler. Derfor har magnesium og magnesiumlegeringsmaterialer betydelige fordeler ved å redusere vekten, forbedre robotmanøvrerbarhet og utholdenhet på grunn av deres lette vekt og høye spesifikke styrke. De er et av de mest ideelle materialene for produksjon av roboter.

Lettvekten til robotmaterialer kan forbedre manøvrerbarheten og øke arbeidseffektiviteten, og fremheve fordelene med roboter når det gjelder å redusere bevegelsesinerti, forbedre driftshastighet og bevegelsesnøyaktighet. Tredje generasjons ASIMO (Figur 6) fra Japans Honda Company er laget av lett legering, og skallet er laget av magnesiumlegering. Dette reduserer robotens egenvekt sterkt, og ganghastigheten økes fra 1.6 km / t til 2.5. km / t, den maksimale løpehastigheten nådde 3 km / t.

Selv om magnesiumlegeringsmaterialer i utgangspunktet har blitt brukt i roboter, er en av de viktige flaskehalsene som begrenser anvendelsen av magnesiumlegeringsmaterialer innen robotdeler fortsatt at styrken og seigheten til eksisterende kvaliteter av magnesiumlegeringer er lavere enn stål og aluminium. legeringer. Det er fortsatt et gap i ytelseskravene til robotmaterialer, og det er umulig å erstatte stål, aluminiumslegering og andre materialer helt. Derfor er utviklingen av høytytende magnesiumlegeringer og deres formings- og prosesseringsteknologier for produksjon av robotdeler av stor betydning for å redusere kvaliteten på roboter i bevegelse, forbedre bevegelsesnøyaktigheten og oppnå energisparing.

I oktober 2015 lanserte Beijing University of Technology "Big Scientific Research Advancement Program-Intelligent Robots" som svar på den nåværende forskningsstatusen og utviklingsutsiktene innen robotikk. I tillegg til de viktigste vanlige nøkkelteknologiene, nøkkelkomponentene, komplett maskin -FoU og integrerte applikasjoner av intelligente roboter, fokuserer programmet på forskningen. En bemerkelsesverdig funksjon er at den fremhever "lette materialer for roboter" representert av magnesiumlegeringsmaterialer. nøkkelteknologiforskning". 

Den "store forskningsutviklingsplanen" er avhengig av FoU-teamet og FoU-plattformens fordeler ved School of Materials Science and Technology ved Beijing University of Technology innen lette magnesiumlegeringsmaterialer i mer enn ti år, og bruker høyytelses magnesium som f.eks. som Mg-Zn-Er, Mg-Gd-Er-Zr, etc. Basert på forskningsresultatene fra legeringsmaterialdesign, finstrukturkontroll, plastformingsmekanisme, etc., med sikte på behovene til medisinske roboter med høy verdi og innenlandske roboter når det gjelder material lettvekt, og utvikling av nye høystyrke og høy seighet magnesiumlegeringsmaterialer som mål å utvikle høyytelsesdeler av magnesiumlegeringer som brukes i husholdningsroboter som medisinsk/husholdning, etc., fokus på lettvekten av slike robotarmer og andre bevegelige deler, og gradvis innse den totale vektreduksjonen av hjemmetjenesteroboter.

I sammenheng med mitt lands produksjonsindustri som står overfor industriell oppgradering og aldring av samfunnstransformasjon, vil de neste ti eller til og med tiårene fortsette å øke etterspørselen etter tradisjonelle industriroboter og nye innenlandske tjenestroboter, og potensialet for applikasjon for robotmarkedet er veldig betydelig. Anvendelsen av lette legeringsmaterialer representert av magnesiumlegeringer i roboter har fordelene ved å forbedre robotens manøvrerbarhet betydelig, redusere energiforbruket og øke standby-tiden. Det er en av de viktigste retningene for forskning og utvikling av roboter.

Link til denne artikkelen: Anvendelsen av magnesiumlegeringsmaterialer i lette roboter

Reprint Statement: Hvis det ikke er noen spesielle instruksjoner, er alle artiklene på dette nettstedet originale. Oppgi kilden for ny utskrift: https: //www.cncmachiningptj.com/，takk！

PTJ® tilbyr et komplett utvalg av tilpasset presisjon cnc maskinering Kina services.ISO 9001: 2015 & AS-9100 sertifisert. 3, 4 og 5-akses rask presisjon CNC-bearbeiding tjenester inkludert fresing, henvendelse til kundespesifikasjoner, i stand til bearbeidede deler av metall og plast med +/- 0.005 mm toleranse. Sekundære tjenester inkluderer CNC og vanlig sliping, boring,dø avstøpning,metallplater og stempling. Tilby prototyper, full produksjonskjøring, teknisk support og full inspeksjon. serverer automotive, romfart, mold & fixture, led belysning,medisinsk, sykkel og forbruker elektronikk næringer. Levering i tide Fortell oss litt om prosjektets budsjett og forventet leveringstid. Vi vil strategisere med deg for å tilby de mest kostnadseffektive tjenestene for å hjelpe deg med å nå målet ditt. Velkommen til Kontakt oss ( sales@pintejin.com ) direkte for ditt nye prosjekt.